模拟动伸推拿胸锁乳突肌的三维有限元分析

摘要　目的：应用三雏有限元模型研究动伸推拿胸锁乳突肌应力变化和分布特点。方法：使用三维有限元软件建立胸锁乳突肌的有限元模型，模拟动伸推拿手法，分别在头部旋转和后伸位施予胸锁乳突肌前后、上下方向各100牛顿的按压力，观察胸锁乳突肌的应力分布特点。结果：头部后伸位时胸锁乳突肌的应力分布集中在胸锁乳突肌的中部，并随按压作用点的变化而发生相应的变化；头部向一侧旋转时胸锁乳突肌的应力分布出现高应力区域，主要分布在胸锁乳突肌肌腹远端。结论：应用三维有限元模型模拟动伸推拿胸锁乳突肌，验证动伸推拿胸锁乳突肌的科学性、可行性，为中医推拿的生物力学研究提供新的方法。

关键词　动伸推拿　胸锁乳突肌　三维有限元

颈源性头痛是临床上多发病之一，好发于中老年人，近年来其发病呈明显年轻化趋势。多因现代人生活方式的改变，如长期伏案工作、对着电脑时间过长、长期不良姿势等所导致。过去，人们习惯于归结于颈椎病，但对很多年轻人来说，影像学检查并没有发现颈椎骨性结构与椎间盘的退化。有学者认为这属于颈筋膜扳机点疼痛，与颈椎周围的肌肉、筋膜有关。胸锁乳突肌是头颈部的一块重要的肌肉，在颈椎病和颈源性头痛的发病机理中起着重要的作用。针对此类疾病，笔者创立的“动伸推拿”手法进行治疗，该手法建立在人体解剖学基础上，深入了解颈椎及头颈肌肉的运动生理学和病理学特点，结合其近三十年的临床经验，总结提炼的一种中医推拿手法新观念。众所周知，中医推拿的研究集中于临床疗效的观察，而缺乏科学的实验证据，近年来在医学领域里运用有限元模型研究人体的生物力学正成为热点。有关肌肉筋膜病变在疼痛性疾病中的重要性日益受到重视，胸锁乳突肌在颈椎病和颈源性头痛中所起的作用也受到关注。有学者对胸锁乳突肌肌筋膜痛的发病机制和解剖学特点进行了研究。本研究首先建立胸锁乳突肌的三维有限元模型，采用三维有限元方法，分析动伸推拿对胸锁乳突肌模型的应力分布特点，进—步明确动伸推拿治疗的生物力学依据。

1　材料与方法

对一健康志愿者进行颈部CT扫描，层距0.2mm，包含人整个胸锁乳突肌全长。利用Matlab6.0提取图片中轮廓线数据矩阵，转换为dat文档后输入Ansys 8.0建模。模型包含双侧胸锁乳突肌胸骨头、锁骨头、肌腹、乳突部。模拟动伸推拿，头向一侧旋转，拇指置于胸锁乳突肌的顶端，轻轻捏挤胸锁乳突肌，由前至后100N，由上至下的按压力100N。头后伸位时拇指由前至后按压胸锁乳突肌100N的作用力，由上至下100N的作用力。

2　结果

在施予相同作用力的状况下，胸锁乳突肌应力分布不一致，当头部后伸时胸锁乳突肌的应力分布在胸锁乳突肌的中部，并随按压作用点的变化而发生相应的上下变化。当头部向一侧旋转时胸锁乳突肌的应力分布出现高应力区域，主要分布在胸锁乳突肌肌腹远端。

3　讨论

笔者创立的“动伸推拿”手法新理念在颈肩腰腿痛方面得到广泛应用。针对颈源性头痛这一疾病，笔者采用动伸推拿胸锁乳突肌取得很好的临床疗效。具体操作：取其头向一侧旋转，此时见到突出的胸锁乳突肌充分伸展或慢慢改变移动头(前屈、后伸、侧摆)位置。医者坐于患者头侧，将拇指置于胸锁乳突肌的顶端，余手指屈曲置于其下，轻轻捏挤胸锁乳突肌，并实施由前至后、由上至下的按摩，在滑动中遇结节或条索，按揉之，将其松解。该手法的主体思想是通过“动”使病损部位(即“静”)暴露的更明显，更容易找到，从而更有针对性地对病损部位周围肌肉施行较强刺激的手法，以最大限度的提高病损处的肌肉兴奋性和局部组织活性，充分改善局部血供，以促进局部无菌性炎症的吸收，改善局部的筋结粘连。“伸”是通过伸展运动，如使头部侧伸、后仰，手臂上举等，使患部的肌肉、韧带拉伸。动伸推拿胸锁乳突肌促进局部的血液循环，减轻炎症反应，促进代谢物质排出，恢复红细胞所带电荷，使红细胞聚集能力减弱，变形能力增强，全血黏度和血浆黏度下降，改善了脑部供血不足，从而缓解或消除患者临床症状。本研究主要应用三维有限元模型来进一步验证动伸推拿胸锁乳突肌的应力分布特点，从而论证其手法的科学性、可行性。

有限元分析法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值分析方法。1975年Liu YK等首次将有限元方法引入脊柱生物力学研究领域以来，有限元分析法被用于脊柱生物力学研究中最重要一种方法。近年来，有关三维有限元分析法进行中医推拿的生物力学研究正成为研究的热点。本研究是采用三维有限元建模，计算机加载分析的方法来研究头在头部转向一侧或后伸位下双侧胸锁乳突肌的应力分布情况。在不同体位下按不同的作用方向给予胸锁乳突肌相同大小的按压力，胸锁乳突肌应力分散部位不一致，当头部后伸时胸锁乳突肌的应力分布在胸锁乳突肌的中部，并随按压作用点的变化而应力主要分布在作用点的周围。如果将头部向一侧旋转时胸锁乳突肌的应力分布出现高应力区域，主要集中在胸锁乳突肌肌腹远端。不同体位、不同方向，应力分布不一。因此在中医推拿时，如果固定的体位、固定的作用方向，将会产生应力集中，较长时间或较大力度推拿可能产生损伤、甚至加重病情。动伸推拿的特点在于不断变更体位、变换作用力方向，因而使肌肉的松解得以均匀，对肌肉等周围组织的损伤降到最小程度。

运用三维有限元方法进行骨骼肌的应力分析和动力学观测，具有直观、准确、仿真，医生与患者均容易理解和接受。这些研究结果进一步论证了中医推拿的科学性和可行性，同时对患者养生保健提供科学的力学保证，应该进行什么样的运动或休息姿势，不应该养成什么样的不良姿势等，具有科学的理论依据。