椎间盘也叫椎间纤维软骨盘,是富有弹性的软骨组织,是椎体之间的重要连结组织。第2颈椎至第1骶椎间各相邻椎体之间分别有一个椎间盘,整个脊柱共有23个椎间盘。成人的椎间盘约为骶骨以上脊柱长度的1/4。由于脊柱各部支持躯干的重量和活动度的不同,因此各节段椎间盘的厚度也不相同,其中以腰部椎间盘最厚,胸中部的最薄。成人颈部椎间盘为颈部脊柱长度的20~40%,胸部椎间盘为胸部脊柱长度的18~24%,腰部者为腰部脊柱长度的30~36%。颈部椎间盘前侧厚而后侧薄,这完全反映出颈部脊柱的正常弯曲。颈部椎间盘的横径稍小于它所连结的椎体的横径,因此上一椎骨的斜坡形骨嵴与下一椎骨的钩突相遇而密切结合形成钩椎关节。胸部椎间盘前后的厚度相似,因而胸部脊柱的弯曲是由椎体的形状造成的。腰部椎间盘也是前厚而后薄,以第5腰椎与第1骶椎间者最为显著,呈楔形。腰部脊柱的正常弯曲主要由椎间盘所形成,但与下部腰椎椎体的形状也有关系,如第5腰椎的椎体也呈楔形。
1、整条脊柱的椎间盘数量
椎间盘位于椎体之间,只有1~2颈椎之间无椎间盘。为了安全支撑头部且使之自由活动,第1~2颈椎之间有旋转轴和旋转盘来代替椎间盘。除了第一、第二颈椎之间和基本不能活动的骶椎及尾椎没有椎间盘,其余所有活动椎体之间都有。因此,在正常情况下,一条脊柱总共应该有22个椎间盘。即颈椎有6个,胸椎有11个,腰椎有5个。
2、椎间盘的形态结构特征
一般认为椎间盘状如车轮,主要由三部分构成,外周部分主要是由纤维软骨形成的纤维环,中央部为柔软、粘胶样的髓核。除椎体的周缘部(骺环)以外,椎间盘与椎体松质骨间有一薄层透明软骨板。有人认为软骨板也是椎间盘的一部分,即构成椎间盘的上下部。但多数人认为软骨板是椎体的一部分,与椎骨高度的增长有关。人在生长期,它是椎体两端的骺软骨,较厚,当骺环完全骨化与椎体融合时,则成为一层较薄的透明软骨,陷于骺环以内;在成人,软骨板与纤维环一起密封髓核,有防止髓核突入椎体骨松质的作用
(1)纤维环:由纤维软骨构成,其中纤维成分占优势,排列成同心圆状的环层。纤维环的纤维在椎体之间斜行,每一环层的纤维与其邻层纤维的斜行方向相反,交叉成角。这种排列方式有利于脊柱在各方向做较大范围的运动,但同时也限制脊柱的过度旋转。接近中央的纤维环板层,由软骨板起始后向外斜行,绕过髓核又走向中心而止于对侧的软骨板,包绕髓核使呈椭圆形。最外层的纤维与前后纵韧带相融合。纤维环周边部的纤维,越过软骨板的边缘进入椎体的骨质内,被称为Sharpey氏纤维。深部纤维止于椎间盘两端的软骨板。因此,椎间盘与椎体之间连结坚固,正常情况下不可能有滑动现象。深部的纤维环逐渐趋向椎间盘中心,与髓核相混淆,在成人这两者间无明显分界。
纤维环前厚后薄,即髓核不在纤维环中央而是偏后,这可能是髓核多向后突出的原因之一。纤维环前面有坚强宽阔的前纵韧带加强;后纵韧带在宽度和强度上都不如前纵韧带,尤其是腰部的后纵韧带,两侧更为薄弱。髓核周围交错排列的纤维结缔组织称为纤维环。纤维环也属于黏弹性物质,但具有较强的刚性。它既可以加强间盘的负载能力,又可以固护髓核组织与间盘的中心,进而保持其功能性张力状态。
(2)髓核:它是位于纤维环与软骨板之间的粘胶样物质,由粘多糖和稀疏的胶原纤维组成。正常髓核含大量水分,一般认为髓核含水量高于80%,初生儿在80%~91%,18岁时减至80%,到30~40岁为70%,即髓核的含水量随年龄的增长而逐渐减少。髓核为纤维环与软骨板所包围,使椎间盘象一个体积不变的水袋,任何方向来的压力都被均匀地传递至纤维环(图4-22)。髓核组织也可被纤维软骨所代替,故成年人髓核与纤维环间没有清楚的分界。
中心部位的具有流体力学的黏弹物质特性的髓核组织,80%的结构是水分,其余则是胶原纤维和酸性黏多糖。可以通过本身弹性收缩的特点来吸收外来的冲击力并通过在纤维环中轻微的移动来调整椎间关节的三维运动,进而达到躯干受力的平衡。
(3)软骨板:实为椎体的一部分,但一般将之称为椎间盘的上下盖板,脊椎骨松质的淋巴液渗透过此板而营养髓核。当椎间盘出现退行性改变时,透明软骨板可有裂隙。
纤维环和髓核通过上、下两端的透明软骨板与椎体相连。软骨板从上、下方固护着髓核。
