内容提示：人工颈椎间盘结构、材料及体外生物力学的研究进展

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运动学研究脊柱在无载荷状态下嘚运动状况；而生物力学则是研究脊柱与载荷之间相互作用的机械反应生物力学因素在脊柱疾患的发病机制巾具有十分重要的意义，颈椎上接颅底下与相对的胸椎相连，椎间盘相对较厚推板不相重叠，是脊柱活动范围最大的部分其结构上的特殊性决定了生物力学功能上的特殊性。颈椎的基本生物力学功能是：①载荷的传递；②三维空间的生理活动；③保护颈脊髓颈椎椎体、关节突关节、椎间盘及其韧带是内在的稳定因素，颈周围的各组肌肉是外在的稳定因素但也都是完成颈椎生物力学的因素。 近年来随着对颈椎疾病和损伤发苼机制研究的不断深入，医学影像诊断技术、颈椎内固定材料及技术的不断进步各种外科治疗手段发展迅速。在临床实际工作中’准确判断颈椎的稳定性、选择合适的治疗手段及内固定材料已经成为临床医师诊治颈椎伤病成功与否的关键因素之一。这就要求脊柱外科医師郡必须了充分理解和掌握颈椎的生物力学原理包括正常生理条件下和载荷状态下的运动学、载荷状态下的生物力学，病变、损伤以及減压、融合和内固定手术对颈椎生物力学稳定性的影响 第一节 基本概念 掌握与颈椎损伤有关的生物力学基本概念，有助于聊解颈椎损伤嘚机制对患者做出准确评估和治疗，有效地预防这类损伤的发生；提醒临床医生发现可疑的损伤；有利于从影像学检查结果更好地进荇鉴别诊断。与颈椎损伤有关的生物力学概念有： 1载荷的大小 载荷的大小是造成颈椎即刻稳定性丧失和疲劳性失败的重要因素即刻稳定性丧失是由一次载荷周期造成的；疲劳性失败是由多次载荷周期引起结构破裂不断积聚而产生。在合理的日i间内引起的疲劳损伤的最低载荷就称为疲劳极限疲劳曲线可记录疲劳过程，载荷积累可导致疲劳性失败超过疲劳极限的载荷越多，引起失败的载荷周期越小 Ⅱ 2载荷率 载荷率的改变是影响损伤类型和其严重程度的主要因素，黏弹性又决定了载荷率的大小所谓黏弹性是指物体对载荷率或变形敏感的時间依赖性，主要表现为蠕变和松弛蠕变系指在一段时间内在载荷持续作用下所导致的持续变形，也就是变形的程度因时间而变化松弛则为材料受载荷后变形到达一定程度时应力或载荷随时间而减低。骨、韧带、肌腱和骨骼肌具有黏弹性黏弹性行为的应力一应变曲线依赖于载荷率。载荷率越大应力应变曲线越陡。反映载荷率增加的应力ˉ应变lIll线在骨、韧带k肌腱和骨骼肌是各不相同的在颈椎，剁l向嘚压缩载荷率增加单节段椎体骨折的可能性而作用于颈椎分散载荷导致多节段椎骨与韧带损伤。交通事故中对头前方吸能材料的撞击增加了脊柱受载荷的时间有效地减低了载荷率，使瞬间撞击力减小但并不减小转移到颈部的总能量。在一些情况下头、颈部的偏转可使载荷分散至肩部或胸部。但吸能材料有控制颅骨受撞击的特性防止颅骨偏离载荷力线。如头或脊柱功能单位的姿势被固定虽然使其結构破坏的能量增高，但与非区定标本相比其损伤程度也增加。 在载荷不变情况下移位越多，引起的颈椎损伤越重限制躯干运动对預防损伤有重要意义，在汽车座位上头垫和安今带的使用明显减少了严重颈椎损伤的发生率运动平面与其轴线垂线的交点就是物体的瞬間旋转轴线，不同的瞬间旋转轴线引起不同的损伤类型McLain等研究发现，以l椎体前方为旋转轴后方软组织破坏早于纤维环的破坏，而不造荿骨折相反，C10lYel1等用椎体中部中央为旋转轴在属曲运动时标本的稳定性破坏，椎间盘损害但没有椎体楔形骨折。 载荷方向在损伤机制Φ起重要作用在单平面分析或多平面分析中发现，大部分颈椎损伤是由同一平面上的暴力引起但在同一平面上的载荷与运动不能充分解释颈椎损伤发生的多样性。脊柱运动方式分为两种：旋转运动（角度运动）和平移运动（线性运动）两种运动都可用三维坐标系来表礻，具有6个自由度（图3一1）在临床上，通常以沿x轴的旋转运动代表脊柱的伸屈运动；沿y轴的旋转运动代表轴性旋转；沿z轴旋转代表侧屈運动而在临床上看到11CJ平移运动通常是椎间关节的前后脱位、侧方剪切移位和垂直脱位及压缩变形。 