作者：李联忠,冯卫华,王国华等
出版社：人民卫生出版社
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脊椎疾病影像诊断学(第2版)试读：
版权页图书在版编目（CIP）数据
脊椎疾病影像诊断学／李联忠等主编．—2版．—北京：人民卫生出版社，2015
ISBN 978-7-117-21303-5
Ⅰ．①脊… Ⅱ．①李… Ⅲ．①脊椎病-影象诊断 Ⅳ．①R816.8
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版权所有，侵权必究！脊椎疾病影像诊断学（第2版）
主 编：李联忠 冯卫华 王国华 高 波 王立忠
出版发行：人民卫生出版社有限公司 人民卫生电子音像出版社有限公司
地 址：北京市朝阳区潘家园南里19号
邮 编：100021
E - mail：ipmph@pmph.com
制作单位：人民卫生电子音像出版社有限公司
排 版：人民卫生电子音像出版社有限公司
制作时间：2019年4月
版 本 号：V1.0
格 式：mobi
标准书号：ISBN 978-7-117-21303-5
策划编辑：姚如林
责任编辑：刘艳平打击盗版举报电话：010-59787491 E-mail：WQ @ pmph.com注：本电子书不包含增值服务内容，如需阅览，可购买正版纸质图书。《脊椎疾病影像诊断学》（第2版）主要编写人员
前排左起：王国华、林红雨、李联忠、衣 蕾、冯卫华
后排左起：曲林涛、张 通、崔久法、王新明、王立忠、曹庆选、高 波主编简介
李联忠，教授、硕士生导师。原籍山东省昌邑市，1938年出生于山东省烟台市，1959年就读于山东医学院医疗系本科（现山东大学医学院），毕业后分配到青岛医学院放射学教研室（现青岛大学医学院）、青岛医学院附属医院放射科（现青岛大学附属医院），从事医学影像学临床、教学、科研五十余年。
从1972年开始侧重于神经放射学，从师姜宗衡教授、吴恩惠教授等，在前辈影像学家的指导下对神经放射学诊断打下深厚基础，对现代医学影像学的发展有了更深层面的理解。这一生所以能有今天的成绩与结识很多良师益友有着重大关系，他们是曹来宾教授、陆荣庆教授、陈星荣教授、夏宝枢教授、张维新教授、戴建平教授、祁吉教授等，并得到他们的无私爱护及帮助，这也是我一生的幸事。“凡事即便要做，就一定要做好”这是我的座右铭。经几十年的临床实践及坚韧不懈的努力，对神经放射学有较深的造诣并取得一定成就，除先后在国内各类杂志发表有关论文外，同时主编《颅脑疾病CT图谱》（济南出版社），《颅内压增高影像诊断》（人民卫生出版社），《脊椎疾病影像诊断学》（人民卫生出版社），《颅脑MRI诊断与鉴别诊断》第1版、第2版（人民卫生出版社），《脑与脊髓CT、MRI诊断学图谱》第1版、第2版（人民卫生出版社）等，并指导有关人员完成了多部影像学专著，受到业内同道认可，获多项省、市科学进步奖，本人以放射界优秀人才被录入《青岛百科全书》。
本人终生热爱医学影像学事业，退休后仍然坚持在第一线做学术研究，将一生所学之经验、心得、资料进行总结，先后完成多部神经放射专著，进入古稀之年在热心同道及朋友们的协助、支持下，完成这部《脊椎疾病影像诊断学》（第2版）深感欣慰。医学既是自然科学，也是一门造福人类的学科，我将在这条路上继续走下去直至生命终止。第2版前言
承蒙广大读者对《脊椎疾病影像诊断学》一书的厚爱，经人民卫生出版社批准《脊椎疾病影像诊断学》一书第2版将出版，这是对我们的鞭策和鼓励，让作者诚惶诚恐。
本书第1版系1999年出版迄今已近16年了，在这16年中有关脊椎疾病诊断得到突飞猛进的发展，特别是检查技术和诊断手段不断更新与提高，对疾病的认识有更新的理解或者称之为“质”的变化。近年来有关脊椎疾病的文献报告数达千计，内容浩瀚丰富，相应的学术会议上仍为重要议题进行商榷，充分表明它仍存在众多问题有待进一步解决。为此，再版过程中首先对第1版文稿进行全面整理，去芜存精，同时在以下几个方面进行大量变动。第一，将近年来有关脊椎疾病诊断的新观念、新成果、新技术尽量搜集起来充实到本书中来，以新书呈献给读者。第二，目前对各种脊椎疾病的诊断方法都是互补的，特别是普通X线、MRI与CT之间不可缺一，有些疾病MRI显示就不如CT清晰，如钙化性病变CT检出率明显高于MRI，同样有些疾病CT显示就大大不如MRI更全貌，如代谢性疾病。为此，再版时对所介绍的各类疾病均增加了普通X线、MRI、CT诊断内容，让读者对各种疾病有更全面了解，有利于作出正确诊断。第三，本书实属影像学诊断范畴，各种疾病的诊断最终落实在图像上，而对具体病变来讲，不同病理阶段其影像学的表现有所不同，另外尽管是相同病种在不同个体其形态学表现也不尽相同，针对此特点再版中增加了部分图像，这对初踏入该领域的医者会有很大启发与帮助，而对已工作多年的医务工作者在鉴别诊断方面能领悟出更多的内涵。
