第二節(jié)　后柱結(jié)構(gòu)破壞對脊柱穩(wěn)定性影響的理解

一、脊柱的生物力學(xué)

脊柱是人體的中軸，由脊椎骨、椎間盤、椎間關(guān)節(jié)和椎旁各關(guān)節(jié)、韌帶及肌肉緊密連結(jié)而成。椎管是由各脊椎的椎孔連貫而成，內(nèi)容脊髓。成人整個(gè)脊柱從正面觀為一條直線，從側(cè)面觀分為4 個(gè)彎曲，頸部向前凸，胸部向后凸，腰部向前凸，骶部向后凸。這些彎曲是為了適應(yīng)人體直立行走的姿勢，在生長發(fā)育的過程中逐步形成。

1.脊柱的功能

支持體重、傳遞重力；保護(hù)脊髓和神經(jīng)根；參與形成胸腔、腹腔及骨盆腔；支持和附著四肢與軀干聯(lián)系的肌肉和筋膜。

脊柱有前屈、后伸、左右側(cè)屈及左右旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)能力。在脊柱運(yùn)動(dòng)時(shí)，椎間盤的髓核成為杠桿作用的支點(diǎn)。由于生理彎曲的存在，胸椎椎間盤髓核在中央，而頸及腰椎髓核偏后。其髓核前方的纖維環(huán)比后方強(qiáng)而厚，前縱韌帶亦較后縱韌帶強(qiáng)而有力，當(dāng)仰頭、伸腰時(shí)，椎間盤后方受到擠壓，髓核向前移動(dòng)。反之，低頭、彎腰時(shí)，髓核向后推擠。如用力過度，后縱韌帶和后方纖維環(huán)易發(fā)生損傷破裂而使髓核發(fā)生突出，尤其在椎間盤已有退變的基礎(chǔ)上更容易發(fā)生椎間盤突出。由于脊髓各段的后關(guān)節(jié)面排列方向不同，其旋轉(zhuǎn)軸心也各異。后關(guān)節(jié)面脊椎近似水平面，胸椎呈冠狀面，而腰椎呈矢狀面。同時(shí)由于各段椎間盤中髓核的位置不同，在脊柱運(yùn)動(dòng)時(shí)頸部和腰部旋轉(zhuǎn)的軸心位于椎管后部與椎板聯(lián)合處，胸部的旋轉(zhuǎn)軸心在椎間盤中心。脊柱使人體保持直立位，同時(shí)承受擠壓、牽拉、彎曲、剪切和旋轉(zhuǎn)應(yīng)力，主要有3個(gè)基本的生物學(xué)功能，即將頭和軀干的負(fù)荷傳遞到骨盆，提供在三維空間的生理活動(dòng)和保護(hù)脊髓。

2.脊柱活動(dòng)和脊柱的穩(wěn)定性

脊柱的活動(dòng)通常是多個(gè)活動(dòng)節(jié)段的聯(lián)合動(dòng)作。由于椎間盤和后關(guān)節(jié)的存在，使脊柱能沿橫軸、矢狀面和縱軸活動(dòng)。正常脊柱能夠前屈后伸、左右側(cè)彎和軸向旋轉(zhuǎn)。因小關(guān)節(jié)面的排列方向不同，不同節(jié)段的活動(dòng)方向和幅度也不一樣：頸椎關(guān)節(jié)面的方向接近水平，故能做較大幅度的屈伸、側(cè)屈和旋轉(zhuǎn)活動(dòng)；胸椎的小關(guān)節(jié)面呈冠狀位，又有胸廓的存在，使其活動(dòng)受到一定的限制；腰椎的小關(guān)節(jié)面呈矢狀面，與橫截面成90°，與冠狀面成45°，其伸屈活動(dòng)幅度從上至下逐漸增大，而旋轉(zhuǎn)、側(cè)屈活動(dòng)幅度則受限明顯。另外，由于小關(guān)節(jié)面的排列各異，當(dāng)脊柱水平旋轉(zhuǎn)時(shí)，其軌跡的中心也不相同，頸椎的軌跡中心位于前方體外，胸椎的在前方體內(nèi)，腰椎的位于后方體外。因此，只要小關(guān)節(jié)有少許錯(cuò)動(dòng)，就可引起退變和損傷性關(guān)節(jié)炎。脊柱屈曲的最初50°～60°主要發(fā)生在腰段，隨后骨盆前傾可提供進(jìn)一步屈曲。軀干側(cè)屈活動(dòng)位于胸段與腰上段脊柱。頸椎和上胸椎側(cè)屈時(shí)伴有旋轉(zhuǎn)，棘突轉(zhuǎn)向側(cè)屈的凸側(cè)；腰段則相反，側(cè)屈時(shí)棘突轉(zhuǎn)向側(cè)屈的凹側(cè)。

