脊柱是人体的中柱,结构精细而复杂。脊柱位于身体背面正中,是人体的中轴,上承颅骨,下连髂骨,中附肋骨,参与构成胸廓、腹腔及骨盆腔的后壁。脊柱由33块椎骨及椎间盘、前纵韧带、后纵韧带、黄韧带、棘间韧带、横突间韧带、关节突关节、寰枢关节、棘上韧带和项韧带形成。成年男性脊柱长约70cm,女性的略短,约60cm。
侧面观脊柱有4个生理弯曲,即颈曲、胸曲、腰曲、骶曲。颈曲、腰曲向前凸出,胸曲、骶曲向后凸。以上4个弯曲的存在保证了脊柱的正常生理功能,对重心的维持和吸收震荡起重要的作用。若出现曲度改变,表明脊柱发生病变。正常人颈椎曲度随年龄的增长而减少(表2-1)。对正常人颈椎生理曲度的报道各不相同,Borden测量法的正常C值为(12±5)mm;Borden改良法正常值(10.1±3.3)mm;程黎明测量结果,男性为(22.83±4.52)°,女性为(21.45±6.32)°;Harrison等报道为34°。
表2-1 男女各年龄组颈椎曲度(α)值(
±s)
后面观脊柱呈一直线,无侧弯,各棘突形成一嵴,腰椎间隙较宽。L 3 椎横突稍长,在腰部活动中,容易与周围软组织产生摩擦,形成劳损,因此临床上常见“第3腰椎横突综合征”。
脊柱是身体的支柱,上部长,能活动,类似支架,衔接着胸壁和腹壁;下部短,相对比较固定,身体的重量和所受的震荡即由此传达到下肢。脊柱是人体最大的运动器官,能够完成人体躯干的前屈、后伸、侧屈、旋转及各种复合运动(表2-2)。但这些功能的顺利完成取决于脊椎骨和椎间盘的完整,相关韧带、肌肉与椎骨小关节间的和谐运动。脊柱中央有椎管,容纳脊髓,两侧有23对椎间孔,有相应节段的脊神经通过。
表2-2 脊柱活动度
(°)
椎间盘可承受压力,吸收震荡,减缓冲击,保护脑组织,类似弹簧垫的作用。除第一、二颈椎间外,其他椎体之间均有椎间盘(共23个)。椎间盘形状与大小,一般与所连接的椎体上、下面形状相似,其厚薄各部不同,中胸部最薄,颈部较厚,腰部最厚,全部椎间盘的总厚度约占脊柱全长的1/4;由于存在着生理性弯曲,颈椎间盘、腰椎间盘前缘厚,后缘薄。此外,椎间盘厚薄及大小可随年龄而有差异。椎间盘由髓核、纤维环、软骨板和Sharpey纤维环构成。髓核是柔软而富有弹性的胶状质,由软骨基质和胶原纤维构成,位于椎间盘中心偏后。纤维环是一系列呈同心圆排列的纤维板层结构,形成并不完整的环而围绕髓核。其前份较厚,后份较薄,故髓核易向后方或后外侧凸出,凸入椎管或椎间孔,压迫脊髓或脊神经而出现相应的症状,称为椎间盘突出症;纤维环是负重的重要组织,由胶原纤维组成。出生时髓核含水量80%~90%,纤维环含水量约80%,随年龄增长,髓核含水量逐渐减少,并逐渐为纤维软骨样物质所代替。Sharpey纤维围绕在椎间盘最外层,主要由胶原纤维构成,无软骨基质。软骨板即透明软骨终板,紧贴于椎体上、下面,构成髓核上、下界。
椎间盘突出多发于L 4 、L 5 和L 5 ~S 1 椎间盘,如要对椎间盘突出症做有效的诊治,则必须熟悉椎板间隙与椎间盘后缘的对应关系。L 5 椎间盘后缘与相应的椎板间隙的对应关系,椎间盘后缘完全位于椎板间隙以上者占40%,与椎板间隙上部相对者占50%,正相对者仅占6.7%,在其下部者占3%。L 5 ~S 1 椎间盘后缘高于相应椎板间隙者,占26.7%,与椎板间隙上部相对者占40%,正相对者占33.3%。
椎间盘又称椎间纤维骨盘,是椎体间的主要联结结构,协助韧带保持椎体互相联结。椎间盘的生理功能除了连接相邻颈椎外,更重要的是减轻和缓冲外力对脊柱、头颅的震荡,保持一定的稳定性,参与颈椎的活动,并可增加运动幅度。自第二颈椎起,两个相邻的椎体之间都有椎间盘。椎间盘富有弹性,因此相邻椎间有一定限度的活动,能使其下部椎体所承受的压力均等,起到缓冲外力的作用,并减轻由足部传来的外力,使头颅免受震荡。颈椎椎间盘的总高度为颈部脊柱总高度的20%~25%(1/5~1/4);颈椎间盘的前部较后部为高,从而使颈椎具有前凸曲度。椎间盘的厚度对椎体高度的比率比它们的绝对厚度更为重要,比率越大,活动性越大。腰的比率为1/3,胸的比率为1/5,颈的比率为2/5,因此颈部活动性最大。颈椎间盘的横径比椎体的横径小,钩椎关节部无椎间盘组织。
椎间盘是人体最大无血管组织,其营养途径主要有赖于2个途径:①终板途径:椎体内营养物质经软骨板进入椎间盘,主要营养髓核和内层纤维环,这是椎间盘营养的主要途径;②纤维环途径:表面血管营养外周纤维环,属于次要途径。胎儿期椎间盘的血液供应主要来自周围及相邻的椎体血管,椎体血管穿过透明软骨板分布到髓核周围,并不进入髓核。出生后血管发生退变,逐渐瘢痕化,最后完全闭锁。幼年期,椎间盘的血管较成年人丰富,有些血管分布到纤维环深层,但是随年龄增长深层血管逐渐减少,13岁后已无血管穿入纤维环深层,成年后除纤维环周缘部以外椎间盘并无血管。