本书在撰写过程中得到许多关心和爱护我们的同道给予的热忱帮助，并提出很好的建议，为此表示衷心地感谢。当然，由于我们自身的原因，在撰写过程中难免出现这样或那样的不足，恳请读者给予批评指正。总之，希望本书的再次问世将为我国医学影像学百花园中增加一片小绿叶，绽放一朵美丽的花朵，对临床医师及影像学医师在确诊脊椎疾病中有所帮助，这就是我们的初衷。李联忠2015年7月31日于青岛第1版序
脊椎是躯干的主要组成部分，也是许多疾病的好发部位，有不少的全身性疾病在脊椎上也有其特异的表现，因此在诊断上脊椎的影像学检查显得极为重要，近10年来随着医学影像学的发展，先前普通X线不能检出或发现的病变，如今不仅可以检出，还可明确地显示出骨关节以外的肌肉、血管和神经等组织的改变，大大提高了诊断水平，使临床科所遇到有关脊椎病变的诊断得到满意的解决，也为制订治疗方案和判断预后提供了必要条件。国内文献有关脊柱或脊椎病变的报道很多，但尚无一部以我国自己的材料全面而系统地诊断脊椎病变的专著。有鉴于此，李联忠教授主编的《脊椎疾病影像诊断学》恰适合需要，应运而生，实为我国医学界一件可喜的事。
该书是集编者们多年来从事放射诊断工作的经验，又参考国内外有关专著和大量文献编写而成，内容丰富而全面。全书分二十章，约40万字，插图268幅，可称文图并茂。全书由浅而深，从胚胎发育开始，顺序讲述脊椎的影像解剖和临床生物力学，并进而论述诸多包罗齐全的各种先天和后天疾病。使读者，特别是放射工作者有一透彻而深入的了解，不仅限于影像方面的，而是要求如同临床医师一样地通晓疾病，为放射学医师成为真正的临床医师奠定基础，并起到后教育的作用。
本书文字流畅，层次分明，图片清晰，线图精确，易于理解，便于应用，符合我国实际，故而很有实用价值，相信本书的问世，必定对提高脊椎病变的诊断起到良好的促进作用。曹来宾1998年6月8日第1版前言
脊椎疾病系临床常见病，倍受影像学及临床学科重视。近年来有关脊椎疾病的专著、论文屡见不鲜。临床工作者们从不同的角度论述了有关脊椎疾病的发病机理、生物力学、临床表现及影像学所见等诸方面，并作了大量科研工作。特别是CT、MRI的问世，对脊椎疾病的诊断准确率及病因诊断等有了很大的提高，但作为影像学较全面、系统地介绍脊椎疾病之征象，国内目前尚未有专著，对此，我们根据多年来的临床实践，结合国内、外有关文献报道，对脊椎疾病从解剖、生物力学、临床及普通X线、CT、MRI等方面作了完整的阐述。
脊椎为躯干的主要组成部分，是许多疾病的好发部位，也是许多全身性疾病在脊椎有特征性表现。为此，研究脊椎及其附件的影像学改变，对减少脊椎疾病的误诊均有重大意义。由于众所周知的原因，在以往因检查方法及检查手段的局限性而延误诊断病例不少，随着时代的变迁，有的方法被淘汰，有的方法被更新，更有最新检查手段的出现，从纵、横观上提高了对某些疾病的认识和诊断，更新了临床医师及影像学医师对某些脊椎疾病的概念，对临床提出治疗方案，预后观察，均起到较满意的效果。
我们在撰写本书的过程中，力争以自己的资料为主，引用最新的概念，按病种从病因、病理、临床表现、影像学征象四方面论述。非常有幸的是，在撰写过程中，得到我国著名影像学专家曹来宾教授审阅并作序，骨科胡有谷教授给予全力支持，为此，表示衷心地感谢。同时，也感谢许多关心和爱护我们的同道给予我们热忱的支持。当然，由于我们自身的原因，在撰写中难免出现这样或那样的不足，恳请读者给予批评指正。总之，我们希望本书的问世，为我国医学百花园中增加一片小绿叶，对临床医师及影像学医师，在诊断脊椎病变中有所帮助，也就达到目的了。李联忠1998年7月31日于青岛第一章 脊椎的胚胎发育及组织学
脊椎的胚胎发育是一极为复杂的过程。从胚胎起始的十余天至出生后的十余年，经过各个阶段才完成脊椎的整个发育过程。
