1、腰椎管狭窄症的临床表现 本症好发于 4050 岁之男性，尤其是腰椎 45 和腰 5 骶 1 最多见。其主要症状是腰腿痛， 常发生一侧或两侧根性放射性神经痛。严重者可引起两下肢无力，括约肌松弛、二便障碍 或轻瘫。椎管狭窄症的另一主要症状是间歇性跛行。多数患者当站立或行走时，腰腿痛症 状加重，行走较短距离，即感到下肢疼痛、麻木无力，越走越重。当略蹲或稍坐后腰腿痛 症状及跛行缓解。引起间隙性跛行的主要原因，可能与马尾或神经根受刺激或压迫有关。 1803 年 Portal 最先注意到椎管前后径缩小，可压迫椎管内神经。1858 年 Charcot 认为下肢 血管病变导致骨骼肌供血不足也能引起间歇性跛行，
2、故间歇性跛行又分为神经性间歇性跛 行和血管性间歇性跛行两大类。1949 年 Boyd 指出血管性间歇性破行症仅在行走后才发生 大腿或小腿肌肉痉挛性疼痛，经休息后临床症状即可减轻。而因椎管狭窄症使腰骶神经根 受压所引起的间歇性跛行又称神经源性间歇性跛行症。可由于体位的改变引起下肢放射性 神经痛， 尤其是每当腰椎过伸时，腰腿疼痛症状加重。因为当腰椎过伸时，腰椎椎间隙前 部增宽，后方变窄常使腰椎间盘及纤维环向椎管内突出，使椎管进一步变窄，刺激或压迫 神经根。也由于腰椎过伸神经根变短变粗，容易受压而产生神经根或马尾刺激症状。在背 伸的同时，腰椎的黄韧带也松弛形成皱襞增厚使椎间孔变小也压迫或刺激马尾及神
3、经根引 起马尾及神经根的刺激症状。上述临床症状当腰椎前弯时，可因椎管后方的组织拉长椎管 内容减小，脱出的间盘回缩等而减轻，也可于略蹲，稍坐或卧床休息而减轻。因此患腰椎 管狭窄症者，往往自觉症状较多，较重，而阳性体征则较少。因为病人于卧床检查时其临 床体征或已缓解，或已消失之故。临床常见的体征除腰部前屈时症状减轻，与腰椎背伸时 腰腿痛症状加重外，还常有直腿抬高阳性或阴性，往往两侧相同，下肢知觉异常或减退。 两腿无力，膝跟腱反射不正常及括约肌无力，二便障碍等。 椎管的测量：19751977 年 Verbiest 根据椎管中央矢状径（ m-s 径）和椎管椣径的测量 将椎管狭窄分为三型： 1.绝对型
4、即椎管的中央矢状径小于或等于 10mm 者，为绝对型椎管狭窄（ m-s10mm ） 。 2.相对型 即椎管的中央矢状径小于或等于 1012mm 者（m-s 为 1012mm ）较多。 3.混合型。 总之中央矢状径（m-s 径）小于 11.5mm 由肯定为病理现象。如腰椎管的头侧或尾侧的 中央矢状径比值大于 1 则为异常现象（头尾正常时 m-s 径之比值小于） 。 横径：即椎弓根最大距离，平均值为 23mm。其正常值下限为 13mm（X 线照片为 15mm） 。 诊断 根据详细病史、临床症状和体征、X 线照片及脊髓造影等不难诊断，但需与腰椎间盘突 出症与血栓闭塞性脉管炎等鉴别。 辅助检查 正位
5、X 线片常显示腰椎轻度侧弯，关节突间关节间距离变小，有退行性改变。侧位 X 线 片显示椎管中央矢状径常小，小于 15mm 就说明有狭窄的可能。必要时可进行腰椎穿刺， 奎肯试验，脑脊液化验，及脊髓造影。脊髓造影是诊断本症的可靠方法。正位片可清楚显 示硬脊膜腔的大小，如出现有条纹状或须根状阴影，表示马尾神经根有受压现象，或全梗 阻，如影柱呈节段性狭窄或中断，表示为多发性或全梗阻。 CT、MRI 检查：鞘膜囊和骨性椎二者大小比例改变，鞘膜囊和神经根受压，硬膜外脂肪 消失或减少，关节突肥大使侧隐窝和椎管变窄，三叶状椎管，弓间韧带、后纵韧带肥厚。 实验室检查：脑脊液蛋白可有不同程度增高。 什么是椎管狭窄
