脊柱的解剖结构与曲度组成(左:左侧面观,右:后面观)
按照部位来分,脊柱可以分为颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎,共由33节椎骨组成。每一节椎骨称为一个脊柱单元,从横断面上看可以分为椎体和椎管。整个椎体类似于一个三明治的结构,包括中央的骨性椎体,及其上下的连接部分——椎间盘和终板。
椎管是由脊柱的多个椎孔连接形成的通道,脊髓神经走行于其中,还包括两侧的横突、后方的棘突、乳突等。椎管对脊髓神经起着保护作用。脊髓神经束经椎间孔出椎管后就会分布至躯体和四肢,形成周围神经,支配肢体的运动、感觉功能。
椎体作为支撑人体的主要结构,起到支撑、平衡、保护神经和参与运动的功能。
(1)支撑作用: 椎体位于脊柱的中间部位,与椎弓共同组成椎骨。椎体呈短圆柱状,由中心的松质骨和表面的密质骨组成,这种结构使其能够承受身体的重量。当人站立或行走时,椎体起着关键的支撑作用,确保身体的稳定性和直立姿态。
(2)维持姿势和平衡: 椎体的排列方式形成了脊柱的4个生理弯曲,从而能够做出多种复杂的姿势。同时,椎体与椎弓、椎间盘等一起协调运动,维持平衡并完成身体的多种动作。
(3)保护脊髓和神经: 椎体与椎管相邻,椎管是容纳脊髓和马尾神经的重要结构。完整、稳定的椎体对于防止脊髓和神经根受到损伤或压迫非常重要。
(4)参与运动: 椎体通过椎间盘和关节突等结构参与脊柱的运动,使脊柱得以进行一定程度的弯曲、伸展和旋转。这些动作对于人体的日常活动至关重要,如低头、转头、弯腰等。
脊柱由一块块的小椎骨通过软组织连接而成,椎间盘是连接相邻两个椎体的纤维软骨盘。其由两部分构成:中央为髓核,是柔软而富有弹性的胶状物质;周围为纤维环,由多层纤维软骨环按同心圆排列组成,富于坚韧性,牢固连接各椎体上、下面,能保护髓核并限制髓核向周围膨出。由于劳损或外伤引起的纤维环破裂,可能导致椎间盘突出而压迫神经。劳损和衰老会让椎间盘中的水分丢失,呈现棉絮样变化。
椎间盘与椎体相接触的位置称为终板,可分为软骨终板和骨性终板。终板内有非常微小的空隙,是髓核营养供应的主要通道。
椎间盘解剖结构示意图
椎间盘是连接椎体的重要组成部分,具有缓冲震荡、协助运动等作用。如上所述,椎间盘与椎体一同支撑脊柱重量,维持多种姿势,完成复杂动作及保护脊髓神经等。
韧带连接椎体和椎间盘等重要组织,可增加脊柱的稳定性和灵活性,保护神经,避免椎间盘突出。韧带与椎间盘一起,是椎体发挥功能的“左膀右臂”,不可或缺。
通常所说的脊柱内的“神经”包括脊髓和马尾神经,两者发出的神经出椎管之后即为神经根,可分为颈椎神经根、胸椎神经根、腰椎神经根和骶椎神经根。可形象地比喻为,脊柱内的“神经”是河流的“上游”,而神经根是河流的“下游”。
马尾神经与神经根解剖结构示意图(左:背面观,右:侧面观)
脊髓和马尾神经都是走行于椎管内的神经组织。腰1水平以上为脊髓,以下为马尾神经,两者都包裹在硬膜囊之内,通过脑脊液与大脑相通,支配躯体和四肢的感觉与运动。
脊柱曲度对于人类的生理功能起着重要作用。如前图所示,健康人的脊柱自上而下包括颈曲、胸曲、腰曲、骶尾曲4个弯曲,分别是颈椎段稍向前凸,胸椎段稍向后凸,腰椎段明显向前凸,骶椎明显向后凸,类似“S”形。这种曲度有助于加强直立姿势的稳定性,并对震荡起到缓冲作用。日常活动中,颈曲和腰曲的变化范围较大,胸曲和骶曲的变化范围较小。
脊柱的曲度随年龄增长的变化
脊柱曲度随人类年龄增加会发生复杂的变化。在胎儿时,脊柱基本呈“C”形;婴幼儿时期,脊柱的生理曲度逐渐形成并稳定;成年后,脊柱可能发生“正常-稍变直-略弯曲”的变化;但到了50岁以后,由于脊柱的全面退变,其曲度可能逐步发生明显变化,比如驼背、胸/腰椎侧弯等。
