顾名思义,椎间盘是椎骨间像圆盘一样的结构,又称椎间纤维软骨盘(图5),厚8—10毫米。椎间盘由两部分组成,周边部分为纤维软骨,称为纤维环;中间部分为主要由胶冻样的黏蛋白成分组成,称为髓核。椎间盘的形状有点像北方人爱吃的馅饼,“馅饼”上下两面是椎体的软骨面,中央的“馅”是胶状的髓核,馅饼周围的“饼皮”部分则是致密的纤维环。
纤维环的前部比后部稍宽一些,因此,髓核的位置偏于后方。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。正常情况下,椎间盘与椎体连接牢固,不可能出现滑动现象。而且,在纤维环完整无损伤时,髓核不容易向周围脱出。
由于在寰、枢椎之间无椎间盘,因此,在头颅和第1胸椎之间,有6个椎间盘(其中包括第7颈椎和第1胸椎之间的椎间盘)。自第2颈椎(枢椎)起,两个相邻的椎体之间都有椎间盘。
颈椎间盘和腰椎间盘的结构及生理功能基本上是一样的,但颈椎的椎间盘比胸椎和腰椎的椎间盘都要稍小一些。椎间盘是椎体间的主要连接及稳定结构,协助韧带保持椎体的互相紧密连接以及脊柱的稳定性。由于在寰枢椎之间没有椎间盘,因此,寰枢椎之间活动范围最大,稳定性也较差;枢椎以下的各个椎体之间有椎间盘存在,因此活动范围较小,稳定性好。
颈椎间盘是维持颈椎活动、保持颈椎平衡的重要结构。当颈椎向各个方向运动时,髓核以向相反方向移位和变形来保持颈椎的协调和平衡。如在颈椎前屈(低头)时,后纵韧带.被拉长,同时髓核可向后部移位,以此来协调韧带维持颈椎的稳定性。
椎间盘富有弹性,因此,相邻椎体之间可以有一定限度的活动,椎间盘能使相邻上下的椎体各部分所承受的压力均等,从而起到缓冲来自下部的冲击力量,使头颅免受震荡。当从高处跳下或摔下时,足或臀部先着地,有人可能造成胸椎或腰椎的压缩性骨折,但不易出现脑震荡,主要就是由于椎间盘缓解了对脑部的冲击作用。
在椎间盘的髓核和纤维环内含有大量的水分,所以,它才有这么好的弹性。椎间盘的弹性与其含水量的改变有密切关系,含水量减少时其弹性减退。椎间盘的含水量可因人而异,并随年龄的不同而有明显改变。
髓核的含水量,在新生儿期为88%,甚至可以达到91%,在14岁时下降到80%,在70岁时仅为70%;纤维环的含水量,在新生儿期为79%,在老年期大约为70%。纤维环的含水量比髓核少,而且随年龄的增长其含水量下降也较慢。髓核被纤维环所包裹,使椎间盘像一个体积不变的水囊,髓核如同一个滚珠,相邻椎体在其上下滑动,并将所受到的压力均匀地传递到纤维环.再通过椎间盘使压力均匀地传递到相邻椎体。
椎间盘的含水量和弹性可随脊柱所受到的压力而变化。椎间盘受到压力时,水可以向外溢出,使其含水量下降;压力解除后水又可进入,其含水量又可恢复。
颈部在不同的姿势状态下,颈椎间盘内的压力是不一样的。一般来说,低头工作时椎间盘内的压力最大,头颈竖直时颈椎间盘内的压力较小,而卧床时椎间盘内压力最小。在正常生理状态下,坐位、站立位和脊柱负重时,椎间盘可因受到压力脱水而体积变小;平卧位以及解除负重后,椎间盘又可吸收水分而体积增大。因此,在早晨,由于卧床休息了一夜,椎间盘的压力减小,水分回吸,椎间盘的高度略有增加;傍晚,由于操劳了一天,长时间受到头颅重量的压力,椎间盘水分外渗,高度可稍有下降。脊柱的长度,椎体占3/4,椎间盘占1/3。人体所有的椎间盘,包括颈椎间盘在内,共有20多个,如果每个椎间盘的高度有1毫米的变化,那么早晚身高相差可以达到2~3厘米。青少年椎间盘含水量多,弹性大,早晚测量身高可以发现这种比较明显的变化。在颈椎牵引治疗时,椎间盘受到牵伸的拉力,其内压减小,水进入增多,含水量增加,体积增大,弹性增高。
随着年龄的增长,椎间盘不断退变,水分逐渐脱失,其弹性和张力逐渐减退,容易被压缩。因此,老年人随年龄不断增加,身高越来越矮,一个重要原因就是椎间盘脱水变性,逐渐被压缩。一个椎间盘被压缩一点儿,整个脊柱20多个椎间盘被压缩的量叠加起来,就是一个可观的数目。
当然,老年人身高逐渐变矮的另一个重要原因是椎体的骨质疏松性压缩性骨折,这种日积月累的微小骨折和椎间盘逐渐脱水一起,使老年人越来越矮。
随着年龄的增长,椎间盘退变,水分脱失,弹性和张力减退后,使纤维环容易向外膨出。纤维环如果变性后存在裂隙,则髓核可经此裂隙而脱出。我们可以理解为“馅饼”周围的“饼皮”破了,“馅饼”漏了“馅”。
由于纤维环后部较窄,强度较差,髓核变性后易于向后方突出,但由于纤维环后方的中部有后纵韧带的加固作用,因此突出的髓核多见偏于侧后方。有时,变性的髓核也能穿过钩椎关节间隙而突入椎间孔内。髓核突入椎管易于压迫脊髓,突入椎间孔易于压迫神经根。
在自然的生理状态下,人体的脊柱,从正面看是一条直线,而从侧面看则是具有4个生理弯曲的曲线,被称作脊柱的生理性弯曲(图6)。它们分别是:颈椎生理性前凸、胸椎生理性后凸、腰椎生理性前凸以及骶尾段的生理性后凸。这样,脊柱具有像弹簧片一样的功能,既可以增加负重,又可以吸收震荡,减少对头颅的冲击力,可以有效地保护头部。由于颈椎间盘前部的高度较后部要高一些,结果使颈椎的7个椎骨排列成轻弧形的前凸状,被称作颈椎的生理性前凸。在出生前的胎儿时期,颈椎是呈后凸的;在出生后婴幼儿开始坐起后,颈椎又逐渐变为前凸;在青年期至壮年期,绝大多数人的颈椎是保持前凸状的;进入中老年后,由于颈椎的退变,部分人的颈椎可以逐渐变直或者变为后凸。在成年人,颈椎前凸也并不是一成不变的,可以有7%的正常人其生理性前凸消失,甚至有2%的正常人反而出现后凸。但一般来说,颈椎生理性前凸消失,甚至变为后凸,是由于椎间盘发生变性、退变、椎间盘变薄或椎间盘向后方突出而导致的,因此,颈椎生理前凸消失或变为后凸往往是颈椎出现退变的标志之一,所以,老年人比较容易出现颈椎变直或者变为后凸。
另外,年轻人由于各种原因导致的颈部疼痛、肌肉痉挛,也可以出现颈椎的生理曲度消失或变为后凸。这部分年轻人由于颈部疼痛而拍X线片是,放射科可以报告“颈椎僵直”、“生理曲度消失”或“颈椎反弓”。这种生理曲度的变化一般都是暂时性的,随着治疗后疼痛的消失,绝大多数的生理曲度都是可以恢复的。