胚胎发育（embryonic development）主要由三个错综复杂、密不可分的过程组成，即细胞增殖、细胞分化和形态发生。形态发生（morphogenesis）系指由一个受精卵到一个成熟胎儿发生的一系列有秩序的形态变化；细胞分化系指细胞在结构和功能上的多样化过程；而细胞增殖则指细胞数目的增多；这三个过程贯穿于各个胚胎发育之中，但在三胚层的发生和分化阶段则表现得最明显、最复杂。经过这一阶段的发育，形成了内、外、中三个胚层。外胚层形成了神经组织和表皮；中胚层形成了肌肉和结缔组织、脉管系统和其他内脏器官；内胚层形成消化管的上皮及其衍化结构。三胚层的形成和分化决定胚胎的中轴，形成各个器官的原基并开始器官发生和组织分化。第一节 脊索的形成
胚胎自胚盘处生长，一端出现纵行的原条（primitive streak），中间凹陷发育成原沟（primitive groove），原条的前端有原结（primitive node），中央膨大呈烟囱状的凹称原窝（primitive pit），细胞继续增殖并由原结向头端延伸，形成一条从原结至索前板的细胞索称头突（head process），又称脊索突（notochordal process）。原窝的腔隙延伸入头突，致使头突逐渐变成一条中空的细管，又称脊索管（norochordal canal）。胚胎第20天左右，脊索管的底壁与其下方的内胚层融合并出现若干裂孔，于是脊索管向下与卵黄囊顶即未来的原肠相通，向上与羊膜腔底即未来的神经管相通，形成一条连通管，称神经-肠管（neuroenteric canal）。此管的顶壁和侧壁保留，形成倒V形结构称脊索板。脊索板向胚盘前后方向生长，形成一条脊索（norochord）（图1-1-1）。图1-1-1 胚胎正中矢状切面脊索图1.脊索 2.神经板 3.原结 4.原线 5.卵黄囊 6.羊膜腔
脊索自原结发出，走行在内、外胚层之间，位于中胚层的中轴线上形似棒状。随着胚体的发育，脊索逐渐向头端增生、加长，原条相对缩短，并逐渐向尾端退缩消失。最终，脊索成了纵贯胚体的中轴器官，在胚胎早期起到一定的支架作用。脊索上端分布于颅底的蝶骨和枕骨，可达颅内面与蝶鞍上方的硬脑膜相衔接，在枕骨侧可达枕骨下面，亦可位于颅底骨和咽壁之间；其下端分布于骶尾部的中央及中央旁等部位。若脊索的胚胎残留在上述部位滞留到出生后，可逐渐演变成脊索瘤，故脊索瘤发生于颅底蝶枕部和骶尾部，在颅底蝶枕部向前可生长至鞍旁或鞍上，甚至伸入颅内，向下可突入鼻腔或咽后壁，向后可凸向后颅窝。同样若原条向尾端退化的过程中残留，出生后可在骶尾部增殖分化，形成含有三个胚层多种组织的畸胎瘤。第二节 体节的形成
胚胎第4～8周，三个胚层逐渐分化为各种器官的原基。体节是产生中轴骨、躯干肌和真皮的原基，每个体节又分化成生肌节、生皮节和生骨节（又称巩节），生肌节（myotome）分化为骨骼肌，生皮节（dermotome）分化成真皮和皮下组织，生骨节（clerotome）分化为骨、软骨和纤维性结缔组织。
胚胎第18～19天，体节尚未出现，脊索诱导下由外胚层分化出来的神经板。在胚胎第3周末，神经板继续向尾端延伸，神经板的柱状细胞增生变形，其外侧缘高起并向背侧中线靠拢形成神经褶（neural fold），中央凹陷形成神经沟（neural groove）。第22天左右，神经沟开始闭合并向头端和尾端延伸，形成神经管（neural tube）。神经管是中枢神经系统的原基，最终将分化成脑、脊髓、松果体、神经垂体以及视网膜等。神经管头、尾端在第4周闭合，若不闭合将会分别导致无脑畸形和脊髓裂。神经管两侧的轴旁中胚层细胞迅速增殖，并水平分成阶段状称体节（somite）（图1-2-1）。图1-2-1 体节的形成1.体节 2.神经管 3.脊索
体节左右成对，从颈部向尾部依次形成。第1对体节于胚胎第20天出现于胚头区，之后，由头端至尾端先后出现若干对体节。大约每天出现3对，至第5周末，共出现体节42～44对。在这些体节中，有4对枕节、8对颈节、12对胸节、5对腰节、5对骶节、8～10对尾节。体节的中央部分形成的腔隙称肌节腔，肌节腔背外侧的细胞分化形成生皮肌节，腹内侧的细胞分化成生骨节（又称巩节）。生皮肌节进一步分成外侧的生皮节和内侧的生肌节。生骨节呈节段样排列，进一步移行分化为骨结构。在第5周胚胎聚集的生骨节细胞围绕脊索和神经管形成间充质脊椎，除在椎间盘区域，脊索退变形成髓核。第三节 脊椎的形成