6、症 椎管狭窄症是由于椎管腔的狭窄而致使脊髓、脊神经根受压，从而引起相应的神经功能障 碍的一种疾病。它实际是由一组疾病引起的共有病理征象，临床上现多以具体病理改变命 名，多见于活动度较大易受伤的颈、腰椎。引起椎管狭窄的常见病因有脊椎骨关节肥大性 变、椎间盘突出、后纵韧带肥厚、黄韧带松弛、皱折、椎体半脱位以及少见的软骨发育不 良、畸形性骨炎等。 【诊断要点】 （一）颈椎管狭窄： 1、一般症状：颈部疼痛和头痛，在颈活动时加重，少数病人在颈部过伸或旋转时可突然出 现眩晕发作。 2、有根性疼痛者常可放射到上肢及前胸，头颈及上肢活动时症状加重，休息后减轻。伴有 病变区域的麻木、肌肉萎缩、腱反射减轻或消失。
7、 （二）腰椎管狭窄： 1、一般症状：行走时出现下肢疼痛及间歇性跛行、麻木、无力。下蹲或卧床休息后，症状 很快消失或缓解，弯腰时舒适，后伸时疼痛加重，咳嗽和喷嚏时疼痛无明显加剧。 2、临床表现为马尾或神经根受压症状，下肢有根性感觉障碍，踝反射减低或消失，小腿部 肌肉萎缩无力，严重者可有大小便障碍。 （三）辅助检查： 1、X 线平片：颈、腰椎侧位片可见生理前凸消失，椎间隙狭窄，椎体前、后缘有唇样骨赘， 椎体半脱位等改变。颈 4 颈 7 的椎管前后径小于 14 毫米，腰椎前后径小于 15 毫米均可 诊断为椎管狭窄。 2、脑脊液检查：压颈试验可有椎管部分梗阻，蛋白量可增加。 3、椎管造影、CT、MRI
8、 检查可较明确显示狭窄部位和骨质增生等征象。 【处理要点】 （一）保守治疗：卧床休息，颈、腰椎牵引，理疗、按摩、针灸等。 （二）手术治疗：经对症保守治疗无效而症状进行性加重者，可作椎板切除减压、骨赘切 除或齿状韧带切断等手术。 什么是霍夫曼征和巴彬斯基征? 霍夫曼征和巴彬斯基征均属病理性反射，临床上常由于病人颈椎报管狭窄、颈髓锥体束受 到压迫性损害所致。其检查方法如下： (1)霍夫曼(Hoffmann)征：使病人腕部稍为背伸，手指微屈曲，检查者以右手食指及中指轻 夹病人中指远侧指间关节，以拇指向下弹按其中指指甲，拇指屈曲内收，其它手指屈曲者 为阳性反应。 (2)巴彬斯基(Babinski)征：
9、病人仰卧，下肢伸直，检查者左手握踝上部固定小腿，右手持钝 尖的金属棒自足底外侧向足趾部按划，足拇趾背伸，其它足趾外展者为阳性反应 1 颈椎侧块的形态及生物力学 颈椎的侧块位于椎体的后外侧、椎弓根和椎弓的结合部，由分别向头侧突出的上关节 突和向尾侧突出的下关节突组成，左右各一。相邻节段的上下关节突构成小关节，并将侧 块连接在一起形成一个骨性柱体。双侧的小关节和侧块同前方的椎体及椎间盘一起构成颈 椎的椎间关节并形成三个相互平行的骨性圆柱，这种结构形成了颈椎稳定的基本框架1。 有关侧块的详尽解剖学测量数据尚未见报告。 Howards 观察到相邻侧块中心间的距离平均为 13mm，螺钉在侧块内以向头侧
10、15、 向外侧 30进入，深度为 1011mm 时不会触及神经根2，这在一定程度上反映了侧块的 高度和前后径长度。脊神经根从侧块前方通过，它是侧块周围的重要结构之一，从侧块后 方中点到神经根的平均距离为 5.6mm3。脊神经后枝是围绕侧块的又一重要结构， Ebraheim 发现脊神经后枝平均高度从 C3(2.20.6)mm 到 C7(1.20.2)mm 渐趋减小，脊神 经后枝到上关节突尖端的平均距离在 C5 最大(7.41.6)mm，而在 C7 最小(5.5 2.9)mm， 脊神经后枝与侧块上关节面的夹角范围是 23.314.3到 29.811.24。颈椎小关 节的完整对维持颈椎的稳定性有很大
11、的作用。Zdeblick 等对人体颈椎标本在轴向负荷下的 伸屈和旋转运动做了观察，发现小关节被切除 50%后其抗扭力能力明显降低。在伸屈运动 中，有关颈部的应力变形，在完整标本、椎板切除的标本和 25%小关节切除的标本间无显 著差异，而在小关节切除 50%的标本上应变增加了 2.5%，在切除 75%和 100%的标本上则 增加了 25%5。Robert6的研究证实：椎板切除破坏了颈椎的稳定性，而侧后方小关节融 合，可使椎板切除后的颈椎重新获得稳定并防止进行性畸变的发生。其方法是经小关节钻 孔，用钢丝将纵形条状骨块绑在小关节上。融合的目的在于防止颈椎的旋转不稳、畸形或 微小运动引起的滑椎。52
