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第 47 章:正常姿势的特征与常见的姿势异常(Characteristics of Normal Posture and Common Postural Abnormalities)

47.1 姿势的临床评估前提(Clinical Premise of Postural Evaluation)

本章开篇定义"姿势"为人体各部分的相对位置,通常与一种静态姿势相关;临床医生评估姿势时遵循两条隐含前提——异常姿势会引起患者主诉,以及神经肌肉骨骼系统的多种损伤会反映在个体的姿势上。因此,临床上解释一个人的姿势,需要把对姿势的描述与对身体状况及主诉的理解结合起来。姿势的评估既包含稳定性,也包含对相邻节段相对对线的描述。本章以直立站姿为焦点,但所讨论的内容原则上可推广到坐姿及活动中的姿势;即便像直立站立这样看似静态的姿势也存在小的随机运动,人体也通常会在几种姿势之间来回切换,所以仅仅评估单一姿势往往不足以建立姿势与主诉之间的联系。

姿势分析是临床实践的一项长期传统,但即便如此,对"正常"姿势的描述仍缺乏共识。虽然不良姿势在历代都被与头痛、呼吸与消化问题以及腰背痛等主诉联系在一起,但"姿势不良"的直接后果至今并未被充分记录。本章的目的即在于描述当前对正常姿势的理解并介绍一些常见的姿势缺陷,具体目标包括:(1) 描述直立站姿中对线及其变异性;(2) 讨论控制直立站姿所需的肌肉的当前理解;(3) 描述常见的姿势缺陷;(4) 简述这些缺陷被推测的后果。

47.2 直立站姿中的姿势摇摆(Postural Sway in Quiet Standing)

正常的直立站姿常被类比为一只倒立摆——基底固定、摆体在固定基底上自由振荡(图 47.1)。虽然表面看起来静止,直立站立其实包含身体在前后与左右方向上小幅的振荡,身体的质心(位于第一骶椎体前方附近)在支撑面内描出一个小而不规则的圆。同时,身体的"压力中心"(即双足下方分布压力的中心)也在移动,其与质心位置相关但并不完全相同。一根穿过质心的垂直线把质心定位在整体支撑面内,而压力中心则描述双足下方分布压力的中心。安静站立时,质心与压力中心在前后方向上最大可移动 7 mm;左右方向的偏移幅度与前后方向相近但略小。

临床上,安静站立的稳定性常通过对健康老年人以及偏瘫、感觉缺失、平足与高弓足、前庭功能障碍等人群的姿势摇晃幅度与频率进行评估。变化幅度与频率的异常,反映出这些个体跌倒风险的增高。

47.3 矢状面节段对线总体参考(Sagittal Plane Segmental Alignment — General Reference)

"理想姿势"在文献中有多种说法:肌肉支持需求最小、关节应力最小、支持韧带与肌肉负荷最小;但这些理想姿势的标准仍是假设性的。在缺乏对"理想"姿势含义的明确认识的前提下,对没有任何肌肉骨骼损伤或主诉的个体的姿势位进行精细测量,可以为节段对线提供"典型"——即便不称为"理想"——的参考。

表 47.1 汇总了 Opila 等与 Danis 两个人群研究所得的矢状面体表标志与踝关节的相对位置,两个研究都报告了相似的相对对线,与 Kendall 等给出的"理想姿势"也基本一致。值得注意的是 Danis 等的数据中,越靠近头侧的标志其位置的标准差越大,这正与安静站立中存在的姿势摇摆相一致。图 47.2 进一步以通过质心的垂线为参考,把耳、肩峰、大转子、膝、踝关节的相对位置一并标出——通过质心的垂线大约位于踝关节前方 4–6 cm,距耳很近、稍前于肩峰、贴近大转子、稍前于膝关节、前于踝关节。表 47.1 所列数据给出了站立时多数体段的矢状面方位,但对脊柱与骨盆的正常对线提供的信息较少。

47.4 脊柱曲线与 Cobb 角(Spinal Curves and Cobb Angle)

成人脊柱在胸段与骶段呈后凸(曲线凸向后)、在颈段与腰段呈前凸(曲线凹向后);新生儿脊柱完全是后凸的,故胸段与骶段曲线为原发性曲线;大约 4 月龄时获得头部控制能力诱导出颈前凸,而直立站立与双足行走的发育则形成腰前凸,因此颈、腰两段为继发性曲线。