颈椎由7块椎骨组成,也就是7个脊柱单元。由于解剖结构不同,可以分为上颈椎(包括颈1和颈2)和下颈椎(颈3~颈7)。由于颈椎的英文是“cervical spine”,所以缩写为大写的“C”,比如颈3就缩写为C 3 。其中,颈1呈环形,又称“寰椎”;颈2的形状也比较特殊,称为“枢椎”。而颈3~颈7的形状是相近的,前方是椎体和椎间盘,后方是椎板、棘突和椎体包绕的椎管,椎管内有脊髓和硬膜囊。颈椎体积相对偏小,比较灵活,有利于我们颈部的屈伸与旋转。
颈椎解剖结构示意图(左:横断面观,右:侧面观)
胸椎由12块椎骨组成,也就是12个脊柱单元。与颈椎不同,胸椎12块椎骨的解剖结构是基本一致的。前方是椎体和椎间盘,后方是椎管,椎管内有脊髓和硬膜囊。由于胸椎的英文是“thoracic spine”,所以缩写为大写的“T”,比如胸12就缩写为T 12 。胸椎的体积介于颈椎和腰椎之间,越往下体积越大,活动范围相对较小,与前方的胸廓一起,对机体起到保护和支撑的作用。
胸椎解剖结构示意图
腰椎由5块椎骨组成,也就是5个脊柱单元。腰椎5块椎骨的解剖结构基本一致,前方是椎体和椎间盘,后方是椎管,脊髓在腰椎处移行为马尾神经。由于腰椎的英文是“lumbar spine”,所以就缩写为大写的“L”,比如腰5就缩写为L 5 。腰椎的体积大于颈椎和胸椎,活动度介于这两者之间,主要对机体起到保护和支撑的作用。
腰椎解剖结构示意图(左:横断面观,右:侧面观)
骶椎在腰椎以下,通过关节与骨盆相连接,是脊柱中与骨盆连接的重要部分。骶椎的5块椎骨融合为一体,没有活动度。椎管内有马尾神经和终丝,向外发出神经根。由于骶椎的英文是“sacral spine”,所以缩写为大写的“S”,比如骶1就缩写为S 1 。
尾椎(也称尾骨)通常由4~5块骨头组成,相互之间融合为一体,偶有软骨连接。尾椎作为退化的脊柱末端,并无实际作用,发生顽固性尾骨痛或者是尾骨骨折时可以切除。由于尾椎的英文是“coccygeal spine”,所以缩写为大写的“Co”,比如尾1就缩写为Co 1 。
骶尾椎解剖结构示意图(左:正面观,右:侧面观)
颈椎以屈伸、旋转和侧方活动为主,具有较高的活动度和灵活性,这得益于连接椎骨的结构:椎间盘、韧带和肌肉。颈椎椎间盘有蠕动性,连接上、下椎体的同时,可以保证较大的活动度;椎间盘和椎板的周围都有大量的韧带存在,保证了颈椎活动的幅度和稳定性;颈椎肌肉数量多、体积小,可以灵活地完成多种动作。因此,颈椎是脊柱各部分中活动最灵活的。
胸椎以屈伸活动为主,主要起到支撑和保护的作用。由于胸廓的存在,胸椎的稳定性非常好,椎间盘活动幅度小,因此,胸椎疾病的发病率明显低于颈椎和腰椎疾病。
腰椎以屈伸、旋转及侧方活动和支撑作用为主,相较于颈椎和胸椎具有较高的活动度和灵活性,同时支撑了腰椎以上的重量。这得益于腰椎特殊的结构:椎间盘、韧带和肌肉相较于前两者尺寸较大。腰椎部位由于负重和活动度大,容易发生腰椎间盘退变和突出;随着退变的加重,还容易发生韧带肥厚增生和骨质增生,造成椎管狭窄。
终板是椎间盘与上下椎体相接触的位置。椎间盘退变会伴有终板的慢性炎症改变,即终板炎,在磁共振成像(英文缩写为MRI,后文统一采用此缩写)时会表现为椎体异常信号。
这种信号最初由Modic等医生在1988年描述,并命名为Modic改变。终板炎如果没有什么症状,不需要做特殊处理,更不需要服用抗生素。
终板炎(Modic改变),图中箭头所指灰白色条形区域
许莫结节,是一种特殊类型的椎间盘突出。当髓核突破终板,疝入椎体内时,在CT或MRI上会表现为椎体不规则的阴影。此时常伴有椎间盘的退变,但是不会压迫神经。
许莫结节