12、例病人中，有 50 例稳固融合，未发生畸变和不稳。Richard 等在 一项包括两个椎体及周围结构的颈椎运动节段的剪力试验中发现：小关节被切除 50%以上 时，其抗剪力的能力被显著削弱(实验中发生小关节骨折)7。无论是单侧或双侧小关节切 除都明显地改变了颈椎功能单位耐受屈曲负荷的力量。Joseph 等人的生物力学试验表明， 单侧小关节切除致使其承载屈曲负荷的能力平均降低 31.6%9.7%，而双侧小关节损伤则 平均降低 53.1%11%8。Liming 等人的研究更进一步证实了小关节损伤对颈椎整体稳定 性的影响。通过对 C4C6 运动节段的试验发现：旋转运动的幅度随小关节切除范围的增 多而增加
13、，最大变化发生在双侧小关节切除 50%和 75%的标本，同时其纤维环所受应力也 随之增加；在侧屈试验中，旋转度增加 11%，纤维环应力增加 30%。他们认为小关节切除 造成纤维环应力的增加大于椎间关节强直所引起的应力增加，双侧小关节切除 50%以上， 可显著增加纤维环的应力和运动节段的活动幅度9。 由此可见，颈椎小关节对保持颈椎的稳定起着重要作用。两侧的侧块及关节对颈椎后 方的稳定起了支柱作用，小关节的破坏即意味着颈椎整体稳定性的破坏；相反，小关节的 稳定便构造了颈椎整体的稳定。 2 颈椎侧块在后路内固定中的应用 尽管有关侧块的解剖学测量的研究未见报告，但与侧块有关的颈后路内固定方法却早 已用
14、于临床。最早采用钢板螺钉作颈后路经侧块内固定的是 RoyCamille，此后 Magerl 和 Seemann 对此技术进行了改进，以期增加螺钉与侧块的咬合力，其主要不同在于螺钉在 侧块中的轨迹不同2。Heller 等10从解剖学上对 RoyCamille 和 Magerl 的技术作了比较， 在 26 个新鲜颈椎标本上依据 RoyCamille 或 Magerl 描 述的方法将螺钉拧入 C3C7 侧块，以确定两种方法对神经根，椎动脉和小关节所构成的 潜在危险。在 RoyCamille 技术中，进钉点在侧块中心(小关节后面顶点) ，螺钉方向：由 后内侧指向前外侧，与矢状面成 10角，以避开椎动脉
15、，螺钉直径 3.5mm，穿透前后双层 骨皮质。而在 Magerl 技术中螺钉进点在侧块中点内上 2 3mm，向上倾斜与上关节突关节 面平行，向外倾斜 25，螺钉贯穿前后骨皮质，尖端位于关节突前面的上外侧。以上两种 方法，钉尖所在位置是否合适，以侧块的三区分级系统(Three zone grading system)决定， 即将侧块分为上、中、下三区，上区从上关节突上缘至横突上缘根部；中区在横突根部上 下缘之间；下区从横突根部下缘到下关节突下缘。侧块的上 1/3(上区)代表 Magerl 技术螺 钉尖端所在的位置，下 1/3(下区)是 RoyCamille 技术钉尖所在的正确位置。在实验中，对
16、每一个螺丝钉的位置根据其对神经根、椎动脉的潜在危险，对小关节的影响，及所在的区 进行评估。结果表明，Roy Camille 技术损伤神经根的可能性很小，螺丝钉进入三区以外 的可能性较小；而 Magerl 技术损伤小关节的危险性较小，两种技术均未构成对椎动脉和脊 髓的威胁。实验还表明出现神经根损伤的机会与外科医生的技术熟练程度有关，一旦技术 熟练以后发生神经根损伤的机会将明显降低。该实验采用直径 3.5mm 的皮质骨螺钉，但未 涉及钉长以及采用此种螺钉的解剖学依据。Howards 等对 C3-C7 小关节之间的距离、C7- T2 椎弓根的形态也进行了研究，目的是确定颈后路经侧块钢板螺钉内固定的潜