5载荷点 研究发现作用于颅项后方的垂直暴力引起过伸性骨折，作用于颅顶前方可引起屈曲性损伤载荷点在前后方向上较小范围内（lcm）的变化可产生的骨折有很大的差别。當载荷作用于标ffi（；C））＇（fig1t.b＇H姑标济的损伤程度最低；当作用于标本几何中心前方lcm时，造成后方结构严重损伤和属山性不稳；如当载荷作用于标本几何中心后方lcm日刂造成前方结构的严重损伤和伸展性不稳◇ 由于头、颈部的偏转，非轴向载荷中的部分可分散作用于肩部而不是头、颈部。 6功能单位 脊柱由相似的基本运动单位构成此单位可独立进行研究，有时称为脊柱功能单位（functional spinal unltFSU）。FSU由相邻两节椎骨囷连接此椎骨的椎间盘和韧带构成两节椎骨由后方的关节突关节和前方的椎间盘关节连接，并包括相应的前、后纵韧带和推弓间韧带此关节和韧带高度特异化以适应脊柱基本生物力学功能。FSU是能够显示与整个脊柱相似的生物力学特性的最小功能单位但和在人体内的状態有一定的差别。脊柱的生物力学研究和所获得的参数大多数是以FSU为基础。 7头与脊柱姿势 在对人和牛脊柱标本研究中发现头和颈椎的姿势与载荷条件可造成颈椎在遭受撞击后产生前属、扭转和后伸活动。轴向中心施加载荷后突然变形就会发生扭转当颈椎弧度变直或与軸向载荷存在线性关系J，l易于发生扭转这与颈椎在弯曲状态时明显不同，弯曲时在载荷作用下可明显造成前凸或后凸而不发生扭转。根据载荷作用点与作用方向的不同脊柱发生不同的反应，如扭转或弯曲 头部前屈，消除颈椎的正常前凸时在轴向载荷作用下可产生嘚轴向变形最小，理论上减小了周围肌肉、韧带分散载荷的作用当颈椎弧度变直时，大量的载荷能量被脊柱吸收苜到其发生扭转，其吸收的能量迅速地向周围软组织分散在屈曲或伸展位时，发生骨折的载荷较中立位时小得多许多研究表明，弧度变直的颈椎可承载和抵挡的轴向载荷最高临床上，多数损伤发生在跳水者进入水池底部时头呈前屈位，在与池底撞击时发生颈椎压缩或爆裂骨折椎小关節脱位。相反如跳水者头部呈后伸位时，导致面部损伤也有同时合并严重颈椎损伤的报告，但发生率较低 8脊柱运动的耦合（共轭）現象 尽管脊柱的运动方式种类较多，但它们之间存在着某些特殊的关联称为耦合现象。耦合现象是指同时发生在同一轴上flCJ平移和旋转活動或指在一个轴上的旋转或平移必然同时伴有另一轴的旋转或平移运动的现象，例如脊柱的侧属必然伴有脊柱的旋转（H 3ˉ2）IE常时脊柱茬各方向上的运动均有其固定的耦合运动。一般来说耦合的继发运动范围要小于原发运动，但有时也可大于原发运动病理情况下，耦匼运动的方式和运动量将 会发生一系列改变 9损伤部位脊柱的解剖和结构特性 当载荷作用时，颈椎frfC剖和结构的特性可明显影响骨折的类型 随年龄增加，骨的矿物质含量呈线性下降男、女之间的下降率是不一样的，但在相同的年龄女性的矿物质含量比男性少。少量骨组織的丢失很大程度上影响了骨的强度使骨强度下降，如骨组织减少25％椎体强度可减少50％。保持骨矿物质含量可预防骨质疏松性骨折的發生尽管在颈椎中不常发生。在衰老与软组织特性变化之间的关系己有大量的研究由于衰老，软组织退变使其强度变弱，低能量的創伤就可引起损伤在脊柱上，黄韧带在细胞水平的改变是细胞减少弹性纤维碎片增多。生物力学方面老年人的黄韧带弹性模量降低∫，张力也降低容易折屈和缩短，突人椎管发生脊髓压迫黄韧带变性产生的脊髓压迫现象已经引起临床医学的高度重视。在退变条件丅椎间盘变性，弹性降低逐渐丧失吸收能量和分布应力的能力，抗载荷、扭曲能力的降低容易发生纤维环破裂和髓核脱出。 关于颈椎生物力学的大多数信息都可以从柔性实验中获得柔性实验利用尸体标本巾两个或两个以上的推体节段，去除肌肉组织而不损伤韧带忣骨骼结构。将扭转负荷、线性负荷或者混合负荷加载于被测试的脊柱节段测量脊柱运动的各项数值。在一次柔性测试中可以同时获嘚几项生物力学指标。分析载荷ˉ形变反应曲线可以获得各种生物力学参数，例如刚度（stiffness）、柔度（fiexibility）、运动范围（l＇ange of10tation）所有这些参数茬脊柱的不同节段都各不相同，其中某些参数可以比较敏感地反映山脊柱的稳定程度到目前为止，这利∫柔性实验研究还只能在尸体标夲上进行但从这种离体的柔性试验中测得的各项参数可以反映各种关节和韧带结构对脊柱运动的影响。 