脊椎的形成始于生骨节（巩节），并围绕脊索纵轴为中心发育，历经间充质期（软骨前期）、软骨期和骨化期三个阶段。
脊椎以脊索为纵轴进行发育。开始时，神经管腹侧的细胞柱由尾端向中脑发展，此时，脊索位于神经管及原肠之间。随后出现分节的生骨板。生骨板由位于尾端的致密生骨节及位于头端的非致密生骨节构成。生骨节细胞移行发展成侧突的间充质原基。脊柱的软骨化中心于胚胎第4周出现在脊索两侧，并环绕脊索很快生长形成软骨性椎体。在椎骨外侧又出现第二对软骨中心，在神经管两侧向后生长而形成软骨性椎弓，分开的每一肋弓的软骨中心也开始出现。胚胎第9周时，骨膜血管进入软骨性椎体后在腹侧和背侧形成血池，于椎体的前部和后部形成早期骨化中心。脊柱的早期骨化中心与软骨时期的软骨化中心并不相当，后者位于向前后延伸之脊索膜鞘的左右两侧。椎体前、后部的早期骨化中心在很快融合为一大的骨化中心。其最早的出现在下部胸椎与上部腰椎，并很快向头侧伸延，向尾侧伸展则较慢。
椎弓的骨化约开始于胚胎第8周，椎体后外部的骨化系由于椎弓骨化中心扩展所致。最先出现于上位颈椎，逐渐向尾端延伸。每一椎弓之外半部均起自一单独的骨化中心，椎体则起源于第三个骨化中心。腰椎椎弓在生后一年内连接起来，其后胸椎和颈椎的椎弓也发生同样变化。颈椎的椎体与椎弓软骨结合约在生后第3年，下部腰椎则直到第6年尚未完全连接。横突尖端在青春期前尚保持软骨状态。大约在16岁时，在横突、棘突的尖端椎体上、下面开始出现继发的骨化中心（图1-3-1）。图1-3-1 椎体的次级骨化中心正面（A）及侧面（B）图
寰椎和枢椎的发育与其他颈椎有所不同。寰椎有三个骨化中心，两边侧块各一个，约在第7周出现，第三个骨化中心位于与两侧块相连接的前弓。枢椎是由五个原发骨化中心及两个继发骨化中心形成，枢椎椎体及其椎弓的骨化与其余颈椎大体相同。齿状突起源于寰椎，表现为由枢椎椎体向上直立的软骨性突起。枢椎椎体与齿状突的基底部由一软骨板分开，并逐渐骨化，故骨性连接在青春期或略早时完成。骨化仅在齿状突的周围进行，故直至年龄较大时在其中央仍可有软骨存在。
颈椎每一横突的前部系与真正横突融合的肋突，因而延长。腰椎横突由于同样是横突与肋突融合骨亦较长。第7颈椎的横突有时有一继发骨化中心，如未与其横突融合，则是假肋。第4、5、6颈椎的横突有单独的骨化中心者亦曾有报道。
腰椎可出现两个附加的骨化中心，相当于乳状突，即在上关节突后外侧的一个细小突起。第1腰椎横突有时可由单独骨化中心发生，若它们最后未与椎体融合，即形成腰肋。这种少见的发育异常在辨认椎体时可引起错误，但自寰椎向下计算椎体数目，即可避免。
骶椎系由一原发性骨化中心及上、下两骺板进行骨化而成。骶椎的每一椎弓是由两个骨化中心骨化而成。在上三个骶椎每一骶前孔的外侧均有两个附加的骨化中心。上三个骶椎椎体中部的骨化约在第9周时出现。第4、5骶椎则在第6～8个月出现。在婴儿期，每一骶椎均被椎间纤维软骨所分隔，最下面的两节骶椎约在17～18岁时融合，逐渐至整个骶椎融合。在骶骨解剖标本的矢状切面内，尚可看到椎间纤维软骨的位置。下部骶椎椎弓约在2岁时与椎体融合，上部骶椎则在6岁时融合。椎体之上、下骨骺板约在16岁时出现，而骶椎两侧的骨骺则在18～20岁时出现。
每一尾椎自一单独的骨化中心进行骨化。第1尾椎在1～4岁出现，第2尾椎在5～10岁出现，第3尾椎在10～15岁出现，第4尾椎则在14～20岁时出现。有时各节可相互融合，其间仅看到很薄一层线状的透明区域。第1节尾椎留有已退化的横突和相当于上关节突和椎弓根的角。其他几节尾椎仅是退化的椎体。第四节 椎间盘的形成
椎间盘由髓核及其外围包绕的纤维环构成。在胚胎第10周，生骨节的致密区向头端发展，形成软骨盘和纤维环的原基。原始椎间盘为膜性结构称为椎间盘膜（interdiscal membrane），围绕着椎体原基。在胚胎第7～8周，椎体中心的软骨细胞被间充质所包绕。当软骨化进行时，脊索细胞在椎体内不断地移行到椎间盘组织内。此时，脊索组织由来进行软骨化细胞的致密部包绕，并由此而形成真正的纤维环。同时，脊索细胞内发生不同程度的黏液退变和增生。此后在此形成髓核，脊索组织在不断迁移时，纤维环亦增大，髓核来源于挤压入椎间盘的脊索细胞，以较纤维环为快的速度生长。