17、在危险性。 为此他们对 22 个颈椎标本进行了研究，发现从 C3-C7 上下相邻两侧块中心之间的距离在 不同个体变化较大，范围从 9-16mm，平均 13mm，钢板的设计必须适应在不同个体和不同 节段间的这种变化。由于神经根在上关节突前外侧穿出，因此向内侧和向头侧的角度越大， 损伤神经根的可能性越大，螺钉理想的穿出点在横突上缘与侧块的结合部。进钉点在侧块 中心内侧 1mm，进钉深度 718mm，平均 10mm2。Anderdon 等对 30 例颈椎不稳的病人 进行了颈后路 A0 重建钢板内固定和植骨术，所采用的进钉点和 Howards 方法相同，进钉 方向：向外 10，向上 3040(平行于上
18、关节突关节面)11。Ebraheim 等基于对脊神 经后枝所在位置的测定认为 Magerl 和 Anderson 的进钉途径较 RoyCamille 技术更易伤及 脊神经后枝，而引起单侧颈背痛或感觉异常4。 侧块的正前方是位于横突孔中的椎动脉。Ebra-heim 等的解剖学研究证实了向外 10 的进钉方向不会对椎动脉构成威胁12。以上所述多针对于手术危险性的探讨，而 John 等 则着重研究了不同类型的螺钉与侧块结合力的大小。研究采用 12 个新鲜颈椎标本，先经放 射学检查确定标本完好无损，然后再经 CT 扫描测定每一标本 C2C7 椎体松质骨骨密度； 试验采用 6 种不同直径和不同螺纹的螺钉
19、，(2.7、3.2、3.5、4.5mm 皮质骨螺钉，3.5mm 松 质骨螺钉，3.5mm 自攻螺钉)，准确固定到颈椎侧块上，然后测定螺钉的轴向拉出阻力。对 所得数据进行分析以决定螺钉直径、螺纹形状、颈椎节段、骨密度以及是否穿透双层骨皮 质等因素与拉出阻力的相关性。实验结果显示：最大拉出阻力为直径 3.2、3.5 和 4.5mm 的 皮质骨螺钉，并且均需穿过双层骨皮质；最小拉出阻力为 3.5mm 自攻螺钉( 无论是穿过单 层或双层骨皮质)。椎体松质骨密度与拉出阻力无关，不同颈椎节段骨密度无显著差异，然 而在不同节段螺钉拉出阻力却有显著性差别，拉出阻力最大的是 C4，向头、尾侧顺延则逐 渐变小。研
20、究资料提示：医生不仅要考虑螺钉的类型和大小，也要考虑螺钉应钻透单层或 双层骨皮质，穿透双层骨皮质会对局部解剖结构构成更大危险，但是由于首尾侧颈椎侧块 与螺钉咬合力更弱，在这些部位螺钉钻透双层骨皮质是可取的13。Margaret E.Smith 等采用人颈椎标本和 RoyCamille 钢板作了一项颈椎稳定装置的生物力学试验，发现 RoyCamille 钢板可有效地固定严重不稳或严重损伤的颈椎；螺钉脱出最易发生在颈椎的 头尾端，即钢板两端的螺钉是固定的薄弱环节14。Micheal 的临床病历统计分析支持以上 结果。17 例多节段颈椎病患者采用后路经侧块内固定，l 例出现 C7 侧块螺钉松动( 无
21、症状) 15。颈椎侧块旁的另一重要解剖结构是椎弓根。由于椎弓根内固定技术在胸腰椎的广泛 应用，提示人们对颈椎进行类似的固定，而螺钉的入点就在侧块上。为此国内孙宇等对 50 例健康成人颈椎椎弓根进行了观察，表明 C3C7 具备了行椎弓根螺钉内固定的条件，为 螺钉的设计和手术定位提供了解剖学依据16。Ladd 等则更详尽地研究了颈椎椎弓根的形 态以及椎弓根钉的进钉部位和方向，并对经椎弓根内固定和经侧块螺钉内固定进行了生物 力学试验。结果证实，椎弓根螺钉的拉出阻力显著大于侧块螺钉的拉出阻力17。王东来 等对下颈椎椎弓根内固定作了进一步的解剖学研究，对进钉点做了精确定位。19 例临床应 用中无一例神经
22、、血管及内固定并发症18。但就颈椎所受负荷而言，经侧块内固定是否 即能达到固定要求，而不必再采用更为复杂的经椎弓根内固定技术，尚需进一步研究。 3 几种颈椎内固定技术的比较 颈后路内固定技术已成为颈部损伤、不稳定的有效治疗方法。Gill 等对四种不同的后 路内固定方法作了比较，通过生物力学实验，试图揭示不同手术方法所能提供的相对稳定 性。这些术式包括：(1)Rogers 棘突间钢丝内固定；(2)Halifax 椎板钩；(3)经侧块 1/3 管状 钢板内固定(采用单层骨皮质螺钉 )；(4)经侧块 1/3 管状钢板，双层骨皮质螺钉内固定术。 通过人体颈椎标本的屈伸运动试验，发现上述第四种术式提供了