描述脊柱曲线最常用的方法是 Cobb 角——通过影像学方法测量一段脊柱最上端椎体上表面与最下端椎体下表面之间形成的夹角(图 47.3)。文献报告的腰椎 Cobb 角均值在 20–70°之间,胸椎 Cobb 角均值在 20–50°之间;不同研究报告的差异既反映了测量程序的差别,也反映了在无病理人群中脊柱曲度本身存在的较宽分布。但仍有一些一致的发现:在同时考察胸椎与腰椎曲线的研究中,腰椎前凸普遍大于胸椎后凸;胸椎与腰椎的曲线都随着生长发育而增大;胸椎曲线的顶点(apex)大多位于 T7,腰椎曲线的顶点通常位于 L3 或 L4。

由于 Cobb 角需要影像学评估,并不属于常规体格检查,临床上常使用表面评估方法,包括用倾斜仪测量角度、以及用柔性尺或计算机辅助表面数字化仪描记脊柱曲线形状(图 47.4)。这些表面方法与影像学方法所得数值不同,且彼此之间也因数学处理方式不同而存在差异;目前尚无一种表面方法能够提供定义正常矢状面脊柱曲线范围的规范数据,临床医生仍依赖对脊柱曲线的定性评估。

47.5 骨盆对线及其与脊柱曲线的关系(Pelvic Alignment and Its Relationship to Spinal Curves)

关于骨盆对线的临床评估常与脊柱曲线一起进行。骨盆对线可通过骶骨方位或骨盆体表标志的方位加以确定。骶骨方位的测量基于影像学,报告骶骨上表面与水平线或垂直线之间的夹角(图 47.6),其中骶骨上表面与水平线之间的夹角称为骶骨倾斜(sacral slope),骨盆入射角(pelvic incidence)则把骶骨倾斜与股骨头位置联系起来。表面标志法则使用髂前上棘(ASIS)与髂后上棘(PSIS)连线与水平线之间的夹角(图 47.7)。表 47.2 列出文献中报告的骶骨方位、骨盆入射角与 ASIS–PSIS 角三组典型值;基于骶骨的测量值大于基于骨盆的测量值,两种测量方法之间仅呈现轻度到中度的相关性。

临床文献暗示脊柱曲线与骨盆对线之间存在相互依存:胸椎后凸增加往往伴随腰椎前凸增加;前倾骨盆(anterior pelvic tilt)伴随腰椎前凸加大,而后倾骨盆(posterior pelvic tilt)伴随腰椎前凸减小。然而支持这些假设的证据有限,现有研究结果也不尽一致。测量方法以及研究人群都可能影响所报告关联的强度。例如对 100 名 40 岁以上成人的研究在 T5–T12 测量的胸椎后凸与总体腰椎前凸之间报告了相关性,但未发现上胸椎后凸与腰椎前凸之间的关联;一项 88 名青少年的研究则在 T3–T12 的胸椎后凸与总腰椎前凸之间没有发现关系,但同一研究在 L5 与 S1 之间的局部前凸却与胸椎后凸相关联——这些数据提示胸椎与腰椎曲线之间存在一定关联,但这种相互依存可能是年龄与个体脊柱形态的函数。

骨盆对线与腰椎前凸之间关系的研究同样给出矛盾结果。使用影像学测量的研究一致显示骶骨方位测得的骨盆倾斜与 Cobb 法测得的腰椎前凸之间存在关联:骶骨前倾伴随前凸增大,骶骨后倾伴随前凸减小;骶骨倾斜与骨盆入射角都与腰椎前凸呈强正相关,骨盆入射角在 L5–S1 椎体滑脱的个体中增大。但使用表面方法在静态姿势下评估骨盆与脊柱对线的研究,却无法在用骨盆标志测得的骨盆对线与用倾斜仪或柔性尺测得的腰椎前凸之间找到显著相关;不过表面方法在主动运动中评估骨盆倾斜与腰椎位置时则显示后倾骨盆活动确实伴随腰椎前凸减小,而前倾骨盆运动对前凸的影响仍有争议——有研究报告前凸增大,亦有研究报告无变化。综合来看,影像学数据支持骨盆与脊柱对线相关的临床普遍认识,但典型临床评估手段所得关系较弱甚至不存在;现有评估工具可能受到覆盖骨骼的软组织影响而无法反映真实骨性对线;更大的问题是:了解骨盆与脊柱对线——无论用何种测量方法——是否影响治疗效果,仍需要临床医生与研究者进一步回答。

