【写在前面】
最近在家辅导孩子学习，在讲解“力矩平衡”的时候，手欠带她研究了一个案例，结果把我自己吓了一跳。我觉得很有必要整理分享给大家，于是有了今天这篇不务正业的帖子，关心颈椎失效模式的诺粉都看到底哈，文中有大量解救方案！
瓜子饮料很奢侈，家里还有剩的话，就省着点嗑哈。
【从脖子痛说起】
不知从何时起，自家屁孩也用上了手机，每次看她们低头摆弄手机，总觉得应该演示一下这样的害处，因为自己脖子疼也有好几年了，再也不敢把相机挂脖子上了。
今天女儿问我，Moment是干嘛的，因为物理课讲到，嗯，我就让她掏出手机假装玩，我从侧面拍了张照片（上图）。接下来我叫她把这张照片的轮廓誊到纸上，然后带她一起分析这种姿势的Moment（力矩）。
正常人站立时，头颈大概是下图这样，颈椎托在颅底C位，整个头的重力垂线几乎就经过这里，这样颈椎受到的压力基本就是头的重量G，大约4~6kg。
当我们低头时，头颅重心前移，渐渐和颈椎错开，这样颈椎截面的受力会改变。变成多大呢？可以用初中物理知识演算出来。
我们研究靠下部的椎骨受力，因为这里受力较大，原因稍后说。为了简化模型，我们把被分析的截面以上的脖子和头想成一个物件，托在肩膀上。
（图：研究虚线截面上的颈椎压力） （图：研究虚线截面上的颈椎压力）
P点在椎骨偏后的黄韧带处，作为假想支点（P是否为椎骨的运动中心，并不影响力矩平衡方程）。我们就可以将头的自重G和颈椎的压力F围绕P点建立力矩平衡方程，如下：
G·d1 = F·d2（其中d1和d2分别为G和F到P的距离，即力臂）
通过人体解剖学图谱，根据头径等比推算d1和d2，并假设头重为50N的话，我们就可以求出唯一的未知数F =200 N，是头重的4倍！这是低头大约35°时的颈椎承压。
【关于颈椎承压的大小】
从上面的计算过程能知道，d1越大F就越大，也就是说你把头越往前探、越往下埋，就会让颈椎越难受。
（图：越是埋头，d1越大）
另外，颈椎还有一个自然曲度，当你越低头时，这个曲度就会被往反向掰，变直甚至“反弓”。这样的曲度变化，会把头的重心送得更远，导致d1更大，因此，颈椎的受压是随着你低头的程度，呈上翘趋势增加的。
对了，为啥颈椎下部的受力更大，一目了然了吧？因为越靠下面的椎骨距离头部重心越远，有更大的d1值，压力也就更大。
上面算了站姿/坐姿下低头的情形，同理，我们计算一下趴着读写或刷手机的情形，会不会好受一些？
（图：趴着读写，力臂d1几乎达到最大值）
同一套人体参数，算出来F=310N，看来比想象的更糟呢！的确，水平悬臂嘛，31kg的椎间压力，几乎是最坏的情况了。
【颈椎受压增加，为啥不好？】
聊到这里，理工男可能会问了，颈椎压力为啥要尽量小呢？这不是较真，我也曾好奇过这个问题。
每段椎骨之间有一个类似橡胶垫的构造，叫“椎间盘”，起着相互连接和缓冲垂直冲击的作用，椎间盘后面紧贴椎管。
椎间盘相当于一个带馅儿的薄饼，外面的皮儿叫“纤维环”，里面的馅儿叫“髓核”，大家可以想象把一个汤圆用手掌按扁的动作，如果你按得太使劲了，它的直径不但会膨大，还会破掉。受压的椎间盘，也和按扁的汤圆一样，膨大的方向如果是向后的话，挤出来的材料就会侵占椎管空间，压迫神经，引起持久的颈椎疼痛，这叫“椎间盘突出”，更坏的情况就是脱出。
（图：第一个椎间盘向后膨出，挤压脊髓神经）
为啥容易往后突出呢？往前突出不就不会挤压神经了？嗯，就有这么巧合！
大家仔细看看埋头的示意图，想想低头族挤压这个“汤圆”的时候，椎间是怎样一个缝隙。脖子往前弯，椎间会形成前窄后宽的楔形，受压的椎间盘不往后面跑，还能往哪里跑？
而且，纵观整条脊椎，你会发现越往下越粗，这是为啥？似乎这个问题很傻哈？No，No，No，我认为人体每个特征都是经得起反复计算的完美结果。
（图：借用教科书上的脊柱示意图）
颈椎的任务是支撑头部（4-6kg），胸椎是支撑肩、上臂、头和颈（15~25kg），而腰椎就要支撑整个上半身的重量（25-50kg），所以对于直立行走的人类，越往下脊柱的担子就越重。而咱的椎间盘都是用相同的材质制成，为了不让腰椎间盘吃亏，那就必须把越靠下的椎间盘直径设计得越大，这样所有椎间盘的压强才是一致的。
显然，颈椎因为负担最轻，椎骨和椎间盘也是最细的，有人可能要抬杠说“尾椎最细”，哈，因为尾椎不承担任何重力，也吻合此理论！看，人体可知道轻量化设计了，在没有必要的地方绝不浪费材料和供给。
既然细小的颈椎的设计承重只有几公斤，你就为了玩个手机，就忍心让它一直承受腰椎的载荷啊！？学过试验设计和分析的就知道，当载荷翻倍的时候，机械系统的寿命是可能呈现对数级的衰减的哦~好在我们人体有一定的自我翻新的功能，所以和“一磨不复返”的机械还不太一样，否则每天埋头刷手机的脖子几年就废了。
【如何预防和改善】
无论如何，让颈椎受苦毕竟不是好事儿，咱要改善，还是从物理计算上寻找方向。
主要是减少低头量，尽可能地将d1保持在一个较小的范围内，椎间压力增加就不会太多，另外低头读写时间不要太长，中间多穿插一些抬头看远、走动、喝水啥的，椎间盘就容易保持弹性，不会侵入椎管压迫神经。
到了晚上，早点睡觉，选适合颈椎自然造型的枕头，可以把使用了一天的颈部造型给“凹”回去，恢复元气，迎接第二天的案头工作。
从前面的分析可以看到，颈椎压力最小的办公姿势，还是目视正前方！笔记本电脑支架，显示器支架，主要用意还是把屏幕抬高到和眼睛同一高度，不需要低头就可以看到屏幕。另外，人体工学座椅，类似躺姿的那种也有类似的用意，但是到底哪种椅子好，就需要参考解剖学，摸着自己的骨头，用力学模型去算算了。
哦，对了多参加体育锻炼，尤其是对颈部肌肉的训练，这是很多白领忽略的，还找来各种理由，最后自己的脖子只有自己知道。
【写在后面】
说了这么多虚的，最后来点实的。颈椎里可没有压力传感器哈，那么你的姿势对颈椎造成的压力到底如何，怎么快速判断呢？诺诺有一个自创的“松弛判定法”。
方法很简单，如果你尝试放松所有的颈部肌肉，头不会立刻倒向往任何方向，那就是对颈部最友好的姿势，你的颈椎的确只承受了头部的重量，完全在设计载荷以内。
那么还有让颈部更轻松的姿势么？我有个设计方案，请见以下草图：
谨以此文，送给各位为更好的生活忘我拼搏的诺粉们。