23、最强劲的稳定性，而其它 三种方法所能达到的稳定性则相对薄弱19。Weis 等人的研究也表明，后路经侧块内固定 对颈椎运动节段和全颈椎的稳定作用明显大于后路钢丝内固定20。RoyCamille 对颈后 路钢丝内固定和钢板内固定进行了体外实验，在韧带损伤的模型中，棘突间钢丝内固定增 加了 33%的屈曲稳定性，而经侧块钢板内固定则增加了 92的稳定性。Gill 等发现，所有 后路内固定技术对屈曲型韧带损伤病例的固定效果均优于 Garspar 前路颈椎钢板19。 Jettery 等通过体外动物模型试验和人体颈椎标本试验对椎板下钢丝内固定、Rogers 钢丝内 固定、Bothlman 三重钢丝内固定、A
24、O 钩板内固定以及 Caspar 前路钢板内固定进行了比 较。在抗屈曲和旋转稳定方面以上任何两种方法之间均无显著差异，然而 Caspar 前路钢板 与所有后路内固定方法相比，却明显增加了颈后部应。因而在治疗屈曲损伤中效果较差21。 就经侧块钢板内固定术本身而言，不同进钉方向或螺钉在侧块中不同的走行距离所提 供的稳定作用也有差异。Montesano 和 Jnach 比较了 RoyCamille 和 Magerl 两种方法，发 现 Magerl 技术具有更可信的稳定作用11。在后路内固定技术中，最稳定的当属 Magerl 钩 板技术，尤其是在抗屈曲应力方面。板的上部由螺钉固定在侧块上，下部成钩状钩
25、在下位 椎骨的椎板上。 在伸展型损伤中，后路钢丝内固定技术的稳定作用较差，在此情况下，后路钢板却能 发挥更可信的稳定作用。尽管 Rogers Mcfee，Edwards 等分别报道了颈后路钢丝内固定技 术对于不同类型颈椎损伤的可信疗效，但对于多节段椎板切除及椎板、棘突骨折的病人， 钢丝内固定技术的应用也受到了限制11。Joseph 证实在节段性推板切除的颈椎，经关节 突和椎板切除节段以下颈椎棘突穿钢丝捆绑纵形骨块不能维持颈椎的稳定性20。 4 结 论 4.1 双侧侧块关节和前方的椎体、间盘结构共同构成了颈椎稳定的基本框架。以上结构 的破坏即意味着颈椎稳定性的破坏。 4.2 颈后路内固定技术正在
26、被越来越广泛地应用，术式可概括为两类：一是钢丝捆绑式内 固定，二是经侧块钢板、螺钉内固定，其中后者具有更广泛的用途。 4.3 经侧块钢板螺钉内固定术，其进钉部位和角度各有不同，有代表性的为 RoyCamille 和 Magerl 两种方法，后者稳定性更好，手术对神经根，椎动脉，小关节损伤 的发生率与术者的熟练程度有关。 4.4 经椎弓根内固定技术的可行性，已有实验论证，并已初步用于临床。由于经侧块内固 定已能达到满意的固定，因此是否有必要采用经椎弓根内固定尚待论证。此外二者的手术 危险性尚未比较。 4.5 检索 5 年的中外文资料，未见有关侧块的详尽解剖学测量数据的报告。但 Johng Hel
27、ler 的实验中采用了直径 3.5mm 的螺钉，Howards 的研究发现相邻侧块中心间的距离平 均 13mm，螺钉进钉深度平均 1011mm。这在一定程度上勾画了侧块的大小。 4.6 经生物力学试验显示，直径 3.2、3.5、4.5mm 的皮质骨螺钉，穿透双层骨皮质，具有 最大的拉出阻力，其中 3.5 的螺钉力量最大。经侧块钢板螺丝钉内固定，钢板首尾两端的 螺钉是固定的薄弱环节。 生物力学在颈椎病中的研究 近几十年来，生物力学研究表明颈椎病的许多临床表现及影像学改变都与其密切相关。因 此，开展对颈椎生物力学的研究已成为脊柱研究领域的热点之一。本文就生物力学在颈椎 病某些方面的研究作一简要综述