11 颈椎的载荷一形变反应 从柔性实驗中获得的载荷｜形变曲线表现了颈椎运动的独特方式分析载荷ˉ形变曲线可以获得脊柱的刚度、柔度、运动范围（ROM）、中性区（NZ）、彈性区（EZ）等各种重要参数。 柔度是一定载荷下脊柱形变的总量用于表示脊柱的柔韧性，可以用载荷ˉ形变曲线中斜率的倒数表示。刚度正好与柔度相反，它表示脊柱抵抗形变的能力。运动范围（ROM）的定义是最大载荷作用时脊柱位置与中立位之间运动节段的位移末小即為中性区（NZ）和弹性区（EZ）之和。所谓中立位（即休息位）指的是脊柱在关节所承受的应力最小肌肉维持空间体位时所用力量最小的一種状态。在图表中中立位应位于两侧中性区的中点。中性区（NZ〉是ROM中的一点此时脊柱韧带最为松弛，以较小的力量即可产生较大的椎體活动反映在载荷一形变曲线上，是载荷为零的一段J单性区（EZ）是载荷。形变曲线巾最陡的一段位于ROM的边缘，此处韧带变得紧张硬度增加，对任何进一步的运动都将作出抵抗弹性系数可在弹性区内测得。在生理状态下将B0M分为NZ和EZ两个部分似乎没什么价值，但是這些指数在脊柱损伤和不稳时将变得较为敏感。病理条件下EZ和NZ容易鉴别，因此这些术语对于判断脊柱的稳定性有着重要意义。 第二节 頸椎运动学不g临床不稳症 一、颈椎运动学 l 根据功能和解剖特点颈椎可分为￣L颈椎（枕一寰ˉ枢复合体）与下颈椎（颈2～7〉两部分。 （一）枕ˉ寰ˉ枢复合体 该复合体是人类中轴骨骼系统中最复杂的关节，为颅骨与典型1｛I间关节之间的转移部分其生物力学上也有独特的特點。 1活动幅度 枕寰和寰枢关节均有屈伸运动其中枕寰的平均屈伸范围约为lj.q°，寰枢约为10°。两者结合使枕一寰一枢复合体的总屈伸范围为23 4°。 多数人认为轴性旋转只发生在寰枢关节，枕骨关节而在矢状而上拱起而与寰椎的环状关节面相嵌合从而阻止了旋转动作。临床￣L利鼡枕寰关节没有轴性旋转这一特点通过拍摄标准的颅骨侧位片即可获得真正的寰椎侧位像，并以此来判定枕寰之间或寰枢之间有无关系異常但Wolth（1980年）却认为枕寰之间具有平均3.22°的轴性旋转。 与枕寰关节相反，寰枢问的轴性旋转范围相当大这同样可用关节面的几何形状來解释。其旋转活动的代表值为旬°，相当于颈椎全部轴性旋转度的40％～50％其余的50％～60％由下颈段提｛jt。寰枢间的巨大旋转度给临床带來不少问题当头部扭转时，对侧寰椎相对于枢椎前移而可能导致其间的椎动脉拉伸、狭窄。扭转30°日司刈狈刂椎动脉首先受累，至45°n団同侧椎动脉也开始扭曲当双侧血流均受影响时，将诱发后颅凹血流减少的征象这利Ⅱ清况可见子体操、颈部牵引和推拿时。 对枕一寰一枢复合体的侧屈活动幅度争论较大一般认为枕寰为7.8°，而寰枢关节无侧屈活动。研究发现颈部作侧属动作时，寰枢之间将发生旋转，旋转到一定程度后又出现两者之间的侧向平移。因而认为在枕一寰一枢复合体中寰椎还具有半月板样作用。 枕ˉ寰ˉ枢复合体之间的平移活动很小。枕寰间 ￥移为Uˇl lll】ll∶超过ltttttt者为病理性寰枢之间的前后平移较大，成人为2 5mm∶儿童为4mm一般认为大于3mtn者需考虑横韧带断裂。至於寰枢的侧向平移多数人认为只 有在做侧属和轴性旋转时才会发生，大于4mm者可视为异常 2共轭特征 共轭现象是指同时发生在同一轴上的岼移和旋转活动，或指在一个轴⊥的旋转或平移必然同时伴有另一轴的旋转或平移运动的现象例如脊柱的侧属必然伴有脊柱的旋转。正瑺时脊柱在各方向上的运动均有其固定的共轭运动病理情况下，共轭运动的方式和运动量均可能发生改变一般认为寰枢关节有显著的囲轭现象，多数学者观察到寰椎在纵轴上的轴性旋转总伴有纵轴方向上的平移认为这与该关节的双凸形状和齿突的方向有关。 3瞬间旋转軸 远在1个世纪以前Henke即确定枕寰关节在矢状面上活动的瞬时旋转轴（JAR）位于齿突顶端以上2～3cm处。由于枕寰关节的轴性旋转很小或不存在洇此也就不存在该活动的IAR问题。 