纤维环位于椎间盘的周缘部,由纤维软骨构成。纤维环前、后部的浅层纤维与前、后纵韧带分别融合在一起。纤维环的前部较后部为宽厚。髓核的位置偏于后方,临近窄而薄弱的后纵韧带,这是椎间盘容易向后突出的因素。在扭曲和压缩力作用时,颈椎间盘可因纤维环破裂而突出。颈椎间盘发生变性突出或椎体后缘骨质增生,均可直接压迫脊髓,产生下肢麻木(后中央突出可致两侧下肢麻木)、头重脚轻,甚至肢体瘫痪等症状。
纤维环的纤维在椎体间斜行,在横切面上排列成同心环状,相邻环的颈椎增生纤维具有相反的斜度而相互交叉。纤维环的前方有坚强的前纵韧带,前纵韧带的深层纤维并不与纤维环的浅层纤维融合在一起,却十分加强纤维环的力量;纤维环的后方有后纵韧带,并与之融合在一起,后纵韧带虽较前纵韧带为弱,亦加强纤维环后部的坚固性。纤维环的周缘部纤维直接进入椎体骺环的骨质之内,较深层的纤维附着于透明软骨板上,中心部的纤维与髓核的纤维互相融合。髓核的中心在椎间盘前后径中后1/3的交界部,是脊柱运动轴线通过的部位。由于纤维环后部较窄,力量较弱,髓核易于向后方突出,但由于纤维环后方中部有后纵韧带加固,突出多偏于侧后方。
椎体呈短圆柱形,前面略凸,后面较直,上、下面平坦,粗糙,凹陷,其周缘光滑,中央部较粗糙,有椎间盘附着。从脊柱前面观,椎体自上而下逐渐增大,L 5 椎体横断面积约为C 3 的3倍。椎体主要由骨松质构成;椎体的表面是较薄较硬的骨密质,内部充满骨松质。骨小梁按压力与张力方向排列(图2-1)。椎体的骨松质间隙内在未成年时主要由红骨髓填充,以后逐渐减少。
A
B
图2-1 椎体楔形压缩骨折
C 3 钩突前后径、上下径、内外径分别为(10.60±1.74)mm、(5.10±1.20)mm、(5.55±1.04)mm。C 4 钩突前后径、上下径、内外径分别为(11.61±1.44)mm、(5.35±0.97)mm、(5.33±0.97)mm。C 5 钩突前后径、上下径、内外径分别为(11.43±1.39)mm、(5.60±1.17)mm、(5.47±1.19)mm。C 6 钩突前后径、上下径、内外径分别为(11.33±1.86)mm、(5.66±1.37)mm、(5.38±1.13)mm。C 7 钩突前后径、上下径、内外径分别为(10.46±1.72)mm、(5.18±1.18)mm、(5.61±1.22)mm。T 1 钩突前后径、上下径、内外径分别为(8.49±1.24)mm、(4.40±0.97)mm、(4.79±0.90)mm。
脊柱各部椎骨的椎弓根形态各异。椎弓根前部稍宽,且周围部骨密质较椎体厚;椎弓根后部稍窄,且几乎全是骨密质。因此,椎弓根后部最为坚固。从椎弓根剖面观察,椎弓根周围部是密质骨,中心部有少许的松质骨。颈椎椎弓根的前外侧尚有横突孔,其内的椎血管紧邻椎弓根。胸椎椎弓根上、下为椎间孔内容物(胸神经根、节段血管分支及脂肪组织),外侧为肋横突关节、肋骨头和胸腔,内侧为硬膜外腔和硬脊膜,前方为心脏和大血管,前侧方为肺。
寰椎无明显的椎弓根,但有较粗大的侧块。寰椎侧块的宽度、厚度、高度分别为(15.47±1.19)mm、(17.21±0.93)mm、(14.09±1.92)mm,正中线到寰椎侧块中点、横突孔内壁、椎弓根内缘的距离分别为(17.6±1.2)mm、(23.0±1.7)mm、(12.7±1.0)mm。
颈椎椎弓根横截面形状较规则,呈圆形或近圆形,其中心部松质骨呈圆形。枢椎椎弓根宽度平均为(8.25±1.50)mm,椎弓根上宽度平均为(7.90±1.41)mm,椎弓根下宽度平均为(4.90±0.82)mm,椎弓根高度平均为(6.70±0.90)mm。椎弓根轴线与矢状面的夹角(内倾角)为(32.33±3.45)°(图2-2),椎弓根中轴线与齿突中轴线的夹角(上倾角)为(24.07±5.30)°(图2-3)。C 3 椎弓根宽度、高度分别为(4.17±0.81)mm、(6.72±0.73)mm。C 4 椎弓根宽度、高度分别为(4.49±0.69)mm、(6.39±0.91)mm。C 5 椎弓根宽度、高度分别为(5.15±0.16)mm、(6.90±0.42)mm。C 6 椎弓根宽度、高度分别为(5.26±0.72)mm、(6.42±0.78)mm。C 7 椎弓根宽度、高度分别为(6.82±0.57)mm、(7.40±0.21)mm。