47.6 额状面与横断面上的正常对线(Frontal and Transverse Plane Alignment in Normal Erect Posture)

在额状面与横断面上,正常姿势表现为大致的左右对称:头与脊柱垂直对齐,髋与肩等高,膝呈现对称的且在正常范围内的膝外翻(genu valgum),上下肢在横断面上对称放置(图 47.9)。Gangnet 等使用三维影像学方法在 34 名无症状成人中发现,椎体仅有很轻微(≤5°)的左偏与同样轻微的右旋。

脊柱侧弯(scoliosis)是脊柱的一种姿势畸形,最显著地出现在额状面,但同时包含额状面与横断面上的偏移。曲线按其位置与额状面凸侧命名,例如"右胸弯"表示曲线位于胸段且额状面凸侧在右。脊柱侧弯分为结构性与功能性两种:功能性侧弯源自软组织失衡;结构性侧弯则同时包含骨性改变与软组织不对称。如第 29 章所述,特发性脊柱侧弯(idiopathic scoliosis)是最常见的类型,多见于青少年女孩,常累及至少两段脊柱,相邻节段的曲线常互相代偿使凸侧方向相反(图 47.10)。胸段结构性侧弯会因胸椎与肋骨之间的耦合运动而在凸侧伴随肋骨隆起(rib hump)。

康复领域一种流行理论认为手优势(hand dominance)会引起肌肉失衡,进而导致功能性侧弯及肩、髋不对线。但对该假说直接验证的客观研究极少:在一项 15 名 19–21 岁女性的研究中,主导侧与非主导侧的肩胛骨额状面对线无统计学差异,但其中 11 人表现出右肩较低。肩胛骨内侧缘与脊柱之间的水平距离在 5–9 cm 之间。髋高不对称(骨盆倾斜)也被推测与手优势有关,但目前并无直接证据支持或反驳这一观点。

髋、膝、足在额状面与横断面上于直立站姿中的相对对线分别在第 38、41、44 章中详细讨论,图 47.11 简述各关节的特征对线。由于下肢在直立站立时参与构成闭合链,下肢不对线既可能源自局部畸形,也可能反映了对更远端不对线的代偿。髋、膝或踝任一处的挛缩都可因个体为代偿功能性下肢长度差异而呈现相同的姿势(图 47.12),因此理解姿势不良背后的机制需要仔细评估每一个关节。

47.7 正常姿势的肌肉控制:外力矩分析(Muscular Control of Normal Posture: External Moment Analysis)

如同本书多个章节所展示的那样,地面反力与体段重力对关节施加外力矩,这些外力矩由周围肌肉和非收缩性结缔组织提供的内力矩所平衡。在安静站立中,身体质心相对于关节轴的位置决定了作用于各关节的外力矩,这些外力矩进而由主动或被动的支持加以平衡以对抗始终存在的把身体压向地面的重力。考察下肢、躯干、头部地面反力所施加的外力矩有助于说明支撑这些关节所需的力(图 47.14)。表 47.3 基于表 47.1 数据给出矢状面上若干关节的外力矩,其中踝关节承受背屈力矩,膝、髋承受伸力矩,背部承受屈力矩,头/颈承受屈力矩(Danis 数据中头/颈的力矩近乎为零,标准差近 4 cm 提示个体间差异较大,部分个体承受屈力矩,部分承受伸力矩)。结合生物力学分析与肌电(EMG)研究可以解释维持直立姿势所用的机制。

47.8 踝关节与膝关节的肌肉与被动支持(Muscular and Passive Support at the Ankle and Knee)

虽然在安静站立中身体质心对踝关节产生背屈力矩,但 EMG 数据表明比目鱼肌与腓肠肌在安静站立期间均有活动以产生跖屈力矩维持静态平衡;同时背屈肌也出现短暂、间歇而微弱的 EMG 活动,可能响应姿势摇晃。研究提示年轻健康成人跖屈肌疲劳时,安静站立的压力中心会向前移位且姿势摇晃加剧。