对于寰枢关节矢状面屈伸运动的IΛR位于齿突的中1／3处，而轴性旋转的IAR位于枢稚的中部 （二）下颈椎 颈2～7在解剖学和运动学上与枕ˉ寰ˉ枢复合体有明显不同。 I 颈97三维活动幅度（表3一1） fi3·1 颈椎伸屈、侧弯及旋转活动度 年龄对活动度的影响相當大，有人认为即使在青年人中也是如此研究发现年龄与活动度里反比，年龄增大活动度减小。单独一个间隙狭窄对下颈椎的总体活動影响不大只有多个间隙均狭窄时才会影响活动度。 下颈椎屈伸活动主要是竹：中段颈5一6活动度最大，特别是在欠状面上侧屈与旋轉活动则是愈往 下愈小。II＾⒖和颈67在半屈ˉ中立ˉ半伸范围内的活动度明显大于颈3一4和颈4～5，而这一活动范围恰好在日常生活中使用最哆这或许可为颈5～6与颈“～7退行性改变发生最早、最重提供一个解释。 根据下颈椎活动幅度可刈颈椎稳定性作出评定下颈椎前后方向仩的平移上限，直接测量为2 7mln放射学测量为3，5mm因此，如在侧位Ⅹ线中测量到下颈椎前后方向的椎间平移大于3 5mm即可认为该段颈椎失稳。White等采用牵伸试验来测量轴性位移牵引力为1／3体重时如椎间隙增加1 ？mm以上者为阳性但在牵引中应严密观察神经症状，以免发生意外 2共軛特征 在下颈椎，侧属时棘突转向凸侧例如作头向左的侧属活动时，棘突必然同日1转向右侧这种共轭现象对了解颈椎小关节脱位有重偠意义。当外伤暴力导致关节超越正常活动范围时即生理性侧屈与轴性旋转的共轭活动幅度被超越时，将使一侧小关节突过分移向尾侧另一侧小关节突过分移向头侧并致单侧小关节脱位。详细分析与了解这一过程对整复单侧小关节脱位很有帮助。不同平面侧屈时所伴隨的轴性旋转角度如下：颈2每侧屈3°，伴有2°旋转；颈7每侧屈1.5°，伴1°轴性旋转。从颈2到颈7伴随侧属的轴性旋转度越来越小，这与小关節面的倾斜度自上而下逐渐增加有关 3瞬时旋转轴 虽有不少研究报道，但由于所用方法不同等原因结果很不一致，可能的位置包括下一鄰稚的椎体、椎体＋：；I：＼、椎间盘以及髓核有人认为各活动节段的TAR不在同一相应部位，颈2在冠状面上活动的IAR位手下一邻椎椎体的后丅部分然后自上而下JAR有向前向上移动的趋势，颈°的TAR位于下一邻椎椎体的前上部分 二、上颈帷不稳定 寰枕关节和寰枢关节的稳定性取決于解剖结构的完整性。评价不稳定首先应仔细的回顾患者的主诉和病史高质量的颈椎放射学检查包括侧位X线片、开口齿突位置摄像、側位过伸过屈位和（或）CT扫描和重建对确定临床不稳定是十分必要的。 评价上颈椎不稳定各种放射学标准已经明确（表3ˉ2）上颈椎不稳萣的情况包括枕颈脱位、颅底凹陷以及寰枕关节和寰枢关节的旋转和前后位不稳定。 表3·2 枕骨寰榷·枢椎不稳定标准 ＞8° 枕骨一寰椎向┅侧轴向旋转 ＞11nm 枕骨一寰推前后移位 ＞？mln 寰析1.一枢椎过牵（总向右和向左）＞45° 寰椎一枢推向一侧勾＂向旋转 ＞4lnn1 寰椎枢摊前寰齿问Ⅱ巨 ＜13ln111 寰椎。枢椎后寰齿间距 寰枕脱位包括轴向、向前或向后脱位确定寰枕关节脱位通常测量齿突ˉ颅穴（枕骨大孔前缘中心点）间距和Polvel比率。正常情况下齿突尖到颅穴的距离在成人小于5mm儿童小于10mm。如果增加提示可能存在轴向脱位Powel比率是：颅穴到寰椎后弓的距离除以颅后點到寰推前弓的距离（图3一3）。PolYel比率是用来确定寰枕关节有无前后肥位比值大于l.0提示前脱位，如果除外后脱位的情况比值小于l.0是正常嘚，比值最小达到0.7包可以是正常的；同时在病理情况下齿突或寰椎前弓骨折和枕骨大孔先天性狭窄比值也可小于l.0。其他诊断不稳定的标准包括在伸屈位片上齿突尖到顾穴的前后移劫超过1 0mmCT图像上向一侧旋转超i；J8°等＾ 颅底凹陷表示垂直或压缩不稳定，颅底凹陷最常出现在風湿性关节炎患者但也常出现在转移性肿瘤和创伤，众多的颅底骨性标志被作为测量颅底凹陷的参考线（图3一4）由于顾底有很多的骨性阴影，确定有无颅底凹陷需要行上颈椎侧位断层X线检查或CT扫描图像重建 寰枢椎不稳定包括前后位和旋转不稳定，AADI成人超过3mm儿童超过4mm提示限制前移位的结构损伤，后寰齿间距小于13mm也代表前方向的不稳定后移位是少见的，但齿突骨折和先天性畸形可引起也可为寰椎前弓缺陷或者齿突被肿瘤或感染破坏引起。 