图2-2 颈椎椎弓根轴线与矢状面的夹角(内倾角)(左侧)
图2-3 椎弓根中轴线与齿突中轴线的夹角(上倾角)
胸椎椎弓根是一个狭长的管状骨性结构。上胸椎椎弓根截面较窄,其中心部松质骨含量少,周围部密质骨较薄。下胸椎椎弓根横截面呈椭圆形或泪滴形,其中心部松质骨呈椭圆形或肾形,周围部密质骨较上胸椎增厚。胸椎椎弓根的宽度小于其高度(图2-4、图2-5)。
图2-4 胸、腰椎椎弓根的高度变化
图2-5 胸、腰椎椎弓根的宽度变化
腰椎椎弓根也是一个狭长的管状骨性结构,腰椎椎弓根横截面形状较规则,基本呈椭圆形或肾形,其中心部松质骨基本呈圆形,但在L 5 椎弓根横截面形状有明显变化,呈倒三角形,其宽度明显增加,周围部密质骨也有增厚。L 1 ~L 5 椎弓根高度逐级递减而宽度逐级递增,其中椎弓根高度最大者为L 1 ,最小者为L 5 ;而椎弓根宽度大小恰好相反,见图2-4、图2-5。各椎弓根内外缘皮质厚度及上下缘皮质厚度均无明显变化,基本一致;其中腰椎椎弓根内缘皮质厚度均大于外缘皮质厚度,上下缘皮质厚度接近,基本无差别。各椎弓根内松质骨高度最大为L 5 ,最小为L 1 ,从上至下逐级递减,而宽度恰好相反。
同一椎骨左右侧椎弓根皮质最近点的平均距离有逐节段增大的趋势,由T 8 节段的15.2mm增至L 5 节段的30.2mm;椎弓根皮质最远点的平均距离由T 8 节段的27.6mm逐节段增至T 12 节段的38.5mm,L 1 节段为36.1mm,由L 2 节段的35.2mm逐节段增至L 5 节段的54.0mm(表2-3,图2-6)。
a、c. 皮质最近点距离;b、d. 皮质最远点距离;e、f. 螺钉入点间距离
图2-6 测量指标示意图
表2-3 同一椎骨的椎弓根间距离(
+s)
mm
相邻椎骨椎弓根皮质间距离,从上往下有逐节段增大的趋势,但L 4 和L 5 节段间距离却明显减小。皮质最近点的平均距离由T 8 与T 9 的14.1mm、T 9 与T 10 的13.7mm逐节段增至L 3 与L 4 的18.9mm、L 4 与L 5 为17.6mm。皮质最远点的平均距离由T 8 与T 9 的35.8mm,逐节段增至L 3 至L 4 的45.6mm、L 4 与L 5 为44.5mm(表2-4)。
表2-4 相邻椎骨的椎弓根间距离(
+s)
mm
同一椎骨左右椎弓根螺钉入点间距离从T 8 至L 5 逐节段增大,由T 8 的平均24.0mm增至L 5 的平均49.1mm。
胸段各相邻椎弓根螺钉入点间距离的平均值都在26mm左右;T 12 与L 1 和腰段各相邻椎弓根螺钉入点间距离的平均值都在31mm左右;L 4 与L 5 螺钉入点间距离的平均值为29.0mm,最小值为15mm(表2-5)。
表2-5 椎弓根螺钉入点间距离(
+s)
mm
(续表)
相邻椎骨的上、下关节突构成关节突关节,由薄而松弛的关节囊韧带联结起来。外层为纤维膜。内层为滑膜。关节中含滑膜褶皱,Inami等通过形态学和组织学比较,将之分为3型:Ⅰ型皱襞呈新月形,主要由脂肪组织组成;Ⅱ型形态多变,部分呈椭圆形伸入关节腔内,基部和中部由脂肪组织组成,顶部则为浓密的纤维组织组成;Ⅲ型有一厚且粗糙的游离缘。全部由纤维组织组成。关节遭受超生理的应力和剪切力损害,容易导致损伤性滑膜炎。反复损伤性炎症可致使关节突关节增生。关节纤维膜与颈部肌肉组织相连,肌肉部分覆盖关节囊表面,平均附着面积为(47.6±21.8)mm 2 。在C 4 ~C 5 和C 5 ~C 6 关节突关节肌肉覆盖较少,其关节囊(22.4±9.4)%面积被肌肉组织附着。颈椎关节突关节囊含有丰富的感受器,可感受生理刺激的强度,而且过度牵拉时可以产生疼痛感。
关节突关节的面积、形态与关节的稳定有密切关系。在上下关节面相适应时,关节面的面积越大,其所承受的压力及运动时所受的应力越小,关节较稳定。Yoganandan研究结果显示女性关节突关节间隙大于男性,而软骨厚度低于男性,下颈椎关节软骨厚度女性为(0.4±0.02)mm,男性为(0.5±0.03)mm。笔者推测由于女性软骨厚度小于男性,外伤和长期生理负荷下其关节较易退变,导致关节疾患。关节软骨面宽度从上至下逐渐减小,C l ~C 2 为(17.4±0.4)mm,C 7 ~T 1 为(11.3±0.3)mm。而关节突关节面形态(宽度/高度比)C 3 呈圆形,C 4 、C 5 逐渐改变为横椭圆形,C 7 、T 1 呈长横形。这种改变可能与适应颈椎生理运动关联,其大小和坡度上、下相适应,随脊柱节段不同而变化,以利于脊柱运动。