与踝关节不同,膝关节在安静站立中肌肉活动极小。在直立姿势下,地面反力对膝关节产生伸力矩,使膝关节得以凭借包括侧副韧带与前交叉韧带在内的被动结构维持伸直。报告的股四头肌轻微电活动(4–7% MVC)与腘绳肌电活动(1% MVC)支持在安静站立中以被动结构维持伸膝的结论;和踝关节处一样,股四头肌与腘绳肌偶尔出现的较大活动突发可能反映的是肌肉对姿势摇晃的响应。

47.9 髋、躯干与颈部的肌肉控制(Muscular Control at the Hip, Trunk, and Neck)

针对髋部肌肉在直立姿势中的活动研究很少。地面反力对髋关节产生伸力矩,EMG 数据揭示髂肌在安静站立中活动并提供稳定的屈力矩。理解肌肉与韧带在产生内力矩以平衡体重与地面反力施加的外力矩中的作用,可让临床医生在缺乏肌肉支持时通过干预提供姿势稳定性。

躯干重量对背部施加外屈力矩,需要伸力矩以维持直立姿势。EMG 数据表明竖脊肌与多裂肌呈低水平活动并伴有间歇性活动增强。颈部区域也承受外屈力矩——头部质心位于颈椎关节前方——颈部伸肌的主动收缩维持头颈的直立,EMG 数据揭示维持头直立所需的活动非常小;颈部肌肉的研究虽少,但数据显示头半棘肌有活动而夹肌无活动。

腹部肌肉在安静站立中的作用至今仍有争论。EMG 研究表明腹肌存在活动,特别是腹内斜肌,腹外斜肌也有一定活动;但一些研究也未在安静站立中观察到腹肌活动。腹肌力量(用双腿下落动作评估)与骨盆姿势对线之间的关系则报告不一——有的研究发现两者无关联,亦有研究发现女性中存在弱关联而男性中无关联。双腿下落动作主要募集腹直肌而非腹斜肌,因此不能反映腹斜肌参与姿势支持的能力。腹壁肌肉的收缩能够在俯卧位髋过伸时稳定骨盆、防止过度的前倾骨盆;腹斜肌与腹横肌协同稳定脊柱的功能与其在姿势支持中的角色有关。

肩部肌肉在安静站立中维持肩位置的角色也缺乏明确结论。Inman 等指出肩胛提肌、上斜方肌与前锯肌上部在安静站立中有主动收缩,提示这些肌肉为肩带与上肢提供向上的支持。但 Johnson 等指出只有肩胛提肌与大、小菱形肌可直接悬吊肩胛骨;EMG 研究显示在上斜方肌主动放松时,两块菱形肌的 EMG 活动增大、肩胛提肌活动减小。这些数据支持菱形肌在某些情况下能够并确实支持肩带直立位的观点。肩胛提肌是否提供额外支持仍有争议。

47.10 安静站立的临床工程学含义(Clinical Engineering Implications of Quiet Standing)

对一名髋以下肌肉瘫痪的患者(如 L2 水平脊髓损伤后)进行康复时,理解上述肌肉与被动结构的作用方式尤为重要。此类个体缺乏下肢肌肉支持,但髋关节存在髂股韧带、耻股韧带与坐股韧带等强韧的前侧韧带,使个体能够通过使髋关节过伸"挂"在这些前侧韧带上以获得被动支持;类似地,膝关节在直立站立时其质心落于膝关节前方,对膝关节产生伸力矩,因此只要膝关节保持伸直就无需额外的肌肉支持。这样,个体就能通过髋膝过伸在踝关节处跖屈、产生地面反力施加的背屈力矩,并在踝关节无肌肉支持时借助矫形器提供外在跖屈力矩平衡——以被动结构与外力矩代替肌肉收缩获得稳定。

若存在髋、膝屈曲挛缩或踝跖屈挛缩,则个体无法将关节摆放到可利用被动支持的位置(图 47.16):髋或膝屈曲挛缩会使人必须在髋膝处呈屈曲位站立,从而产生外屈力矩而无法利用髋膝的被动支持;踝跖屈挛缩会使人在保持髋膝过伸的同时无法把质心移到支撑面上方,从而必须屈髋以重新把质心移到支撑面内,进而需要肌肉支持。