寰枢椎旋转脱位可能是单侧向前、单侧向后或单侧联合向前或向后寰椎旋转以及缺乏解剖学限淛决定了旋转脱位的类型，单侧向前或向后的寰枢椎脱位旋转轴总是在围绕以对侧关节突关节为巾心轴的旋转。 前脱位比后脱位更常见这通常是关节炎或感染削弱或破坏了横韧带和关节囊的结果，后脱位通常是齿突先天性或获得性缺陷的结果单侧向前和后脱位出现时┅侧侧块向前或向后移动，由于关节囊韧带双侧破坏齿突成为旋转轴。如果齿突、覆膜和横韧带完好关节仍能保持稳定 三、下颈椎不穩定 下颈椎不稳定多是由创伤、退变、获得性或手术后引起。了解解剖在脊柱功能单元中的地位对理解下颈椎不稳定是关键的。 评价颈椎创伤需要知道创伤机制和详细的神经系统检查对患者有屈出损伤的病史，同时影像学显示棘突间距增宽、关节突关节半脱位、椎体压縮性骨折和失去正常的前屈就可确定存在下颈椎不稳定。White和Panjabi为了诊断中、下颈椎不稳定提出了一个带评分系统（表3¨3）在诊断不稳定時综合了解剖学、放射学、神经学和生理学标准，该标准不是判定患者是否需要手术而是对不稳定者给予适当的治疗，直到颈椎稳定 退变性和手术后不稳出现的过程很慢，除了急性颈椎创伤症状一般较轻「Fl，m性关节炎侵蚀关节突并且损害关节囊和支持韧带可导致典型的脱位；切除椎板和关节突能导致椎板切除术后前屈畸 形，并可导致脊髓受压；川中瘤浸润椎体引起的病理性骨折也可导致前属畸形囷脊髓或神经根损伤。然而明白解剖结构和基本的病程，能帮助临床上正确鉴别有不稳症状的患者并给予恰当的治疗。 表3·3 中、下颈椎临床不稳定标准 前结构破坏或无功能 后纬构破坏或无功能 仲展试验阳性 放射学标准 A属曲伸展位X线片 l矢状面前后移位＞3 51nlll或20％ 2矢状而旋转＞20° 或 B x线丿十测量 1矢状面前后移位＞3 Slnlll或2070 2相刘矢状面成角＞II° 椎间盘异常狭窄 椎管狭窄 l矢状径（13lnll］ 2 Pav10v比值＜0.8 脊髓损伤 神经根损伤 预期负重时存在危险 第三节 颈椎损伤B勺生物力学 一、上 颈 椎 1 枕骨骨折 Adelson禾口Montcsano报告6例 枕骨髁骨折并刈枕骨骨折进行了分类。分为三类：I型枕骨髁撞击性骨折；Ⅱ型，枕骨髁骨折伴颅底骨折；Ⅲ型枕骨髁撕裂性骨折。 I型、Ⅱ型损伤机制为压缩所致Ⅲ型是前后方移动，轴向旋转和侧方弯曲忣复合暴力所致I型、Ⅱ型是稳定的，Ⅲ型由于翼状韧带附着处枕骨髁撕裂性骨折而翼状韧带对维持枕骨ˉ寰椎复合体的稳定性非常重要，故认为是不稳定的。 2寰枕脱位 儿童多见，因儿童寰枕连接处较成人更加不稳易于受损伤。另外高速行进的车辆肇事和高处坠落伤昰成人寰枕脱位的常见原因。头面部遭受突然的撞击而颈部与躯干的惯性继续向前，可能在枕骨和寰稚连接处造成剪切作用导致寰枕關节脱位。临床上寰枕前脱位不多见可能因暴力骤停后肌肉猛烈收缩而复位，致临床上Ⅹ线片查不出 3寰椎骨折 寰椎椎弓骨折被认为是軸向压缩或过伸性损伤致寰椎后弓垂直方向上的压缩所致。枕骨髁与枢椎棘突挤压可引起寰椎后弓骨折在颈l颈a的标本上施加轴向载荷可慥成寰椎后弓骨折。头后仲时枢椎侧块充当损伤部位的支点，使寰椎后弓向尾侧分离因寰椎后弓为最细的部位，其两侧有椎动脉通过洏起固定作用因而其惯性最小，更易于损伤 4. Jeffelson骨折 典型的Jeffelson骨折是寰椎前、后弓双骨折，很少见由于暴力作用的大小、方向和损伤瞬间傷者头颈部的姿势不同，造成了寰椎骨折的多样性自上而下脚传导暴力已经被公认为是造成寰椎骨折的重要原因。当暴力作用到头顶后通过枕骨两髁分别向后到达寰推两侧块的关节面。由于枢椎两侧块作为＇｀体纵轴对抗这种冲击暴力致使寰推介于两外力之间，就可能导致寰椎前后弓与其侧块连接处的薄弱带发生骨折Jeffelson骨折合并齿突骨折少见，Adelsn报道一组32例齿突Ⅱ型（齿突底部）骨折仅1例寰椎骨折。匼并横韧带断裂则更少见而寰椎无骨折的单纯横韧带断裂者较多。 5寰椎横韧带断裂 横韧带附着于寰椎两侧侧块前方并与其前弓共同构荿骨纤维结构，包绕并限制齿突过度活动保持寰枢椎稳定。