28、。 1、颈段脊柱解剖与生物力学： 在研究脊柱生物力学时，一般多运用运动节段(motionsegment)或脊柱功能单位 (functional spinal unit，FSU) 进行描述与分析 1-4。脊柱的功能单位包括邻近两个椎体及其 间的椎间盘与韧带。一般分为前部结构和后部结构前者包括椎体、椎间盘、椎弓和相连的 韧带，后者包括相应的椎弓、椎间关节、横突棘突和韧带。颈椎基本的生物力学功能是： 载荷的传递；三维空间的生理活动；保护颈脊髓。颈椎活动节段为颈段脊柱的基本功能单 位，是维持颈椎稳定性的基本单位。 杨企文5通过椎体静加载实验发现，椎体承受的轴向压缩极限载荷从颈椎到腰椎，其 总体变化趋势
29、为逐渐增加，而椎体的相对变形则逐渐减小；动载荷时其变化趋势与静加载 相同。颈椎间盘是整个颈椎承载系统中最为关键的部分，对颈椎的活动和负重起重要作用。 它不仅可吸收振动、减缓冲击，而且能将所承受的载荷向不同方向均匀分布。椎间盘的主 要生物力学功能6是：吸收振荡、冲击能量、维持椎间隙的高度、对抗压缩力并使相邻两 椎体的相对活动限制在很小范围内。并与后方的小关节面共同承受头颅的压缩载荷7。日 常生活中，椎间盘的负荷很复杂，它具有承受和抵抗挤压，弯曲和扭转的能力。有人研究 如果对脊柱功能单位加以一定量的压缩力，可发现在椎间盘损伤以前终板或椎体即已发生 骨折8。椎间盘对扭转外力的抵御功能较弱，Farfa
30、n9认为扭转系椎间盘损伤的主要原因。 颈椎后部组织具有抗载、引导、抗剪等功能，对脊柱起控制作用。有研究表明4颈椎后部 结构有较大的负荷功能。关节突与椎间盘之间的负荷分配随脊柱位置的不同而改变。在后 伸位时，关节突的负荷最大，前屈伴有旋转时，其负荷也较大。颈脊柱的韧带多数由胶原 纤维及弹性纤维组成，它承担着脊柱的大部分张力载荷。颈部除黄韧带外，脊柱韧带的延 伸率较低，故可与椎间盘一起，提供脊柱的内源性稳定3。 颈部韧带按其部位可分为上颈椎韧带和下颈椎韧带。上颈椎区域的韧带作用特殊，既 有灵活的运动性，又有可靠的稳定性。10其中十字韧带是稳定 C1-C2 的重要因素，可防 止 C2 齿状突在 C1
31、 环内向后位移4。中下段颈椎区域的前纵韧带跨越中央颈段脊柱，与间 盘连接较松驰，后纵韧带位于椎体背侧，与间盘连接较紧密。黄韧带与每一个椎板相连， 处于椎管后侧。颈椎后侧韧带提供颈椎前屈时的主要稳定力；而前侧韧带则提供颈椎后伸 时的主要稳定力11。 2、颈椎运动学与生物力学： 按照刚体运动学理论12，颈段脊柱运动有六个自由度，即冠状面的前屈，后伸和左 右侧方平移；纵轴上的轴向压缩，牵拉和顺逆时针旋转以及矢状轴上的左右侧屈及前后平 移。颈部活动由二个部分完成：枕环枢复合体的联合运动及下颈椎的联合运动。前者 以旋转运动为主，后者以屈伸运动为主。研究表明，C1-2 旋转活动约占整个颈椎轴向旋转 的 5
32、0%，余下 50%由中下颈椎 C3-7 联合运动完成。颈椎的屈伸以 C5-6 运动幅度最大，但 侧屈与旋转活动愈往下愈小。Frankei13的研究认为整个颈椎节段的联合运动，屈伸约 145 度，轴向旋转约 180 度，侧屈约 90 度。颈椎运动的复杂性还表现在颈段脊柱各种运动之间 的共轭（耕合） 。其特征是指同时发生在同一轴上的平移和旋转活动。椎体在功能节段的活 动是相连的，关节突的引导活动将形成共轭特征。如屈伸与横水平面的位移共轭，侧屈与 旋转共轭，旋转与轴向垂直位移共轭。通常将与外载荷方向相同的脊柱运动称为主运动， 把其他方向的运动称为耦合运动。不同颈椎平面侧屈时所伴随的轴性旋转角度不同，
33、如： C2 每侧屈 3 度，伴有 2 度旋转， C7 每侧 7.5 度，伴有 1 度旋转。从 C2-7 伴随侧屈的轴性 角度依次减少。 颈椎运动学在生物力学特征上主要涉及静力学、动力学及其稳定性等方面。目前颈椎 静力学的研究重点在于分析平衡状态下椎体、椎间盘乃至韧带的生物力学性能以及各种不 同姿势下对颈椎运动的影响。颈椎承受的各种载荷均较其它椎体小，特别是压缩载荷。 Frankei6研究发现，在松驰站立或座位时，颈椎负荷较轻；在旋转和侧弯时，负荷将增加； 在极度屈曲时，负荷明显升高，其中以下颈椎的运动节段更为明显。Harms 和 Ringdahl14 测得在完全前屈、轻度前屈、中立、轻度后伸、
