医用生物力学
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椎间盘退变与生物力学

一、椎间盘的解剖结构

椎间盘由软骨、纤维环和髓核三个部分组成。

1、软骨终板。软骨板如同关节软骨一样可以承受压力防止椎骨遭受超负荷的压力保护椎体主要软骨终板保持完整椎体就不会因压力而发生吸收现象。

2、纤维环。纤维环分为外、中、内三层。各层之间有粘合样物质使彼此简牢固地结合在一起和髓核之间无明确的分界。整个纤维环几乎呈同心圆排列其外周纤维较垂直而越到中心倾斜度越大。纤维环十分坚固紧密附着在软骨终板上保持脊柱的稳定性。

3、髓核。依据年龄的不同髓核的水分含量可占髓核总量的75-90%。髓核内的各种成分结合在一起形成立体网状胶样结构。正常人的高度变化和髓核内水分改变有关。髓核具有可塑性在压力下变为扁平状使压力向各个方向传递。在相邻的椎体活动中髓核起到支点作用如同滚珠随着脊柱的屈伸而向前或向后移动。

二、腰椎间盘、椎间孔和神经根的关系

神经根在椎间孔出最易受压椎间孔的上下径较前后径大当椎间盘突出、小关节突滑膜肿胀、骨质增生等均可使椎间孔狭窄小于神经根的直径从而压迫神经根而引起神经根受压症状。一般情况下腰3、4椎间盘突出压迫腰4神经根;腰4、5椎间盘突出压迫腰5神经根;腰5骶1椎间盘突出压迫骶1神经根。

三、椎间盘的关键力学特征

屈曲时椎间盘向前方被压髓核后部受到牵拉。屈曲导致了髓核的后移位。运动造成了椎管拉长使脊髓和周围神经系统产生了张力。完全屈曲时在髓核处测得的间盘内压可增加高达80%。在伸展时椎间盘从后被压髓核前部受到牵拉。运动的幅度受棘突或下方椎板上的下关节突的影响。负荷可能集中在峡部。伸展导致了髓核的前移位。伸展使椎管和椎间孔容积缩小。髓核压力在伸展时可降低达35%。

四、椎间盘昼夜变化的临床意义

当夜间不负重时蛋白聚糖的渗透压引起水分吸收;当日间负重时水分被压出间盘造成间盘高度降低10%;一天之中高度有1-2%的变化;日间运动范围增加;晨起时屈曲运动的僵硬程度为前一天晚间时的300%。

五、椎间盘突出的病理生理

Spengler则将腰椎间盘突出症分为三型:凸起型(protruded)、突出型(extruded)和游离型(sequestered)。Depalma及Rothman根据突出部位将腰椎间盘突出症也分为三型即后外侧方突出、神经孔内突出及中央型突出。并提出了有关各型的病理改变。

2、椎间孔内突出椎间盘可向后经后方纤维环及后纵韧带突入椎管或进入椎间孔内破裂型突出亦可逐渐经过后纵韧带下至椎间孔内。在椎间孔突出物可压迫神经根导致其紧张。直腿抬高试验或仰卧挺腹试验等均可产生严重的下肢的放射状疼痛。Stephens等观察了孤立的20例脊柱标本的腰椎间孔发现在腰椎间盘异常时椭圆型的椎间孔可有明显的改变椎间孔变形可以压迫神经根而产生症状与体征

3、中央型突出真正的中央型椎间盘突出是髓核物质通过纤维环后部中间突出到达后纵韧带下。后纵韧带在中部纤维的部位增厚加强了后方纤维环因此纤维环的外层完全破裂者罕见。后纵韧带在脊柱极度屈曲受力时可以破裂而致髓核物质通过进入椎管。在中央型腰椎间盘突出症长时间的战立致神经根受压局部形成纤维结缔组织包围神经根也使神经根的位置异常、水肿及形成条索状物压迫。髓核在后纵韧带下也可构成对神经根的压迫产生症状。