椎间盘是连接两个椎体的弹性关节,好像是一个轴承结构,髓核组织恰如轴承里的滚珠。当然,椎间盘比常见的机械轴承要巧妙得多。它不仅具有万向轮的灵活性,还在承受压力负荷时具有弹性缓冲作用。它可以通过本身的弹性收缩来吸收外来的冲击力,并且通过在纤维环中轻微的移动来调整椎间关节的三维运动,进而达到躯干受力的平衡。椎间盘的这种特殊结构可以在躯体承受冲击性负载时起到高效的减震作用。同时,椎间盘的特性还使椎体载荷的同时仍然保持一定程度的三维运动空间。
3.椎间盘的物理特性
椎间盘不仅使椎体牢固连结,更主要的是通过椎间盘的弹性使脊柱有可能向多方向活动,且有缓冲震荡力的作用。此外,在脊柱运动时,椎间盘柔软的中心可将重力散布到椎体表面。
髓核位于纤维环和软骨板之间,含有大量水分,故正常的髓核基本上是不能被压缩的。当其受压时,主要是改变形状而并非真正被压缩,在压力的作用下髓核变为扁平,而纤维环向周围突出。当脊柱运动时,髓核和纤维环各部所受的挤压是不同的。例如,脊柱屈曲时,纤维环和髓核的前部受挤压,结果纤维环的前部纤维趋向是向前膨出,髓核变成尖端向前的楔形;而椎间盘的后部较宽,纤维环的后部纤维处于伸展拉紧状态。因此,所谓椎间盘的弹性或伸缩性,是指它所具有的被压变形和恢复原有形态的能力,而不是指髓核的真正被压缩。
椎间盘即使在不负重的情况下也承受较大压力,这是由于椎骨间的韧带和纤维环及其外面的肌肉不自主的收缩所造成的。腰部髓核所受的压力,在平卧时约为2~23kg/cm2或更大一些;直立时压力变为2~24Kg/cm2,为腰部髓核平面以上躯干重量的总和。在身体活动和负重时,压力可增至Kg/cm2以上。由于腰部椎间盘所受的压力较大,故椎间盘突出症以腰部更为多见。
髓核具有一定的渗透能力,细胞外液体可由椎体松质骨经软骨板而渗入髓核,纤维环和椎骨间的韧带可阻止髓核的过度膨胀,脊柱即由此种阻止作用而获得弹力和稳定性。髓核内的液体也可经软骨板外渗。在白天,人在劳动或因体重的压力使髓核内含的液体经软骨板外渗;夜间,人体平卧,体重和负重对髓核的压力减小,正常髓核的渗透能力可使液体由椎体松质骨经软骨板渗入。这种正常的生理现象,可通过人体一日的身长改变来说明,清晨起床时,人的身高往往要比入睡前高1.25cm。这种水分的平衡作用,有赖于软骨板的完整和髓核的正常渗透力,如此种正常渗透性因疾病或损伤而降低,则必有椎间盘变性。
4.椎间盘的测量值
在固定后的中国人尸体上测得的椎间盘结果如下:
男性颈部椎间盘的平均高度:前面为4.37mm,后面的左外侧为3.69mm,右外侧为3.99mm;上面的平均横径为23.14mm,矢状径为17.13mm。胸部椎间盘的平均高度,前面为4.48mm,后面左外侧为4.48mm,右外侧为4.46mm;上面横径平均为34.17mm,矢状径为26.57mm。腰部椎间盘前高为13.16mm,后面左侧高为10.18mm,右外侧高为10.02mm;上横径为16.39mm,矢状径为34.78mm。颈部椎间盘前面的高度,第5颈椎的最薄,第7颈椎的最厚;胸部椎间盘第4胸椎的最薄,第12胸椎的最厚;腰部椎间盘则自上向下按顺序显著增厚。女性各部椎间盘的各径均较男性略小。
5.椎间盘的血液供应和椎管内的神经分布
胎儿椎间盘的血液供应来自椎间盘周围和邻近椎体的血管。邻近椎体的血管通过软骨板到达椎间盘,但不到达髓核。这些血管在出生后即发生退行性变化。有人报告,来自椎体的血管在出生后第八个月就开始退化,20~30岁完全闭塞。有人说,人在25岁时椎间盘就开始无血管了。所以,一般认为成年人椎间盘是一个无血管的组织。在软骨板上残留的从椎体进入椎间盘的这些管道的闭锁痕迹较为薄弱,当椎体受到外力冲击或所受压力加大时可破裂,使髓核组织疝入椎体,形成Schmorl氏结节。纤维环的周围部分,除胎儿时期外也是无血管的。
分布于椎管内的神经为脊膜支(又称脊膜返支或窦椎神经),它在靠近交通支外侧或与交通支共干,自脊神经发出,含有交感纤维和感觉纤维。脊膜支神经经椎间孔进入椎管后,走向后纵韧带时分为升支、降支,分布至椎管腹外侧区的硬膜、血管壁、骨膜和后纵韧带。神经纤维也到达纤维环后缘的表面,但不进入环内。因脊膜支神经入椎管后分上支、下支。故任何节段椎管内的上述结构,都至少接受两个脊神经分支的分布。
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