34、极度后伸位，枕环关节和 C7-T1 运动节段 运动轴周围的弯曲力矩，结果发现负荷在极度前屈位时最大，中立位和后伸位较低。从前 屈到后伸，小关节总负荷将增加 33%。动力学的研究主要在于分析运动过程中作用于颈椎 上的载荷及其颈段的动力学特性。由于条件限制特别是活体研究的因难，此项工作开展甚 少，日本学者15认为在颈椎动力学分析方面，研究肌力的作用对脊柱模型的发展具有重 要意义。 颈椎的稳定性是指颈椎承载时，颈椎保持平衡形态的能力。一般颈椎的稳定性系指颈 段脊柱在生理载荷下无异常改变和无 FSU 的过度或异常活动。通常颈椎承受的载荷有压缩、 牵拉、扭转、剪切等形式。在生理载荷下，FSU 不会出现异
35、常应变，因此保证了脊柱的稳 定性。White16,17 采用下颈椎的 FSU 进行生物力学实验结果发现，切断所有后柱韧带可 导致屈曲不稳定；切除所有前纵韧带，可引起后伸不稳。而小关节切除后，颈椎水平位移 明显增加。从颈部的肌肉动力学分析可以发现，18C4-5 的肌肉较弱，且处于颈曲弧顶， 稳定性最差。因此，在外伤或软组织慢性损伤，肌肉痉挛所致的平衡失调时，易发生以 C4-5 为中心的椎体平移或旋转。 、颈椎组织结构与应力应变： Wolff 法则早在 1870 年就提出：“骨在生长期间保持与作用它之上的机械力相适应 ”。 近代生物力学指出：“骨骼是一种反馈控制系统，正常情况时，骨处于最优应力值的
36、作用 下，呈现平衡状态，即成骨速度与破骨速度相等；而当应力应变大于最优值而小于适应性 上限时，成骨作用处于优势，骨质增生，加大了承受面积，从而使应力应变降低，又恢复 到最优值。相反的情况引起骨质萎缩，使应力应变上升“。这些理论指出了骨组织代谢与 所承受的应力应变值有密切关系。杨阳明19通过光弹性试验研究证实了颈椎最常见增生 的 C4、5、6 其有效应力最，椎体的上下缘增生常见也与其有效应力较大有关。其结果也 同时证实了 Nathan20的骨赘生长是脊柱对抗压力的代偿机制。余家阔21通过电镜观察认 为受应力应变越大、作用时间越长的颈椎，其颈椎骨的形态学改变越明显。石关桐等22 采用微压强传感器测
37、量新鲜尸体标本在三维运动状态下变化，其结果认为 C4-5，C5-6 两节 段始终处于最大压力值状态。另外，由中立位至后伸、左侧屈、左旋时，该方向侧关节突 关节压力变化显著，而相对应侧的压力变化较小。在应力应变控制骨生长的机制中，目前 还有压变电位学说23；流动电位学说24及骨电信号控制学说25等，另外也有人26 发 现前列腺也具有剌激骨生长的信号。 、颈椎急慢性损伤与生物力学： 为了对脊柱运动和遭受暴力时发生的异常运动及损伤作出近乎实际的解释，人们多以 生物力学的观点来确定脊柱损伤的稳定与否。Denis27,28在前人研究的基础上提出了著名 的三柱结构学说，其把韧带结构视为脊柱稳定的重要结构。
38、即前纵韧带、椎体前 2/3 及相 应椎间盘、纤维环为前柱，椎体后 1/3 及相应的椎间盘、后纵韧带、椎管为独立的中柱， 脊柱附件为后柱。其理论强调椎节的任何解剖部位受损伤均将波及脊柱的稳定性。90 年代 以来，法国 Dubousset29又对此提出了三个重要概念，即脊柱平衡概念；骨盆体概念与脊 柱三柱概念。则当颈椎受屈曲外力作用时，前柱受压、后柱受牵拉，过伸外力则反之。 决定颈椎损伤的五大因素是30颈椎的材料特性、结构刚性、载荷形式、加速速率与 载荷大小。颈椎的急性损伤30一般分为压缩暴力型、屈曲暴力型、屈曲旋转暴力型及加 速-减速损伤。这些创伤均可导致颈椎不稳。颈椎的慢性损伤主要表现在颈椎长