在椎间盘发育过程中，不同椎体及不同年龄的发育速度不一，研究发现胸和腰椎体及椎间盘的生长线基本相似。但胸椎间盘的高度，84从生后6月～8岁无明显增加，而腰椎间盘高度在2岁前增长缓慢。在2～7岁椎间盘发育较快，并且椎体开始出现双凹现象。但在卧床不起的病儿椎体生长慢，也不出现双凹现象，椎间隙几乎比正常窄一半。2岁前椎间盘的横径生长较快，2岁后矢状径生长较快。3～4岁腰4～5椎间盘生长率较快。椎间盘的生长速度与性别无关。第五节 脊椎的组织细胞学
骨组织（osseous tissue）是脊椎骨的结构主体，由多种细胞和钙化的细胞外基质组成，细胞外基质中有大量骨盐沉积使骨组织成为机体最坚硬的组织之一。
骨基质（bone matrix）即钙化的细胞外基质，简称骨质。最初的细胞外基质无骨盐沉积称类骨质，经无机盐有序沉积钙化后才转变为骨基质。骨基质包括有机成分和无机成分。有机成分中主要是Ⅰ型胶原蛋白，少量由蛋白多糖及其复合物构成的基质具有黏合纤维的作用，另外还有骨钙蛋白、骨桥蛋白、骨粘连蛋白和钙结合蛋白等起到骨质钙化、钙离子传递和平衡以及细胞与骨质的黏附等作用。无机成分又称骨盐，以钙、磷离子为主，主要以羟基磷灰石结晶的形式存在，其成分占干骨重的65%。
在脊椎骨的外表层由骨基质构成的骨板层数较多、排列紧密称密质骨；在脊椎骨的内表面和中心等处，骨板不规则交织呈网格样结构称松质骨。骨板内部纤维相互平行，相邻骨板间纤维则相互垂直，这些骨质结构形式有效地提高了骨的强度（图1-5-1）。图1-5-1 骨板与骨膜立体结构模式图1.骨膜 2.骨板
骨组织的细胞类型包括骨组织内部的骨细胞以及骨组织表面的骨祖细胞、成骨细胞和破骨细胞。其中：①以骨细胞的数量最多，其分散于骨板内或骨板间。骨细胞的结构和功能随其成熟度而变化，刚转变的骨细胞与成骨细胞类似，能产生少量类骨质；随着类骨质逐渐钙化为骨质，骨细胞也随着逐渐成熟。成熟的骨细胞具有一定的溶骨和成骨作用，并参与调节钙、磷平衡。②骨祖细胞位于骨膜内，是骨组织的干细胞。骨祖细胞具有可分化为成骨细胞和成软骨细胞的双重潜能，分化方向取决于所处部位和所受的刺激性质。如当骨生长、改建或骨折修复时，骨祖细胞增生活跃，不断分裂分化为成骨细胞。③成骨细胞分布在骨组织表面，成骨细胞能产生类骨质，并分泌多种细胞因子调节和促进骨组织的形成和钙化。成骨细胞产生类骨质后，自身也被包埋其中，随分泌能力的减弱，其胞体缩小，突起延长，最终转变为骨细胞。④破骨细胞散在分布于骨组织表面，破骨细胞破骨细胞具有很强的溶骨、吞噬和消化能力，能释放多种水解酶和有机酸，溶解骨盐，分解有机成分。
骨膜分为骨内膜和骨外膜，分别指覆在骨内、外表面的结缔组织膜。我们俗称的骨膜常指骨外膜，骨外膜（periosteum）又分为内外两层，外层为厚而致密的结缔组织，粗大密集的纤维交织成网，其中有部分纤维束穿入骨质，起固定骨膜和韧带的作用，称穿通纤维（perforating fiber）。内层为薄层疏松结缔组织，富含血管、神经和骨祖细胞。骨内膜（endosteum）很薄，由一层扁平的骨祖细胞和少量结缔组织构成，并和穿通管内的结缔组织相延续。骨膜的主要作用是营养骨组织，骨膜中的骨祖细胞有助于脊椎骨生长和修复。
骨髓（bone marrow）位于骨髓腔中，是主要的造血器官，分为红骨髓和黄骨髓。红骨髓由造血组织和血窦构成，胎儿及婴幼儿时期的骨髓都是红骨髓，随年龄增长逐渐转变为黄骨髓为脂肪组织，黄骨髓内尚保留少量幼稚血细胞具有造血潜能，当机体需要时可转变为红骨髓造血。造血细胞赖以生长发育的环境称造血诱导微环境。造血微环境中的核心成分是基质细胞，包括巨噬细胞、成纤维细胞、网状细胞、骨髓基质干细胞、血窦内皮细胞等。基质细胞能分泌多种造血生长因子，调节造血细胞的增殖与分化和基质细胞组成；基质细胞还能产生网状纤维、粘连性糖蛋白等细胞外基质成分，有滞留造血细胞的作用。网状细胞和网状纤维构成网架，网孔中充满不同发育阶段的各种血细胞以及少量巨噬细胞、脂肪细胞、骨髓基质干细胞等。骨髓内贮存有大量杆状核粒细胞和分叶核粒细胞，在骨髓停留4～5天后入血。在某些病理状态，如急性细菌感染，骨髓加速释放，外周血中的粒细胞可骤然增多。