47.11 姿势不良与肌肉失衡(Postural Malalignments and Muscle Imbalances)

卫生保健从业者评估姿势,依据的前提是姿势不良会引起关节与肌肉力学的改变,进而产生导致疼痛的损伤。被归因于头颈与脊柱姿势偏差的主诉包括循环、呼吸、消化与排泄功能障碍、头痛、腰背痛、抑郁以及对疾病的总体易感性增加;腰背与下肢的疼痛也被归因于髋、膝、足的异常对线。

尽管假设姿势异常与患者主诉之间存在关联,针对这些关联的研究结果差异很大。例如头颈肩痛的报告与前伸头、圆肩、胸椎后凸增大之间存在相关性,但研究低背姿势偏差与腰背痛之间关系的结论不一——一些研究发现有无腰背痛人群之间的姿势没有或几乎没有差异,亦有研究发现两组之间存在差异。髌股关节的不对线与多种膝部疼痛综合征相关。确定姿势异常在肌肉骨骼主诉中的作用及姿势矫正治疗的效果,仍需要大量进一步研究。

表 47.4 与表 47.5 列出常见的姿势偏差,包括矢状面上的前伸头、前伸肩、胸椎后凸增大/减小、腰椎前凸增大/减小、骨盆前后倾、骨盆前后平移、膝过伸,以及额状面与横断面上的头侧倾、肩高不对称、脊柱侧弯、骨盆倾斜、髋高不对称、膝内外翻、足内外翻、内外八字等(图 47.17)。这些异常被认为会对关节面产生过度或位置异常的应力,或通过使某些肌肉松弛而另一些被拉伸而改变肌肉力学。尽管这些效应在某些情形下得到证据支持,另一些情形下证据仍不足。

47.12 拉伸缩短与肌肉适应(Stretch, Shortening, and Muscle Adaptation)

一种常见的临床观点认为姿势不良会对相关关节周围的肌肉产生适应性改变:具体而言,一侧肌肉长期处于拉长位置,而对侧肌肉处于缩短位置;这些长度变化进一步产生关节损伤,包括肌力减弱与活动范围受限,最终导致患者主诉。尽管这些假设逻辑上合理,但迄今能明确证实不良姿势与关节损伤之间关联的研究仍然很少。例如 Borstad 的研究显示胸小肌紧绷的个体表现出由胸骨切迹与喙突之间距离定义的圆肩姿势,并伴随肩胛骨内旋;但这些发现虽然把肌肉变化与姿势不良联系起来,仍未能把姿势偏差与关节损伤或功能缺失联系起来。

如第 4 章所述,动物实验显示肌肉长期长度变化会引起肌肉的结构改变,但这种改变取决于长度之外的多种因素——包括年龄、肌肉内纤维的排列方式以及肌肉的纤维类型。一般而言,肌肉长期受到拉伸会诱导蛋白合成并增加肌节数目,被拉长的肌肉会肥大,因此其峰值收缩力随长期拉伸而增大;伴随的结构重塑似乎保留了肌肉原本的长度-张力关系,使肌肉虽然峰值力矩增大,但产生峰值力矩的位置发生改变。临床文献把这种现象描述为"拉伸性无力"(stretch weakness)——长期处于拉伸位置的肌肉经过结构重塑后,在传统测试位置上表现无力。例如在肩部,圆肩姿势被认为使中斜方肌长期受到拉伸并发生上述结构适应,导致在传统徒手肌力测试位上表现无力。尽管这些机制逻辑上合理,但仍未被证实。

动物实验还显示长期缩短所产生的影响:固定导致的缩短加速萎缩,肌肉出现肌节数目减少。研究肌肉长期长度变化对肌肉功能的影响表明,肌肉长度与肌肉功能之间的关系复杂,每一块肌肉都需要独立研究。这种复杂性部分解释了为何目前缺乏明确定义的关联。