39、期受到异常 应力作用所致的一系列改变。其中颈椎运动节段的活动、发育性椎管狭窄、病理变化和血 循环损害是颈椎病发生的四个重要因素31。而作为颈椎病发生发展的前因后果，又无不 涉及到力学的改变。如慢性损伤可通过应力应变作用加速颈椎体、颈椎间盘、小关节及其 韧带的退变过程而提前发病。颈椎病与颈段脊柱正常生物力学平衡的破坏有十分密切关系， 一些研究表明：颈椎内外平衡（内源性和外源性稳定）失调是比骨赘更为重要的发病原因， 即使颈椎骨质增生亦是为适应应力的改变而发生的32。 、颈椎牵引疗法与生物力学： 牵引是治疗颈椎病的公认简便方法之一。为此许多学者都进行了大量研究。林斌等33通 过建立完整的颈段脊柱三维
40、空间有限元模型，对牵引下的钩突关节应力分布及横突位移情 况进行了分析，发现牵引可使正常情况下钩突关节所受压应力转变为拉应力，同时可拉大 横突间距，且随角度的加大而逐渐加大。国外一些研究报告表明34，牵引力 11Kg 时，可 使颈椎前凸变直，13.5Kg 时能使颈椎后部分离；用 20Kg 重量牵引颈椎时，发现椎间隙可 增宽 3-4mm。钩突关节增宽约 2-3 mm。在牵引角度方面，Alicem35的研究报告表明，采 用仰卧位运动间隙性牵引（牵引力 13.5Kg，持续 8 秒，间隙 6 秒）,在中立位与前屈 30 度 时，椎间隙均有明显增加，其中 C6-7 后缘分别增加 37%和 20%；后伸 1
41、5 度时，椎间隙后 缘均有明显减少，其中 C6-7 减少 50%。作者还进一步发现，后伸 15 度牵引可使小关节面 出现分离。陈禾丽36研究表明，牵引角度小时，最大应力位置靠近颈椎上段，随着牵引 角度增大，最大应力位置逐渐下移。当牵引角度超过 35 度后，最大应力大体在颈椎 C7-T1 处。 因此，当颈椎曲度变化不大，且患病部位在 C5-6，C6-7，C7-T1 时，牵引角度应选择 25-30 度；曲度稍直，椎间隙狭窄在 C5-6 处时，牵引角度应选择 10-15 度；曲度消失，椎 间隙狭窄在 C5-6，C6-7 处时，牵引角度应选择 5-10 度。 、颈椎手法治疗与生物力学： 手法在颈椎病的
42、非手术疗法中占重要的地位。其分类根据形态与力度大致可分为整骨 手法和理筋手法二大类。临床上一般多以整骨手法作为颈椎病手法的核心步骤。尽管目前 颈椎手法流派很多，其技巧形态、作用力及着力点、线、面不尽相同。然而从生物力学角 度分析，无论何种流派，其效应途径与作用环节基本上都是通过手法的运动力学的动态变 化，以一定量的力学剌激作用（压、张、磨擦、振动、旋转及其复合力） ，剌激的转换及其 时空变化作用于颈椎，并依赖其结构和功能的高度统一，产生颈椎病的防治效应。其产生 的力可使颈椎发生伸屈、侧、旋转或它们的组合变形。Triano37认为手法的共同特征在于： 结脊柱和它周围组织旋加外部负荷以影响脊柱及其
43、周围组织。不少学者认为38-41手法治 疗颈椎病的作用机制有镇痛止麻；加宽椎间隙，扩大椎间孔，整复椎体滑脱，解除神 经受压，松解神经根及软组织的粘连；缓解肌紧张与痉挛；消除半脱位。手法对颈 椎病生物力学影响以往报导不多。张长江40认为颈椎病的病理变化与祖国医学描述的 “骨错缝，筋出槽”有关，且是颈椎病的早期病理改变。Haldema42认为长期反复半脱位， 可引起肌肉痉挛，平衡失调，产生慢性创伤性炎症并出现相应的临床症状。姜宏43通过 实验观察到多数手法均可不同程度地降低椎体、椎间盘、小关节与韧带的应力应变与位移， 提高其刚度，调整颈椎的静力性平衡。研究还发现旋转手法对颈椎间盘具有一定的调整作 用，可改善椎间盘的粘弹性与应力分布。 结语： 颈椎病的发病、发展过程及治疗无不与其生物力学的改变有关。探明颈椎生物力学特 性，对于阐明颈椎病因病理，提高和发展临床诊断与防治水平，具有重要的意义。