椎间盘位于脊柱相邻两椎体之间，由软骨终板、纤维环、髓核组成的一个密封体。软骨终板为覆盖于椎体上、下面的透明软骨，纤维环为髓核周围的纤维软骨构成。透明软骨和纤维软骨均为软骨，软骨由软骨细胞和软骨基质构成的软骨组织及其周围软骨膜构成。软骨内无血管、淋巴管和神经，软骨基质具有渗透性，可输送软骨膜血管渗出的营养物质营养软骨细胞。不同类型软骨基质中所含纤维不同，作用也不同。透明软骨基质中的纤维成分为交织排列的胶原原纤维，基质中含有大量水分，故透明软骨的抗压性较强，具有一定的弹性和韧性，但较易断裂。纤维软骨含有大量平行或交叉排列的胶原纤维束，软骨基质较少，具有很强的韧性，能承受较大的弯曲和扭转负荷。软骨终板内无神经组织，因此当软骨终板损伤后，既不产生疼痛症状，也不能自行修复。纤维环的前侧及两侧较厚，而后侧较薄。纤维环前方的前纵韧带较强大，而后侧的后纵韧带较窄薄。因此，髓核容易向后侧方突出，压迫神经根或脊髓，造成腰椎间盘突出症。椎体上下面的软骨终板与纤维环包绕密封的部分为髓核。髓核与软骨终板紧密接触，幼儿时有小血管穿过软骨终板供应髓核营养，到成人时闭塞，椎间盘的营养主要来自经软骨终板渗透到髓核的途径。髓核是一种弹性胶状物质，含有黏多糖蛋白复合体、硫酸软骨素和大量水分，出生时含水量高达90%，成年后约为80%，但随着年龄的增长，髓核中的蛋白多糖解聚增多，水分逐渐减少，胶原增粗并逐渐被纤维软骨所替代，故老年人发生椎间盘突出的机会明显高于青壮年。有研究显示，由于髓核具有的缓冲效应和完好纤维环壁垒结构的保护作用，椎体垂直方向的压力负荷会增加，易导致软骨终板的破裂产生许莫结节，但若纤维环局部出现退变损伤时，在髓核的不断拉、扭、压应力的作用下，则较易冲破退变损失的纤维环，造成髓核突出。（曲林涛 高波 程永远）参考文献
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在生物力学的角度，作为人体运动的主轴-脊柱由多个椎体、多重关节、多个生理弯曲以及众多肌肉和韧带紧紧围绕，以满足脊柱的坚固性和柔韧性，从而适应三维方向（前后、左右、旋转）和六个自由度（三个平动、三个转动）的运动。临床上很多症状、体征多能从脊柱的功能解剖和生物力学等方面得到合理的解释和推理论证。第一节 脊柱生物力学的基本概念
生物力学是研究力和力作用于人体时的一门科学。所谓力是物体间相互机械作用，这种机械作用的结果，使物体运动状态发生变化。力使物体运动状态发生的效应称为力的外效应，力使物体产生变化的效应称为力的内效应。力对物体的效应取决于三个要素：①力的大小；②力的方向；③力的作用点。力的法定单位为N，力的习用单位为kgt，21kgt=9.8N。压力和应力的法定单位为Pa，习用单位为kgt／cm，lkgt2／cm=9.8kPa。
脊柱被稳定在一个静态平衡的功能位置，或被稳定在一个能发挥良好功能的动态平衡的功能位置，肌肉是维持其平衡、稳定的重要因素。正常情况下靠肌肉的收缩和松弛来达到脊柱的静态、动态平衡。为了完成需要的体位的平衡和稳定，肌肉随时处在适应性变位状态中。肌肉的正常功能还有赖于支配该肌肉的神经的正常功能。另外，组成脊柱的关节、韧带、椎间盘等结构，不但帮助肌肉的正常功能发挥，也支持肌肉为稳定和平衡脊柱的正常功能而起作用。
脊柱直立位时，从冠状面观，系两旁诸组肌肉对称的正常功能所保持的中柱，如因某种原因造成两旁肌肉不对称时，即两旁肌肉不对称而出现脊柱侧弯。从矢状面观，脊柱的前、后组肌群是维持脊柱的正常生理弯曲的主要因素。当维持脊柱生理弧度的诸组肌肉失去平衡时，则可出现过伸、过屈或弧度消失、弧度加剧等异常状态。无论是从骨盆起止，或从胸部起止，或从脊柱起止的肌肉，都为保持脊柱稳定功能而发挥作用。
脊柱在直立、前屈、侧弯和后伸等位置时，其功能的完成除依靠脊柱周围的肌肉功能外，还要靠骨盆的正常位置而得到基础性稳定。脊柱除接受头颅重量的负荷外，还承受着双侧肩胛骨、锁骨和双上肢的负荷。另外，骨盆又起着支撑脊柱的稳定和平衡的作用，其原因是由于脊柱的许多肌肉是对称地起止于骨盆。骨盆位置如果有冠状面的不正或矢状面的倾斜，均可导致脊柱诸肌肉失衡和不稳。
骨骼和韧带所构成的关节是脊柱平衡与稳定的重要组成部分，而这些维护脊柱稳定的条件，其作用的发挥是多种因素相互作用和共同作用的结果。第二节 脊柱的功能单位及力学性能
脊柱的功能单位是包括两个椎体及其间的连接结构，从功能的整体看，把脊椎的功能单位概括为一运动节段（motion segment）。运动节段的前部是两个椎体、椎间盘和纵向韧带，其后部是相应的椎弓、椎间关节、横突和棘突以及其间的韧带。一、椎体的功能解剖及生物力学