脊柱具有內(nèi)源性穩(wěn)定和外源性穩(wěn)定。前者靠椎間盤和韌帶，后者靠有關(guān)肌肉，特別是胸腹肌。內(nèi)源性穩(wěn)定時(shí)，椎間盤髓核內(nèi)的應(yīng)壓力使相鄰椎體分開，而纖維環(huán)及其周圍韌帶在抵抗髓核的分離壓應(yīng)力情況下，使椎體靠攏，這兩種不同方向的作用力，使脊柱得到較大的穩(wěn)定性。一般認(rèn)為，脊柱外源性穩(wěn)定較內(nèi)源性穩(wěn)定重要。失去內(nèi)源性穩(wěn)定，脊柱的變化較緩慢；失去外源性穩(wěn)定，則脊柱不能維持其正常功能。如脊柱側(cè)凸癥，無論是麻痹性還是特發(fā)性，若失去外源性穩(wěn)定，脊柱即開始出現(xiàn)原發(fā)性側(cè)彎，繼之出現(xiàn)代償性側(cè)彎，整個(gè)脊柱可發(fā)生明顯的畸變。而失去內(nèi)源性穩(wěn)定時(shí)，脊柱的畸變往往不明顯。脊柱的內(nèi)源性或外源性穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭受破壞，均可影響脊柱的穩(wěn)定性。

3.脊柱負(fù)荷與應(yīng)力分布

物體所支持的力，稱為負(fù)荷。脊柱是負(fù)荷結(jié)構(gòu)，雖然脊柱需承受牽拉、彎曲和旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，但它主要承受的是壓縮負(fù)荷。外部負(fù)荷作用于脊柱，椎骨和椎間盤即產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。由于椎骨的彈性模量明顯大于椎間盤，因此，椎間盤更容易產(chǎn)生應(yīng)變。

在大多數(shù)情況下，椎體和椎間盤承受了大部分負(fù)荷，小關(guān)節(jié)面僅承受0～33%的負(fù)荷。椎體承載后，負(fù)荷可從椎體上方的軟骨終板，經(jīng)過椎體皮質(zhì)骨或松質(zhì)骨，而傳遞到下方的軟骨終板。

4.椎間盤的生物力學(xué)

椎間盤構(gòu)成脊柱整個(gè)高度的20%～33%，其主要生物力學(xué)功能是對抗壓縮力，但對脊柱活動(dòng)也具有決定性影響。脊柱承受較小的負(fù)荷時(shí)，由于椎間盤的彈性模量大大小于椎體，很容易發(fā)生變形變，因而能起到吸收振動(dòng)、減緩沖擊和均布外力的作用。

二、單純經(jīng)后入路手術(shù)治療脊柱結(jié)核的生物力學(xué)可行性

對于操作本術(shù)式過程中關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)和肋橫突關(guān)節(jié)切除造成的脊柱部分穩(wěn)定性減弱，在脊柱生物力學(xué)上是可接受的。

（一）胸椎

1.與頸、腰椎相比，胸椎的活動(dòng)性很小，小關(guān)節(jié)的穩(wěn)定作用有限。

2.胸廓的存在，提高了胸椎抗扭和抗屈曲的能力。也就是說胸廓對胸段脊柱有穩(wěn)定支撐作用，分散了應(yīng)力。

3.后入路強(qiáng)大的內(nèi)固定（椎弓根螺釘前、中、后三柱固定）短期內(nèi)可以彌補(bǔ)其丟失的部分穩(wěn)定，而椎體間植骨和椎板間及棘突間植骨融合后，脊柱得到重建，可獲得長期穩(wěn)定。

（二）腰椎

術(shù)中只是切除一側(cè)的小關(guān)節(jié)，對后柱的結(jié)構(gòu)破壞有限，同時(shí)腰椎的椎弓根螺釘相對于其他節(jié)段，更長、更粗，抗拔出力及抗扭曲力更強(qiáng)大，術(shù)后完全能夠彌補(bǔ)部分小關(guān)節(jié)切除所導(dǎo)致的部分穩(wěn)定性丟失。并且，若結(jié)核病灶相對局限，一側(cè)的小關(guān)節(jié)可以只是部分切除，這樣對整體穩(wěn)定性的影響更小。

脊柱其他疾病，例如脊柱腫瘤，需對全脊椎切除，術(shù)中置入椎弓根螺釘，術(shù)后亦能到達(dá)滿意的穩(wěn)定效果，而本術(shù)式對脊柱結(jié)構(gòu)的破壞相對有限，因而并不會(huì)對脊柱的穩(wěn)定性產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性破壞。

從另一角度看，前入路病灶清除、椎間植骨同樣也會(huì)加重對前中柱的破壞，也會(huì)人為破壞一部分穩(wěn)定性。只能說外科手術(shù)屬于侵入性治療，對機(jī)體結(jié)構(gòu)的破壞在所難免。