关节突关节面与冠状面角度常以椎体与其上关节突关节的倾角表示,过去多认为冠状面水平夹角为40°~45°。但孟庆兰等对500个正常颈椎倾角进行了测量,结果显示C 3 ~C 7 倾角均值以C 5 最小,C 7 最大,倾角在28°~79°范围,各节段均值均>45°,C 7 >C 3 >C 6 >C 4 >C 5 ,以C 5 为中心呈U形分布,倾角均值随着年龄的增长而逐渐减小。以每10年分组,各年龄组平均差为0.9955°。
关节突关节面与正中矢状面角度从上至下变化与冠状面角度变化相似。Pal等在30例成人男性C 3 ~T 3 标本测定上位关节突关节相对于正中矢状面的方向,结果显示全部C 3 和73%的C 4 上关节突关节面朝向正中矢状面。C 5 和C 6 则均朝向外侧,C 7 和T 1 又相似C 3 和C 4 朝向正中矢状面,C 5 上关节突关节是这种角度转化最明显的部位;这种角度转化有2种形式,一种形式由C 3 至C 7 从朝向正中矢状面逐渐朝向外侧,再逐渐朝向正中矢状面;另一种形式C 3 、C 4 朝向正中矢状面,而C 5 或C 6 突转朝外侧矢状面,C 7 又突转朝正中矢状面。就颈椎的生理曲度而言,弧度顶点于C 4 ~C 5 之间。在正常情况下颈椎由过伸到过屈位的运动过程中,负荷最大压力、应力水平变换于C 4 ~C 5 和C 5 ~C 6 之间。因此,以上以C 5 为中心的解剖形态可能是颈椎的生理功能所决定的。
C 2 ~C 3 关节突关节面与水平面呈向前开放的40°~45°,下颈部关节突关节面趋于水平位(图2-7)。
图2-7 颈椎关节突关节面与水平面的角度
椎体的后侧部有钩椎关节(图2-8),为椎间孔的前壁。钩椎关节的后方有颈脊神经根、根动静脉和窦椎神经,其侧后方有椎动脉、椎静脉和椎神经。钩椎关节地处险要,前外侧为横突孔,有椎动静脉及交感神经丛通过,后外侧参与构成椎间孔前壁,有颈神经根及根动脉通过,后内侧为椎管,有脊髓下行。此关节能防止椎间盘向侧后方突出。
Oh等研究认为,从钩椎关节内侧缘到横突孔内侧缘的距离从C 3 到C 7 是逐渐增加的。在C 3 的距离是(4.91±0.26)mm,在C 7 是(5.62±0.24)mm,在术中探及钩椎内侧缘时,要心中有数,再向外不到6mm,就要达横突孔的内侧缘,这对于术中避免椎动脉的损伤有着重要意义。从椎弓根内侧缘到钩椎关节内侧缘的距离从C 3 到C 7 是逐渐减少的,在C 7 由于椎弓根位于钩椎关节的内侧,这一距离为一负值。这个距离代表了椎间孔减压手术中,在钩椎关节外侧减压的范围,椎间孔的减压在C 7 易获得。在椎体的后缘,从C 3 到C 6 的减压范围在钩椎关节的外侧应逐渐延深。同一个体钩椎关节内侧缘的距离从C 3 到C 7 是逐渐增加的。
C 4 ~C 6 水平的Luschka关节是骨赘的好发部位。当因退变而发生骨质增生时,增生的骨刺则可能影响位于其侧方的椎动脉血液循环,并可压迫位于其后方的神经根(图2-9)。钩椎关节退变可较早出现。由于该关节位于椎间边缘部,在颈椎做旋转等运动时,局部的活动度较大,两侧的钩状突起呈倾斜面,局部椎间隙较窄,颈椎活动所产生的压力和剪力常集中于此。
图2-8 钩椎关节
1. 正常钩椎关节;2. 椎体;3. 椎动脉受刺激;4. 钩椎关节增生
图2-9 钩椎关节增生刺激椎动脉
椎间孔位于相邻上、下椎弓根之间。前壁主要为椎间盘,后壁为黄韧带和上关节突,其前、后壁在不同部位的构成略有不同。上、下壁分别为椎下切迹、椎上切迹。在椎间孔的水平断面上,椎管管壁不完整。颈椎间孔略呈倒置的泪滴状,上部较宽,下部较窄,中部较小。Humphreys等将椎间孔描述为葫芦状。Nobuhiro等的研究结果表明:颈椎间孔呈漏斗状,入口处最窄,其长度和走向因各个椎弓根的宽度和走向的不同而各异,神经根离开硬脊膜囊处最为宽大。Tanaka等发现颈椎间孔大小无性别差异。张正丰等的研究表明:中立位椎间孔面积随椎间孔序列的增加而增加,以C 6 、C 7 最大,C 2 、C 3 最小,每对椎间孔左右比较差异无显著性。而Ebarheim等则发现除了C 2 、C 3 椎间孔外,各颈椎间孔的上下径和前后径自上而下逐渐增大。
椎间孔内有脊神经、脂肪和血管通过。骶腰及下胸部脂肪组织较多且疏松,胸上部较少且混有纤维组织,颈部几乎全是纤维组织,很少脂肪。
颈神经根仅占颈椎间孔的下部。腰神经根仅占腰椎间孔的前上部。
