四、椎間盤的生理功能
(一)椎間盤有7個方麵的功能
1.保持脊柱的高度
隨著椎體的發育椎間盤亦增長,以此增加了脊柱的長度。整個椎間盤的高度占脊柱長度的1/5。發育終止後,脊柱的高度隨體位有改變,亦即在直立位時椎間盤的高度要較臥位為低,故人的高度在白晝較晚間為矮。年老時椎體或椎間盤的高度變小,故老年人較其青壯年時期身高變矮。同樣在椎間盤病變時,也影響到脊柱高度。
2.連結椎間盤上下兩椎體,並使椎體間有一定活動度
在生物力學上構成運動單位或三關節複合體的組成部分。
3.使椎體表麵承受相同的力
即使椎體間仍有一定的傾斜度,但通過髓核半液狀的成分使整個椎間盤承受相同的應力。
4.緩衝作用
由於彈性結構,使由高處墜落或肩背部突然負荷時,起到力傳導的緩衝作用。
5.維持側方關節突一定的距離和高度。
6.保持椎間孔的大小
正常情況下,椎間孔的大小是神經根直徑的3~10倍。
7.維持脊柱的生理曲度
不同部位的椎間盤厚度不一,在同一椎間盤的厚度亦前後不同,在腰椎間盤最為明顯。頸椎和腰椎間盤前厚後薄,使頸、腰椎出現生理前突。
(二)軟骨終板的功能
1.保護椎骨
在上下椎體麵覆有軟骨盤,在椎體邊緣部分有軟骨成分的骺環,這種無血管組織的最重要功能之一,就是保護椎骨在承受壓力下免於發生壓迫性骨萎縮。
2.椎體與椎間盤之間的液體、營養的交換通過軟骨盤進行。
(三)髓核的功能
1.吸收振蕩作用 髓核在承受突然外力情況下起吸收振蕩的作用。在壓力作用下髓核不能壓縮,但能變形,將力傳送到纖維環各部分,使纖維略延長或改變各層纖維的方向而分散壓力。
2.軸承作用
在脊柱運動時,髓核作為運動的支柱,在一般情況下不能壓縮,在脊柱做前屈、後伸和旋轉運動時起著類似軸承的作用。
3.應力的平衡
在承受壓力時,髓核向各方向均勻地傳遞力量,這樣避免了椎間盤某一方向過多地承受力量而造成纖維環的破裂,軟骨終板的骨折,或者椎體的壓力性骨吸收。(四)纖維環的功能
纖維環是一個圍繞髓核的纖維彈性環,構成軟骨終板外圍的部分。纖維環的纖維緊密地分層排列,有5種主要功能。
1.保持脊柱在運動時的穩定性
纖維環的強度及纖維環在骺環和軟骨盤的附著點的堅實性,使上、下兩椎體互相連接,保持脊柱在運動時的穩定性。
2.保證一定的活動度
由於纖維環的少許彈性和纖維環纖維的特殊分層排列方向,使每個脊椎間有一定的活動度。
3.限製脊柱過度運動
纖維環本身如一個厚的韌帶組織,在脊柱的前縱韌帶和後縱韌帶加強下,限製了脊柱的前屈、後伸、側傾和旋轉運動。
4.保存髓核組織的液體成分
維持髓核組織的位置和形狀。
5.吸收振蕩
這是纖維環的最重要功能,髓核在受壓力的情況下,形態可輕度變扁,並將所受的壓力均勻地分布於纖維環各部分,使纖維環纖維輕度延長。當整個脊柱的纖維環均發生此改變時,脊柱所受的力即被纖維環吸收。
第三節 腰椎韌帶
腰椎椎節的連結,除椎間盤和關節突關節之外,還有各種類型的韌帶,主要有縱韌帶、黃韌帶、關節囊韌帶、棘上和棘間韌帶及髂腰韌帶等。
一、縱韌帶
縱韌帶分為前縱韌帶和後縱韌帶。
(一)前縱韌帶
位於椎體前麵。上端起自枕骨底部和寰椎前結節,向下韌帶纖維延伸,途經各椎體前麵,止於第1或第2骶椎前麵。前縱韌帶為人體最長的韌帶。其寬度和厚度在各個不同部位有明顯差異,在頸椎和腰椎及其椎間盤部較闊,但略薄;而胸椎節段較窄且厚。前縱韌帶係由淺層、中層和深層等三層並列的縱行纖維組織組成。淺層纖維較長,通常跨越3~4個椎體;中層纖維略短,可跨越2~3個椎體;深層纖維最短,僅連接相鄰兩個椎體。
前縱韌帶與椎體和椎間盤關係在不同部位緊密程度也不盡一致。通常,縱韌帶在椎體水平與椎體之間較疏鬆,而與椎體邊緣和椎間盤連接緊密,緊貼其表麵。三層纖維共同作用維持椎體前方的穩定性,具有較強的張應力。