横韧带损伤是一种严重损伤可在损伤时发生寰椎前移，常伴有脊髓损伤嚴重者会立即致命。损伤机制通常是头颅部遭受突然属山作用所致研究表明，头部过度属曲时头部的动能主要集中在横韧带上，齿突恰好 在其中央形成一种切割外力，迕成横韧带断裂另÷种损伤机制，见于寰椎爆裂性骨折，L。，垂直暴力作用，使寰椎侧块和椎弓骨折段分离移位造成横韧带撕裂。 6寰枢关节脱位 寰枢关节脱位是上颈椎最常见的严重损伤，若未及时治疗其脱位程度常进行性加重，导致脊髓高位受压而危及生命由于潜在危险性大，应积极治疗 头部旋转运动的50％发生在寰枢关节，它不但运动灵活且周田有许i多韧带连接枕骨、寰椎、枢椎及其他颈椎。头部过度属山时头部的动能主要集中在横韧带上，齿突恰好在其中央形成一种切割外力，造成横韧帶断裂另一种损伤机制，见于寰椎爆裂性骨折即垂直暴力作用，使寰椎侧块和推弓骨折段分离移位造成横韧带撕裂横韧带附着于寰椎侧块前方，并与其前弓共同构成骨纤维结构包绕并限制齿突过度活动，保持寰、枢椎稳定当横韧带损伤或断裂时即可出现寰一枢关節的脱位或半脱位。这是一种严重损伤常伴有脊髓损伤，严重者会立即致命 ｜ 7寰枢旋转脱位与固定 是以特发性斜颈，头颈部僵直与旋轉受限为临床表现以齿突与寰椎侧块相对应关系变化为X线特征的一种病变，常由于临床上忽视而被误诊本病的发生机制有多种学说，其巾以感染和创伤学说为多数学者接受上呼吸道感染可发生寰枢关节充血性脱位导致所联系的韧带自其附着处撕脱，并造成脱位从创傷角度看，弓⒈起齿突骨折及寰、枢椎损伤而致寰枢关节脱位已经众所周知但最多的是轻微创伤，并不引起＇骨性损伤而致寰椎横韧帶、翼状韧带撕裂，形成寰枢关节不槔不管是创伤，还是感染关节囊有滑液渗出、肿胀和肌肉痉挛，长时间不能恢复正常解剖关系導致韧带和关节囊在异常位置上发生孪缩就形成了旋转脱位与固定。 齿突骨折在成人的颈椎损伤中占10％～15％尽管儿童颈椎损伤并不常见，但齿突骨折所占比例却相当高Λ△hoff在生物力学实验H日，分别对寰枢关节施加过屈、过仲及水平剪切等载荷结果均未造成齿突骨折。洇此他认为前后方向的外力主要引起韧带结构的破坏或Jeffelsoil骨折，而不引起齿突骨折研究还表明，引起齿突骨折不同类烈的载荷量由小到夶依次为：水平剪切加轴向压缩、来自侧前方或后方与矢状面呈45°的打击及与矢状而i呈垂直的侧方打击。因此提出水平剪切与轴向压缩力n饣共同作用是造成齿突骨折的主要机｀邹°Mouladin在实验中加载寰枢稚侧弯造成齿突骨折认为寰椎侧块撞击所产生的剪切力可能起重要作用。枢椎侧块骨折的损伤机制与寰推推弓骨折基本坏目似垂直压缩和侧方属曲为其主要暴力方式。Claig和Hodgson描述了9例单侧枢稚侧块骨折其中？.例伴囿齿突骨折骨折发生在冠状面或矢状面上，可伴有侧块前外侧方的压缩寰枢椎中立位时，来自侧方的暴力作用下引起矢状面骨折寰樞椎旋转位∏1，来自侧方的暴力作用下引起冠状而骨折 9枢椎椎弓骨折（I］angman骨折） 枢椎椎弓骨折（FJang］Dan骨折）后，两骨折段分离椎体可发苼脱位，故又称之为“创伤性枢椎滑脱”枢椎作为整个枕颈复合体与下位颈椎的连接部，在脊柱的生物力学功能方面有很重要的意义其中柱较为薄弱，上关节突靠前下关节突靠后，两关节突之间为ˉ狭窄的骨质结构，称为峡部，其间又有一椎动脉孔穿过，在解剖上属于一个薄弱点。从生物力学观点看，一个轴向的压力从上到下呈漏斗状到枢推平面合为一条力线，通过峡部一个伸展力量作用于齿突产苼一个集中点，迫使它在矢状面上绕X轴旋转这个力依靠两个力平衡：一边是张力，作用于前纵韧带、椎间盘和后纵韧带；另一边是压力作用于颈2～3的小关节突关节。这两个相等和相对的力产生了一个平衡点位于枢椎上、下关节突之间的峡部是解剖上的薄弱处，当应力超出其极限时将导致骨折。 主要的损伤机制有：①超伸展外力是枢椎椎弓骨折的一个主要损伤机制②绞刑中使用颏下绳结的机制。已經有大量研究证实这种损伤称为Hangman骨折，骨折发生在侧块最前面的部分或进入椎弓根伴有前纵韧带、椎间盘和后纵韧带的断裂。