前纵韧带上起于C 1 或枕骨的咽结节,向下经寰椎前结节及各椎体和椎间盘的前面,止于S 1 或S 2 的前面。韧带的宽窄与厚薄各部不同,在颈段较窄,在胸段较宽。前纵韧带纤维是分层排列的,最浅层伸展超过4个椎体水平,而较深层伸展仅超过2个椎体水平。但有人证实较长的纤维通过整个脊柱(从枕骨到骶骨)的长度,而较短的纤维伸展至相邻椎体之间。前纵韧带牢固地附着于椎体前面上、下部和椎间盘前部纤维处,而在椎体前面的中部附着较松。前纵韧带有防止脊柱过伸的作用。
后纵韧带较细长,虽亦坚韧,但较前纵韧带为弱,位于椎管的腹面和整个椎体和椎间盘的后面,起于C 2 椎体,向上移行于覆膜,向下沿各椎体和椎间盘的后面至骶管,与骶尾后深韧带移行。在颈椎和上段胸椎的韧带的宽度几乎是一致的,而在下段胸椎和腰椎变得较窄且韧带中间较厚。后纵韧带牢固地附着于椎间盘的后面和椎体的邻近缘,在椎体后面的中部附着较松,且韧带两旁的空间是椎旁静脉丛。它跨过椎体的后面,骨表面凹陷使血管结构得以进出。与前纵韧带相似,后纵韧带也是由几层组成,浅层跨越3~4个椎体水平,深层仅在1~2个椎体之间架桥,纤维方向斜行跨过椎间盘的外侧面,纤维的行程是从一个椎体的上缘向上走行并形成两个侧凹,然后附着于上面2~5个椎体的下缘。后纵韧带具有限制脊柱过分前屈和防止椎间盘向后脱出的作用。前纵韧带骨化较早,后纵韧带骨化以C 5 最常见,通常无症状(图2-10)。
A. 椎体骨质增生;B. 后纵韧带骨化;C. 前纵韧带骨化
图2-10 前、后纵韧带的骨化
相邻的上、下椎板之间有黄韧带连接。黄韧带呈扁平状,活体呈黄色,弹性大,很坚韧,有节段性,是由弹力纤维组成。黄韧带在颈椎后伸运动时缩短、变厚,屈曲时延伸、变薄。年轻人的黄韧带在压应力作用下缩短、增厚,不易突入椎管,但随年龄增长,黄韧带弹性降低,则易折曲而不缩短,突入椎管产生脊髓压迫。
黄韧带位于相邻椎弓板之间。每个韧带从一个椎板到另一个椎板,附着于上位椎板的深面到下位椎板的上缘,它从中线向外扩展至关节突关节的侧面。黄韧带纤维的内侧部分(称椎板间部)是纵行排列的,外侧部分(称关节囊部)是斜行向下的。黄韧带外侧的斜行纤维形成关节突关节囊的腹面部分,两边的隐窝由脂肪来充填,以保持椎管呈圆形。黄韧带向前外侧延伸至关节突关节内侧,加固关节囊,其外侧构成椎间孔的后壁。在水平断面上,黄韧带位于椎板内侧,形成椎管的背面,呈“V”形。黄韧带从颈椎1.5mm的厚度,变成腰椎4~6mm的厚度,平均厚度约为3mm。此韧带的厚度将影响它的强度和脊柱的弹性。随年龄增长,黄韧带可出现增生肥厚,以腰段为多见,常导致腰椎椎管狭窄,压迫脊神经,引起腰腿痛。
黄韧带与脊柱的其他韧带相比有很高比例的弹性蛋白,平均含弹性蛋白70%,胶原30%;较高的弹性蛋白含量保证了在伸展运动时椎管不会过度弯曲,同时也增加了脊柱关节的弹性。
棘突之间有棘间韧带和棘上韧带,使之相互联结。
棘间韧带位于相邻两棘突之间,在颈、胸部较薄弱,在腰部较发达。它的纤维方向是向上、向背侧的。腹侧的纤维来自黄韧带并向上,背侧的纤维附着于头侧脊柱突起的下面的前部,中间纤维(或腹内侧和背内侧纤维)从尾侧椎骨的脊柱突起的上面,通过上方和背侧到头侧椎骨的脊柱突起下面,背侧的纤维从尾侧椎骨的脊柱突起的上面(后部)上行,向上和背侧并附着于棘上韧带。棘间韧带由胶原束组成并附着于骨上。有人检查了20岁以上的标本,发现其中21%的人的韧带破裂是发生在棘间韧带的中部。中间纤维较易损伤的原因,是由于它们的两端都直接附着于骨上,而腹侧和背侧的纤维仅仅是一端附着于骨上,而另一端附着于软组织上(腹侧纤维附着于黄韧带上,背侧纤维附着于棘上韧带上)。棘间韧带附着于关节突关节的关节囊、黄韧带和棘上韧带上。
棘上韧带是一条强壮的纤维条索,位于棘突和棘间韧带后方,从C 7 的棘突一直伸展到骶椎。在C 7 以上部位为项韧带,人类已趋退化。项韧带分表层的索状部和深层的膜状部。也有人认为棘上韧带永远不会到达骶骨,且认为该韧带的终端在L 4 或L 5 附近。棘上韧带从一个棘突到另一个棘突,并且在腰椎几乎是不明显的,因为它与腰背肌十字交叉所形成,其余的韧带纤维被分成层状,深层的纤维伸展超过一个椎间关节,浅层的纤维越过3~4个椎骨,并与相邻的筋膜混合。下段腰椎此韧带的缺乏,可以解释腰椎有较大范围的屈曲。组织学发现棘上韧带的结构是腱性的或纤维软骨性的,而有一些人是骨化的。
项韧带为棘上韧带在颈部的延续,分表层的索状部和深层的膜状部,前者牵拉于C 7 棘突与枕外隆突之间,后者自索状部发出向深面依次附至C 6 ~C 2 棘突、寰椎后结节和枕外嵴。