(二)後縱韌帶
位於椎管前壁內麵,細長但較緊、韌。自第1頸椎椎體後麵,向上方移行於覆膜,向下方沿各椎節的椎體後緣,直達骶骨,並移行於骶尾後深韌帶。後縱韌帶的寬度和厚度在各節段不同:頸椎、上胸椎及其椎間盤部較寬闊;下胸椎和整個腰椎節段相對較窄。通常將該韌帶分為兩層。淺層纖維連續跨越3或4個椎節,而深層纖維呈“八”字形,僅連接相鄰兩個椎節。深層韌帶纖維之邊緣部分緊靠近椎弓根。
後縱韌帶通常在椎體後部較為薄弱。在椎間盤水平與其纖維環緊貼,而在椎體水平則較疏鬆,其間有椎體靜脈通過;韌帶的中央部較厚,而兩側延展部較寬但薄弱,尤其是腰椎,這一解剖特點更顯明顯。椎間盤變性後,髓核突出常常發生在後縱韌帶的兩側,而在正中央部較少見。
二、黃韌帶(椎板間韌帶、弓間韌帶)
黃韌帶係由黃色彈性纖維組成。該韌帶主要部分位於椎板間又稱椎板間韌帶或弓間韌帶。黃韌帶呈膜狀,成節段性結構。上起上位椎板下緣(前麵)下2/3,下方附著於下位椎板上緣和背部。黃韌帶前麵凹陷、光滑,正中部有一裂隙,其間有少量脂肪組織,並伴有靜脈通行。後中央部與棘間韌帶相連;向外至關節突關節內側緣,向外側擴展部附著於橫突根部,同時近關節處與關節囊相融合參與形成關節囊。
黃韌帶厚度和寬度在不同部位也有差別。頸椎節段薄而寬,胸椎則厚而略窄;腰椎的黃韌帶又厚又寬。在同一節段的黃韌帶,上部較薄,下方較厚,退行性變的黃韌帶因失彈性可明顯增厚。黃韌帶占據椎管背側3/4麵積。正常的黃韌帶厚度為2~3mm。自腰1向下至腰5其厚度逐漸增厚,以腰4~5椎節間最厚達4.5~5.0mm。
黃韌帶具有彈性,可以在一定範圍內伸展和短縮,限製腰椎過度前屈有一定作用。
三、棘間韌帶
棘間韌帶位於相鄰椎節的棘突之間。在一節段水平,該韌帶沿棘突基底到棘突尖,充盈棘突間。韌帶的前部與黃韌帶中央裂隙部相貼,後部逐漸移行於棘上韌帶。頸椎和上胸椎棘間韌帶發育欠佳,較鬆弛、薄弱,腰椎厚而堅韌,發育相當完善。從纖維分層解剖來看,腰1~2,腰2~3和腰3~4,可分為4層;腰4~5和腰5~骶1的棘間韌帶分為3層。
棘間韌帶和棘突列於腰背部中央,成分間隔,將腰背肌分為左右兩部,形成對稱結構。在成年人中棘間韌帶常存在裂隙或鬆弛現象,可能與創傷和退行性變有關。
該韌帶有限製腰椎運動單位過度屈曲之功能,也為椎板間隙和棘突間隙提供保護作用。損傷後,可能產生持久的腰痛,因其自身的修複功能很差。
四、棘上韌帶
棘上韌帶係由項韌帶向下至第7頸椎棘突開始,為一細長、堅韌的條束狀帶,附著於椎節棘突尖部,止於骶骨的骶中脊。兩側與背部筋膜相連續,其前方與棘間韌帶相愈合,界限很難分開。在不同節段上,棘上韌帶的寬窄與厚度不一樣。胸椎段呈條索狀並較薄,腰椎寬厚堅韌。該韌帶纖維可以分為淺層、中層和深層。淺層纖維通常跨越連續3~4個椎節的棘突尖,中層可跨越2~3個椎節,而深層纖維僅連接兩個椎節棘突之間。淺層纖維具有充足的彈性,強於中層和深層。成人腰椎的棘上韌帶具有很強的張應力,其功能作用與棘間韌帶及腰背筋膜相一致。其退行性變可能發生軟骨化,或有撕裂、囊性變,偶爾缺如。
五、關節囊韌帶
關節囊韌帶係指包繞相鄰椎體間關節突關節囊外麵的韌帶。該韌帶因有部分黃韌帶參加,故呈略帶黃色的彈力纖維。關節囊韌帶增強了關節突、關節囊的保護作用,有時很堅韌。成人的關節囊韌帶,隨著關節突、關節退行性變和變形而發生變化,容易鬆弛。
六、橫突間韌帶
橫突間韌帶位於相鄰的兩椎節的橫突之間,呈扁平膜狀束帶編織,因該韌帶非常薄弱,對脊椎連結和穩定功能無重要作用。但在第4和第5腰椎的橫突間韌帶與髂骨相連形成髂腰韌帶。