其损伤機制是过仲加上突然和猛烈的牵拉暴力造成颅、颈分离，即枢椎椎体和颅寰结构作为一个整体向上分离后方的枢椎后结构与颈3的连接仍完整，常造成脊髓断裂并立员u死亡③在车祸或跳水事故中，损伤机制为过仲和轴向压缩暴力过仲是由于身体前冲，前额撞击在倾斜嘚车窗玻璃或游泳池底所致④屈曲损伤可能1｛ Hangman骨折的原因，但这种情况很少 实际L，枢椎椎亭胃拼其损伤的各种外力组合依据涉及的具體暴力矢量而定包括暴力的大小、方向、作用点及作用时间。总的来说暴力到达时脊柱各结构的位置，特殊患者其脊柱结构的独特的仂学 特征都决定了特别的损伤、破坏的结构部位和移位程度当观察到创伤性枢稚前脱位时，X轴的弯曲是致伤暴力的主要部位而最可能涉及的机制是过伸性暴力。 二、中、下颈帷 l单侧关节突关节脱位 单侧关节突关节脱位是较为常见的颈椎损伤通常是由于屈曲和旋转暴力協同作用造成某一侧关节突关节脱位或交锁。其损伤与屈曲性损伤相似只是在头顶部撞击地面或重物打击头顶部时，使颈部属曲并伴一側旋转当屈曲与旋转外力同时作用于颈椎时，以椎间盘偏后为轴心一侧的上颈椎下关节突向后旋转，而另一侧下关节突向前方滑动並越过共下位颈椎的上关节突至其前方，形成“交锁”现象 多见于高处跌落头顶部撞击地面，或重物直接打击致枕部受到属曲性暴力莋用。也发生在乘坐高速行驶的车辆骤然刹车头颈部因惯性作用而猛烈属曲等暴力形式。当头颈部承受屈曲暴力时颈椎活动单位的支點位于椎间盘中央偏后部。由于小关节突关节平面平坦且与水平面呈45°交角，骤然屈曲的外力，引起上位颈椎的下关节突将关节囊撕裂而向后上方翘起。随着外力的惯性与头颅的重力作用，使已移位的下关节突继续向前滑动移位整个上位椎体也随着前移。作用力消失后洇颈部肌肉收缩作用呈弹性固定。如果上、下关节突关节相互依托形成顶对顶，即为“栖息”状态；如果上位椎体的下关节突越过了下位推体的上关节突形成了小关节突关节背对背的形态，即所谓的“交锁”状态 3颈椎压缩性骨折 当垂直外力作用下，上、下颈椎的终板楿互挤压致受压缩力大的椎体前部皮质变薄，随之受累椎体的前缘骨松质也同时被压缩变窄椎体垂直高度将减小。除椎体受压骨折外后结构1lcJ小关节也可能发生骨折。由于脊柱后结构承受张应力后韧带复合也常发生撕裂。如果压缩骨折的椎体仅限于椎体前部则椎管形态不会发生改变，脊髓也极少受到损伤；若合并秆L间盘损伤并向椎管方向突出则导致脊髓受压。 4颈椎爆裂性骨折 高处重物坠落打击或囚体从高处跌落头顶部撞击地面是颈椎爆裂性骨折常见的原因颈椎中立位时，突然受到来自垂直方向的暴力打击外力通常白头顶部传遞到枕寰部和下颈椎，可造成寰椎爆裂性骨折暴力自上而下，垂直 通过椎间盘达椎体也可能导致下颈椎椎体爆裂性骨折。骨折片自椎體中央向四周分离移位前、后纵韧带同时破裂。 5棘突骨折 以颈6.和胸〗棘突骨折多见，该骨折常见于铲土I和矿工故又称为“铲土工”·骨＇折。其损伤是由于颈椎过屈所致。当头顶部被重物打击或引起颈椎猛烈属｜山H｛在力作用点之下的棘突和肌肉发生强烈的对抗牵拉，目u可造成棘突撕脱骨折当人处于挥动铁铲时，突然、猛烈的用力使肩部肌肉剧烈收缩并与斜方肌形成不协同的收缩，引起棘突骨折骨折多为一个棘突，有时为两个棘突 6挥鞭样损伤 大多见于高速行驶的车辆急刹车或撞车时。由于惯性作用颜面部等部位遭受来自前方的撞击而使头颈部向后过度仰仲，瞬间头颈部又向前属易使前纵韧带断裂，脊髓嵌夹于突然前凸内陷的黄i列带与前方·Pt±管壁或后突的椎间盘之中，这种对冲性压力，最后集中到脊髓中央管处以致脊髓出血和水肿。许多模拟挥鞭样损伤的实验研究发现最常见的损伤是椎间盘撕裂和前纵韧带损伤，其发生率为90％l＇ay10r对105具尸体脊柱进行矢状面解剖发现，其中60例的死因是致命的头部和胸部创伤在过仲性损傷中，96％的死者中见到椎间盘的破坏他将椎间盘的损伤分为三型：I型，椎间盘前缘和软骨板的线性裂口裂口从软骨板浅层开始延伸至纖维环的浅层，前纵韧带完整MRI检查可发现在”加权像上的、与椎体终板平行的高信号。Ⅱ型椎间盘挫仰和突出？Ⅲ型椎间盘与纤维環交接处部分或完全撕裂，常见于儿童在严重损伤中，可有前、后纵韧带中一个或两个同时损伤、脊柱不稳和脊髓损伤其他损伤还包括小关节、脊神经根和推动脉的损伤。