腰椎横突间韧带,是薄的膜状的纤维性结构,而有人认为此韧带是一个发育良好的带状结构。横突间韧带是从一个横突的内侧部发出,到相邻的椎骨的横突,位于横突间肌的内侧,从内向外扩展至黄韧带的外缘,它分成腹侧叶和背侧叶,腹侧叶通过侧面到椎间孔,被脊神经的腹支穿破,然后从腹面越过椎体,最终与前纵韧带混合,背侧叶被脊神经的背支和血管穿破并到背侧肌肉的深部。
横突之间有横突间肌,对颈部脊柱的稳定性所起的作用很小。
椎管上起枕骨大孔,下至骶管裂孔,容纳脊髓及其被膜、脊神经根和马尾。椎管由各椎骨的椎孔及其间的联结组织和骶管构成。椎管的前壁为椎体和椎间盘的后面以及后纵韧带,在后纵韧带两侧有纵行的椎内静脉丛的前部。椎管的后壁是椎板及衬于其内的黄韧带,它们在后中线上愈合成为向前开放的纵沟。椎管后壁上有椎内静脉丛的后部,椎管前后壁借外侧角分界。左、右外侧角的两边是椎弓根,它伸入椎间孔。当椎间盘突出或椎间关节发生炎症时都可使外侧角变小。上外侧角处也有纵行的椎内静脉丛,行椎管手术时应予以注意。
椎管与脊柱相适应,矢状面上也具有4个弯曲。椎管的平均长度约为70cm,脊柱运动时椎管长度可有变化。脊柱尽力背伸时,椎间盘后部被压缩,椎板间的间隙变小而使椎管变短;反之,脊柱过屈时则椎管变长。
椎管管腔的大小和形状在脊柱各部并不相同。在枕骨和颈椎交界处、下颈部和腰骶部,椎管管径较大;在上颈部、中胸部和骶部,管径则较狭窄;在枕骨大孔区,椎管的横切面为卵圆形(35mm、30mm);在颈部为三角形(23mm、14mm);在胸部为圆形(直径为16mm);在腰骶部为前后扁的三角形(26mm、17mm)。椎管管腔扩大的节段,都是脊柱活动度最大的部位,可使管内组织有一定程度的活动余地;但在管腔狭窄节段内的神经组织则易因损伤、感染和肿瘤等的发生而受到压迫。
脊柱周围有筋膜、肌肉、血管和神经。
脊柱周围的筋膜主要有椎前筋膜、项筋膜和胸腰筋膜。其中腰背筋膜较厚,是腰背、腰骶部的主要稳定结构。
胸腰筋膜也称腰背筋膜,分浅、深两层。浅层位于背伸肌的背面,向上行于项筋膜,向下附着于髂嵴和骶外侧嵴,内侧附着于胸腰椎棘突、棘上韧带和骶外侧嵴,外侧在胸背部附于肋角。浅层于腰部最强厚。深层位于腰方肌和骶棘肌之间,向上附于第12肋下缘,向下附于髂嵴,内侧附于棘突和腰椎横突,外层与浅层会合,成为腹横肌和腹内斜肌起始腱膜。腰动脉的后支及腰神经的后支位于此层筋膜内,于骶棘肌外缘浅深两层筋膜会合处穿出至皮下。
枕外膜上缘起于枕骨上项线下缘,下缘附着于寰椎后缘、项韧带、前斜角肌、中斜角肌、肩胛提肌等处,并与脊筋膜相续。
寰枕后膜位于寰椎后弓上缘和枕骨大孔后缘之间。寰枕后膜为一宽而薄的韧带结构,连接于枕骨大孔后缘至寰椎后弓上缘,并向两侧延伸至寰枕关节囊。寰枕后膜的浅面紧贴头后小直肌,深面紧邻硬脊膜。寰枕后膜厚度相差较大,中央部厚度一般为1.5~2.0mm,而外侧缘仅(1.0±0.3)mm。
寰枕后膜与寰椎后弓的椎动脉沟围成一管,内有椎动脉第3段和枕下神经通过。在椎动脉沟部,并没有较完整的纤维膜性结构覆盖,形成明显的薄弱区,从寰枕后膜、寰椎后弓骨膜及寰枕关节韧带等结构延续来的膜性结构覆盖着此处的椎动脉。这些薄膜性结构对椎动脉有明显的限制作用,可以使椎动脉保持类似于椎动脉沟样较大的弧形大弯曲。若切除该膜,则使椎动脉不能保持完整的弧形弯曲,而明显后突,甚至形成折曲。
脊柱周围的肌肉根据肌肉所在的位置,分为前群、外侧群及后群。
前群主要位于颈段脊往前面,肌肉较小,数量不多,但与颈椎的功能活动有密切的关系。主要有颈长肌、头长肌、头前直肌和头侧直肌。由颈脊神经的前支支配。
外侧群有斜角肌、腰大肌、腰小肌、腰方肌。
后群肌肉较强大,主要有斜方肌、背阔肌、肩胛提肌与菱形肌,是脊柱的重要外在稳定因素。
此外,枕下部有左右各4块的椎枕肌,即头后小直肌、头后大直肌、头上斜肌和头下斜肌。后者构成枕下三角,三角底部由寰椎后弓和寰枕后膜组成。
脊柱的血管:横突前区和椎管内的动脉来自椎动脉、甲状腺下动脉和颈升动脉。横突后区的动脉绝大部分来自颈深动脉,上份部分来自枕动脉降支(图2-11)。
图2-11 颈椎动脉的配布
颈椎骨的血供主要来自椎间动脉(图2-12、图2-13)。颈椎的椎间动脉多发自椎动脉。椎动脉自寰椎横突孔穿出呈锐角向后,穿过寰枕后膜(寰枕筋膜)经寰椎侧块后上方的椎动脉沟进入椎管,后经枕骨大孔入颅。椎动脉在椎动脉沟内约90%的椎动脉形成向后的隆起,最隆起处的后壁至寰椎后弓后缘约(3.32±1.47 )mm。静脉窦或包绕该段椎动脉,这些静脉位于椎动脉与寰椎后弓之间,形态不规则且位置不恒定。