把假设的肌肉损伤与姿势异常联系起来的尝试也未产生明确的关系。特发性脊柱侧弯个体表现为后胸肌群(特别是凹侧)萎缩,凸侧的 I 型纤维百分比高于正常。胸椎凹侧的肌肉可能被缩短而凸侧被拉长,但两组肌肉均出现萎缩——虽然这种萎缩可能先于侧弯发展,但预期由长期拉长产生的适应性改变并未出现。同样,把肩胛骨对线与肌肉功能联系起来的尝试也未揭示一致关联。然而肩胛骨以复杂的三维方式运动,现有研究可能尚未准确反映肩胛骨不对线对肌肉长度的影响。这些数据表明,要识别并解释姿势不良的任何有害效应,仍需要细致的解剖学、生物力学与临床研究。

由于缺乏明确的研究把姿势不良与患者主诉、损伤及残疾联系起来,临床医生仍在争论姿势检查的意义与效用。Boulay 等用统计模型提出姿势的生物力学效率取决于多个相互依赖的因素:例如具有某一骨盆入射角的个体可有一组骶骨倾斜、腰椎前凸与胸椎后凸的组合以实现生物力学经济性;但若个体的前凸落在可接受范围之外,则其姿势可能导致损伤与功能障碍。这种相互依赖且动态的姿势适应表明,临床医生可能需要把姿势对线视为成簇而非孤立,并可能需要识别出不良对线应被干预的阈值。

47.13 小结(Summary)

本章描述了在安静站立中被识别为健康成人的体段相对对线。在缺乏经过验证的"理想姿势"描述前提下,现有记录的对线为临床医生呈现了一幅无肌肉骨骼主诉人群的对线变异性图景:尽管个体表现出范围广泛的对线,直立姿势的整体形象仍然显示头部良好地平衡于骨盆上方、骨盆平衡于双足之上。利用这些对线数据,本章还展示了在直立站立中对下肢与躯干各关节施加的外力矩——这些外力矩由肌肉收缩与非收缩性结缔组织支持所产生的内力矩所平衡。EMG 数据与力学数据一致,显示跖屈肌、髋屈肌以及腰段和颈段的竖脊肌的活动水平很低;腹斜肌的额外活动与它们作为脊柱稳定器的角色一致。同时,背屈肌、股四头肌与腘绳肌等其他肌群也表现出可能用于控制在整个安静站立过程中持续存在的小幅姿势摇晃的短暂突发活动。

姿势对线是临床上常用的评估内容,某些异常姿势与肌肉骨骼异常及临床主诉之间存在关联。然而,许多关于姿势异常与肌肉骨骼损伤之间关联的常见观点仍缺乏客观证据。虽然这些关联可能确实存在,但要识别它们、并证明通过治疗姿势偏差来减轻疼痛或其他损伤的有效性,仍需进一步研究。

本章个人批注

本章的核心印象是:临床姿势评估既是一项古老而基础的工作,又是一个证据基础相对薄弱的领域。作者花了相当篇幅介绍 Cobb 角、表面测量、骶骨倾斜与骨盆入射角等量化工具,但反复回到一个事实——影像学测得的相互关系在临床常用的表面测量中常无法复现,这对临床的实际操作性是重要的提醒。对我自己而言,最有启发的部分是"为什么人可以被动站立"那段——髋过伸挂在髂股韧带上、膝伸直由质心位于前方产生的伸力矩支撑、踝背屈由跖屈肌主动收缩平衡,这套力学链清晰且便于记忆,也是联系第 1–6 章力学原理在姿态问题上的一次集中应用。同时,作者反复指出的"许多常见观点缺乏客观证据"——拉伸性无力、胸小肌紧绷导致圆肩等——对我也是提醒:流行的临床叙述不能等同于经过严格验证的因果机制。

与上下章的衔接(一段话)

本章位于第五部分(POSTURE AND GAIT)开篇,紧接在前面四部分(肌肉骨骼力学基础 + 各关节解剖与受力分析)之后,承担一个"过渡"角色:把之前各章建立的关节受力与肌肉控制知识,整合到一个完整的人体直立姿势图景中——这既是对前面骨、软骨、韧带、肌腱、关节力学与各关节具体结构知识的汇总应用,又是为下一章(第 48 章步态)做铺垫:步态本质上是姿势的动态版本,理解直立站姿是理解步行周期中各个时相的基础;同时本章对姿势异常与肌肉失衡的讨论——很多证据仍然薄弱——为后续临床推理中的姿势矫正干预提供了一个审慎的起点。