椎体为短骨，外层为致密骨皮质，其内包围着松质骨。若将椎体做冠状面切剖观察，可清楚地看到椎体松质骨骨小梁按照力线走行，这些线按垂直方向连接到椎体的上面和下面，按水平方向连接到椎体的旁侧或外侧。若将椎体做矢状面切剖，可清楚地看到骨小梁呈斜行扇形走行，其中之一从椎体上面到上关节突和棘突，另一从椎体下面到下关节突和棘突。上述骨小梁交错编织的结果，起到了加强椎体阻抗的作用。而相互交织呈三角形部位，为椎体功能单位阻抗力薄弱的单位，也是临床上最易发生骨折的部位。
椎体在承受压缩载荷方面起重要作用。但对于松质骨和密质骨所承载的重要性历来存在不同观点。对椎体及其密质骨与松质骨部分的抗压强度测定结果表明，40岁以前密质骨与松质骨分别承受45%和55%的压缩载荷，而40岁以后两者分别为65%和35%。许多研究表明，随着年龄增长椎体的抗压强度逐渐下降，这一变化与椎体松质骨抗压强度的改变基本上是平行的。与此同时，椎体的各项特异性却逐渐增加，竖直方向与水平方向的抗压强度比值逐渐加大。松质骨横向骨小梁进行性减少，纵向骨小梁也逐渐由宽变窄，椎体上、下的软骨终板及外壁的骨皮质也逐渐变薄，且受到外力撞击，就非常容易骨折。二、椎间盘的功能解剖及生物力学
椎间盘是由纤维环、髓核和软骨终板三部分构成。纤维环系由同心圆环状胶原纤维组成，层内纤维平行排列，层间纤维相互交叉排列，多层纤维构成，相邻两层纤维与椎间盘平面的夹角为±30°，形成一个十分坚固的环形结构，因此可以承受强大的弯曲和扭曲。
髓核被牢固地限制在纤维环中，它与纤维环之间无明显界限。髓核是椎间盘结构中的重要组成部分，椎间盘的载荷是复杂的，载重或运动时，椎间盘所承受的力有压缩力、屈曲力和剪切力三种。例如当脊柱伸曲或侧弯时，将产生强拉应力和压缩应力，而旋转时则产生剪切应力。
椎间盘具有以下特性：①椎间盘的压缩特性；②椎间盘的拉伸特性；③椎间盘的弯曲特性；④椎间盘的剪切特性；⑤椎间盘的扭转特性；⑥椎间盘的黏弹特性。
由于椎间盘具有的特性，在其载荷的情况下，能顺利地完成倾斜运动、旋转运动、滑动或剪切运动。三、椎弓及关节突的生物力学
目前，对于椎弓力学特性的研究较少，有作者曾用不同的加载方式测定椎弓的破坏载荷，研究发现实验造成破坏后有47%的骨折发生在椎弓根，35%发生在关节突间即峡部。
关节突关节的生物力学功能主要是承受压缩、拉伸、剪切、扭转等不同类型的载荷，并在此基础上提供一定范围的生理活动。四、韧带的生物力学
韧带属胶原组织，主要由腔原纤维、弹力纤维、网状纤维和基质四种成分构成。在这四种成分中以胶原纤维和弹力纤维占比例最大，并起着主要作用。此外，韧带的性能还受其纤维排列的方向性影响，一种韧带只承受一种或很少几种载荷，功能较为专一，但不同排列和不同功能韧带的综合作用，却保证了脊柱在三维空间内复杂生理活动的顺利进行。五、椎间盘退行性改变的生物力学
随着年龄的增大，椎间盘可发生明显的退行性改变，髓核的水结合力逐渐下降，弹性功能逐渐减退，并逐步丧失贮藏能量、传递和扩散应力的能力，从而减少抗载荷的力量。椎间盘退行性变后，因髓核脱水，容积压缩等因素，使两椎体间隙狭窄，引起椎间小关节先从不等距离的错位而发展到半脱位，造成关节囊和关节周围软组织结构的损伤。第三节 脊柱的运动和动力学
脊柱的运动是指脊柱的运动幅度和运动功能。而脊柱的运动是神经和肌肉协同作用的结果，不同的部位（颈、胸、腰段）有着不同的活动幅度，并由多个节段合作才能完成功能要求。一、脊柱运动的特点
脊柱的运动非常复杂，它是在主动肌和拮抗肌的协同作用下产生的，尽管就一个活动节段而言，活动幅度并不很大，但其总和却使脊柱获得了较大的活动范围。
脊柱的运动有6个自由度，即沿以下三个方向的平移与旋转。
冠状轴（X轴）：屈曲、伸展和左、右平移。
纵轴（Y轴）：轴向压缩，轴向牵拉和顺、逆时针旋转。
矢状轴（Z轴）：左、右侧曲段前、后平移。
脊柱的屈曲和伸展运动，在颈、胸、腰段各有特点，就整体脊柱屈曲运动，在最初的50°～60°是腰椎来完成的，并且以下运动节段为主，通过骨盆的前倾还可使向前屈度更为增大。胸段的屈曲作用很小，颈段的屈曲和伸展活动，在下颈段可达100°～110°，全颈段可达120°，而在上颈段只有20°～30°，腰段活动的幅度，随年龄增加而减少。
脊柱的侧弯运动主要活动节段为颈椎和腰椎，胸椎则由于胸廓的影响，活动受到限制。二、脊柱的运动与脊髓的适应
脊柱的伸屈运动是十分复杂的，椎管的形态和容量随脊柱的伸屈运动而改变，在椎管内被硬膜囊包绕的脊髓，亦将随之而有所适应。