A
B
A. 颈椎弓的外面营养动脉;B. 颈椎弓的内面营养动脉
图2-12 颈椎弓的营养动脉
A. 前面观;B. 后面观(椎弓已切除)。1. 后升动脉;2. 前升动脉;3. 舌下神经管;4. 后水平动脉;5. 前水平动脉
图2-13 齿突的血液供应
椎间动脉一般是一条,有时成对,沿脊神经根的腹侧,经椎间孔,分支进入椎管内。在椎间孔内分为3个主要分支。
当颈椎发生骨质增生等病变时,可导致椎动脉血液动力学方面的改变,影响大脑血液供应,产生眩晕、恶心等症状。
图2-14 胸腰椎动脉的配布
T 10 ~T 12 血供主要由相应的节段动脉(肋间后动脉)供应,此处的节段动脉由胸主动脉发出,其主干行至相应的椎体前外侧时发出分支(营养动脉、骨膜动脉),支配椎骨体、前纵韧带、椎肋关节等;沿椎体中份行至椎间孔前缘时发出3个主要分支,分别支配相应区域,前支行向椎体,后支行向椎弓,中间支经椎间孔下缘沿脊神经根进入椎管,故中间支亦称根动脉,根动脉又分前根动脉、后根动脉,支配神经节和前根、后根(图2-14、图2-15)。
L 1 ~L 3 血供主要由相应的节段动脉(腰动脉)供应,此处的节段动脉由腹主动脉发出,沿腰椎体中部向后外行走,沿途发出分支至椎体前方,营养椎体、前纵韧带等。行至椎间孔前缘时发出了3个主要分支,即前支、后支、中间支,其行走方向、支配范围与T 10 ~T 12 相同。胸腰椎节段动脉的分支在椎体两侧、横突前外侧、椎弓后方、椎体后面等处形成纵行吻合链,同一节段左右两侧节段动脉的分支在椎体前面、椎管前后壁表面、椎弓后方等处形成横行吻合。节段动脉在椎间孔前缘发出的前支、后支、中间支是组成纵、横动脉吻合的主要分支(图2-14、图2-16、图2-17)。
图2-15 胸椎弓外面营养动脉
图2-16 腰椎弓外面营养动脉
A
B
C
1. 上关节动脉;2. 横突前动脉;3、5. 下关节动脉;4. 关节间动脉;6. 背侧支;7. 脊椎前支;8. 腰动脉;9. 升支;10. 前椎间孔动脉;11. 隆支;12. 供应神经根的分支;13. 横支;14. 垂直椎孔小分支
图2-17 腰椎的血供
脊柱周围的神经:颈神经前、后根自颈髓发出,向前外侧略下行走,与冠状面呈约45°进入神经根袖。颈神经根袖短而宽,呈长锥形,位于相应椎间孔的中下侧。由于颈椎间孔前部的椎间盘上下部分大小相似,且在颈椎间孔内神经根靠近椎间盘和椎弓根,故神经根易受椎间盘病变的影响。通常颈脊神经仅占椎间孔的一半,在骨质增生或韧带肥厚时,孔隙变小、变形,神经根就会受到刺激和压迫,产生上肢疼痛、手指麻木等症状。
神经根受累多发生于颈椎间孔的入口处。颈神经根离开硬脊膜囊时分为前根和后根,后根的直径是前根的2/3。在椎间孔内,前根沿后根的上方行走,二者共占据了椎间孔的1/3~1/4空间。在颈椎间孔的入口区,C 5 以下的神经根自离开硬脊膜囊至相应椎间孔的走向逐渐倾斜,因此,下位的颈神经根可因上一节段的椎间盘的突出而受累。
第一颈神经以直角离开硬膜囊后,经过寰椎后缘的外侧部,分布于枕骨下肌群。
枕小神经纤维来自C 2 、C 3 颈神经,枕小神经穿出深筋膜后,分布于耳部、乳突部及枕部外侧区域的皮肤。
枕大神经为C 2 颈神经后支的内侧支,其神经经头下斜肌和头半棘肌之间,在头半棘肌附着于枕骨处,穿过该肌,再穿过斜方肌腱及颈部的固有筋膜,在上项线下侧,分为几支,感觉神经末支与枕动脉伴行,分布于上项线以上,可达颅顶的皮肤。
腰椎关节突关节的神经支(图2-18):上关节支呈多源性,由后内侧支的起始部或后支本干发出,走向内上方,经过横突间肌并发出分支支配该肌。继续上行的分支到达上位椎骨关节突关节,分布于该关节囊的外侧部分。也就是说上关节支均为二级关节支,其非常细小,横径仅有(0.5±0.2)mm,但行程较长,长度为(2.5±0.4)mm。
图2-18 关节突关节的神经支配
中关节支呈单源性,由后内侧支在即将进入骨纤维管之前或后内侧支行于骨纤维管之中时发出。中关节支为1支或2支,上行到达本节段关节突关节,分布于该关节囊的下部,由于中关节支是在本节段关节突关节的下方分出,行程甚短,一经分出即达关节囊。
下关节支也呈单源性,由后内侧支在骨纤维管中或出骨纤维管之后发出。下关节支为1支或2支,下行到达下节段关节突关节,分布于该关节囊的上部。
(张金波 塔依尔江·亚生 舒莉)
[1]钟世镇.临床应用解剖学[M].北京:人民军医出版社,1998:284-290.
[2]饶书城.脊柱外科手术学[M].2版.北京:人民卫生出版社,1999:9-77.
[3]田慧中,项泽文.脊柱畸形外科学[M].新疆:科技卫生出版社,1994:1-50.
[4]田慧中,刘少喻,马原.实用脊柱外科学[M].广州:广东科技出版社,2008:1-111.
[5]田慧中,刘少喻,马原.实用脊柱外科手术图解[M].北京:人民军医出版社,2008:8-48.
[6]田慧中,林庆光,谭远超.强直性脊柱炎治疗学[M].广州:世界图书出版公司,2005:15-87.
[7]田慧中,吕霞,马原.头盆环牵引全脊柱截骨内固定治疗重度脊柱弯曲[J].中国矫形外科杂志,2007,15(3):167-172.
[8]田慧中,马原,吕霞.颅盆牵引加弹性生长棒内固定治疗发育期间的脊柱侧凸[J].中国矫形外科杂志,2008,16 (21):16601663.
[9]田慧中,曲龙,吕霞,等.牵拉成骨技术在发育期间脊柱畸形中的应用[J].中国矫形外科杂志,2006,14(13):969-971.
[10]田慧中。“田氏脊柱骨刀”在矫形外科中的应用[J].中国矫形外科杂志,2003,11(15):1073-1075.
[11]田慧中.先天性脊柱侧弯的手术治疗[J].美国中华骨科杂志,1999,5:223.
[12]田慧中,李佛保.脊柱畸形与截骨术[M].西安:世界图书出版公司,2001:75-148.
[13]田慧中.角形脊柱后凸的手术治疗[J].中华骨科杂志,1992,12(3):162-165.
[14]田慧中.脊柱外科医师要善于使用咬骨钳和骨刀[J].中国现代手术学杂志,2002,6(1):67-68.
[15]田慧中,王彪,吕霞,等.强直性脊柱后凸截骨矫正内固定术[J].中国矫形外科杂志,2005,13(7):509-512.
[16]田慧中,原田征行,田司伟.后方侵袭による脊椎骨切り术[J].脊柱变形,1992,7(1):4.
[17]田慧中.椎弓椎体联合截骨术治疗脊柱后凸和后侧凸[J].中华骨科杂志,1989,9:321.
[18]戴尅戎.骨骼系统的生物力学基础[M].上海:学林出版社,1985:261-292.
[19]BURRINGTON J D,BROWN C,WAYNE ER,et al.Anterior approach to the thoracolumbar spine:technical considerations[J].Arch Surg,1976,111:456.
[20]TIAN H Z.Total spinal osteotomy for the treatment of kyphosis and kyphoscoliosis[C].Japanese Scoliosis Society Program of the 25th Annual Meeting,l991,25:23.
[21]BELL D B.LUCAS G B.Mechanics of the Spine[J].Bull Hosp Joint Dis,1970,31:115-131.
[22]FRANCOIS L,SKALLI W,ROBIN S,et al.Three-dimensional geometrical and Mechanical modellingy the lumbar spine[J].J Bimecha,1992,25(10):1153-1155.
[23]ADAMS M A,et al.The resistance to flexion of the lumbar intervertebral joint[J].Spine,1980,3:245-248.
[24]WATERS R L,MORRIS J M.Effect of spinal support on the electrical activity of muscles of the trunk[J].J Bone Joint Surg,1970,52A:51-55.
[25]BARTELINK,D L.The rote of abdominal pressure in relieving the pressure on the lumbar intervertebral discs[J].J Bone Joint Surg,1957,39B:718-721.
[26]MALCOLM H P,JOHN W.Occupational Low Back Pain[M].New York:CBS Educational and Professional Publishing,1984:46-56.
[27]KING A I,PRASAD P,Ewing C L.Mechanism of spinal injury due to caudocephalad acceleration[J].Orthop Clin North Am,1975,6:19-21.