脊柱从正直到屈曲时，椎管的容积和长度均增加，此时旋转瞬时轴位于椎管的前缘和后缘被增加到最长位置。反之，脊柱从正直到伸展位时，椎管的容积和长度是下降的，此时，旋转瞬时轴位于椎管的前、后缘被缩减到最短位置。
在正常生理活动范围以内，脊柱的弹性结构和脊髓的弹性能力，使脊髓在椎管内随椎管的长短变化而有所适应。三、脊柱的动力学
脊柱的载荷主要由体重、肌肉活动、韧带产生的预载与外加载荷等因素产生。腰椎在整个脊柱中承载最大，并且是疼痛最易发生的部位，脊柱的动力学主要涉及到运动过程中作用于脊柱的载荷。
提物和携物是外界对脊柱施加载荷的最常见方式，完成这些动作时，影响脊柱载荷的因素主要有：①物体至脊柱运动中心的距离，即重物力臂的长度；②身体上部重量的力臂长度；③物体的重量。减少腰椎载荷的最有效方法就是将所要提起的物体尽量靠近身体，使物体和体重的力臂尽量缩短。
在卧位时，脊柱的负荷最小，椎间盘的负荷也最小，因为此时已不受体重的影响。生物力学研究发现体位与椎间盘尤其是下腰椎椎间盘所受负荷密切相关，假设成人直立位所受负荷为100，则仰卧自然位约为25，侧卧位约为75，坐位约为150，坐位前倾约为250；可见体位的变化对椎间盘所受负荷影响巨大（图2-3-1）。图2-3-1 不同体位下椎间盘负荷变化图
在站立位时，脊柱因椎间盘、纵向韧带和黄韧带等连接结构，使其具有一定的弹性。矢状面生理性曲线也给脊柱带来弹性，所以，脊柱能承受较大载荷的能力。脊柱的任何活动都产生重力的位移，因此也产生力矩的变化，为了保持平衡，肌肉活动是主要抗衡力量，其中骶棘肌、髂腰肌和腹肌为主要的调节肌，骨盆的位置对脊柱的稳定性起重要作用。
在坐位时，腰椎间盘的载荷要比直立位时大，原因是坐位时，骨盆处于向后倾斜的位置，此时腰椎的前凹弧形消失，原在腹侧的重力线则更向前移，增加了力矩。若采用正直的坐位，骨盆前倾，腰椎前凹增加，力矩减少，腰椎的载荷将减少。（曲林涛 高波 纪立杰）参考文献
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脊柱是由椎骨、韧带、脊髓、椎间盘、脑脊液及周围肌肉等组织连接构成的人体中枢支柱，结构复杂，具有静力学、动力学特点及保护性功能。脊柱具有支撑、平衡和传导头、躯干及上肢重量及附加重力的作用，能吸收作用于脊柱的应力及震荡，并能做较大的屈、伸、侧屈和旋转运动，有利于从事各种活动的功能。脊柱同时具有保护脊髓、胸腔及腹腔中的脏器，并有产生红细胞的功能。第一节 脊椎骨的构成
脊椎骨在幼年时有33块，即颈椎7块、胸椎12块、腰椎5块、骶椎5块、尾椎4块。成年后，骶椎和尾椎分别融合成1块，即骶骨1块、尾骨1块，故成人椎骨共26块。有时成人第1、2骶椎未能融合；有时第一骶椎可移行为腰椎即骶椎腰化或第5腰椎一侧或两侧横突与第一骶椎相连接可移行为骶椎即腰椎骶化。椎骨是由椎体、椎弓和由椎弓伸出的7个突起构成，各椎骨上下由多数椎间盘及韧带相连接，形成一骨链性中轴支柱（图3-1-1）。图3-1-1 脊柱前后侧三面观全貌一、颈椎
颈椎由7节椎骨组成，第一颈椎无椎体，又称寰椎。分前弓、后弓和两个侧块。前弓短，前方有小隆起称前结节，后面有圆形的关节面称齿凹，与枢椎齿尖相关节；后弓长，后方正中小隆起称后结节。后弓与侧块连接处的上面有深沟称椎动脉沟，内有椎动脉和枕下神经通过，此沟有时为一弓形骨片覆盖成孔和短管；侧块为寰椎两侧的宽大部分，上面有肾形的上关节面，与枕骨髁形成寰枕关节，下面有圆形的下关节面，与枢椎上关节面相关节，侧块内面有一粗糙的结节，为齿突横韧带附着处。横突短小，根部有横突孔，末端不分叉（图3-1-2）。图3-1-2 寰椎上面观1.前结节 2.前弓 3.椎孔4.侧块 5.后弓 6.后结节 7.横突孔 8.横突 9.上关节面
第2颈椎椎体上面有齿突，寰椎绕齿突做旋转运动又称枢椎。齿突可分三部分，其游离端膨大处为头，下方较细部分为颈，枢椎和两侧上关节突之间部分为基部。枢椎齿突与椎体间在少年时有软骨板，随年龄增长而骨化，至青壮年时呈软骨岛形式存在，老年则完全骨化呈骶线。以软骨板或软骨岛至齿突尖端长度平均为19mm，软骨板或软骨岛至第2颈椎椎体下面的长度平均为9mm，故由第2颈椎椎体下面至齿突尖的长度，其上2／3为齿突，下1／3为枢椎体（图3-1-3）。
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