Joisson通过对因头颈部外伤而死亡的尸体冷冻标本的研究发现尽管受伤的部位不同，但均有颈椎损伤瑺见的结构损伤是小关节、钩椎关节和椎间盘。 三、颈髓损伤的生物力学 l颈椎损伤与颈髓致伤之间的生物力学关系颈髓损伤多因明显颈椎損伤所致但亦可在无明显颈椎骨折脱位可见的情况下发生。有时颈椎损伤的严重性不能完全反映脊髓损伤的程度颈段脊柱活动范围大，易损伤尤其是下颈段更易合并颈髓损伤◇脊髓由于撞击脱位的椎体、骨刺、脱出的髓核、内皱的黄韧带或后纵韧带而发生损伤。在骨折片、 相互移位的椎体或其他致压物作用下脊髓除承受挤压外力，更重要的是由此所产生的剪力更为直接通常认为颈椎过仲性损伤引起脊髓中央损伤综合征，尤其是老年人更是如此但颈椎属曲性损伤亦可伴有颈髓中央损伤综合征。垂直压缩骨折（可伴屈曲或后仰性损傷）易引起脊髓前部损伤综合征及前中央动脉受损综合征颈椎与颈脊髓损伤并非简单的一致，同样的脊柱骨折脱位可引起不同的脊髓损傷类型椎管的原有状态，如颈椎退行性变、推管狭窄及其他异常改变对脊髓损伤的程度有明显的影响，相对较小的外力可引起较明显嘚脊髓损伤 2颈髓损伤外力与临床表现的关系 颈髓损伤可分为完全性和不完全性，后者可表现为前脊髓损伤综合征、脊髓中央损伤综合征、脊髓半横贯性损伤（BI1yn￣s。quald综合征）和后脊髓损伤综合征等上述综合征可单独存在，亦可相互重叠脊髓震荡是最轻臣在伤后能很快唍全恢复的一种脊髓损伤。由于脊髓的横断面接近于椭圆形外力从前或后方向，尤其从后方作用于脊髓不足以引起脊髓完全横断81，剪仂趋向于集中在脊髓每侧半的中1／3区域在椭圆体内最大剪力位子或接近其自然轴，该处的剪力相当于脊髓承受平均剪力fi｛J 1：3～l.5倍以脊髓中央裂为界，脊髓的两侧半承受相似的剪力当损伤外力小，局部剪力亦小从脊髓横断解剖面看，仅有部分脊髓的前角和痛温觉交叉纖维受累引起单一或数个节段的损害。如果损伤外力较大剪力集中使受累范围扩大，支HE上肢的前角细胞和皮质脊髓束受累接受上肢痛温觉纤维进入脊髓后，上升九个节段交叉上行并位于脊髓深部亦受累明显。而支配下肢运动及接受其痛温觉的传导束则位手脊髓相对周边部分脊髓后索受剪力较小，位置觉及震动觉保留表现为临床上的脊髓中央损伤综合征。随着损伤外力进一步增大承受剪力区域擴大，尤其是外力由前向后则表现为前脊髓损伤综合征。如果损.伤外力继续增大到足以使脊髓产生生理性横断所有脊髓功能丧失，形荿临床上的完全性脊髓损伤 脊髓损伤过程中，扭转外力十分重要伴有明显扭转损伤外力可累及脊髓的后索，但其与痛温觉障碍不成比唎外力斜行作用于脊髓的一侧半并伴旋转即可引起脊髓半横贯性损伤。而脊髓震荡是由间接外力引起脊髓功能的暂时丧失可能是吸收叻致伤外力所致。 3影响颈髓损伤后功能恢复的生物力学因素‘脊髓损伤后功能是否恢复取决于多种因素损伤外力的大小是最主要的决定性因素。脊髓不完全性损伤的功能恢复除取决于损伤外力大小外还与因外力作用后脊髓所承受的各种压迫性因素有关，而这些压迫性因素多位于脊髓的前部是妨碍脊髓功能恢复的主要机械性原因。脊髓的压迫程度、时间与功能恢复间关系的研究表明三者关系密切，随著压力增加和致压时间的延长脊髓功能恢复的可能性减小。合并有明显脊髓损伤时损伤稚节的稳定性对残留脊髓功能的转归有重要的影响，损伤椎节的异常运动可加重脊髓的损伤 第四节 颈椎非急性损 伤的生物力学 除外急性创伤，颈椎还会遭受各种各样病理改变的影响如退行性改变、炎症紊乱、肿瘤生长以及医源性损伤可能导致颈部疼痛、不稳、变形及最终的神经组织受压等非急性损伤。颈椎的退行性改变是受累结构对摩擦和撕裂持续影响的解剖适应其通过骨赘形成和椎间盘高度降低与神经组织拥有的活动性、空间交换来获得稳定。慢性系统性自身免疫反应造成的炎症性紊乱导致特征性解剖改变波及到全身风湿性关节炎是影响颈椎最常见的炎症性疾病。滑膜炎症囷释放的溶骨因子导致颈椎的生物力学性能变化造成不稳颈椎肿瘤通过质量效应或骨破坏影响颈椎的功能。颈椎肿瘤切除或者保守治疗唎如放射治疗后也可造成颈椎不稳在日常活动的复杂的应力和载荷下，颈椎不稳将导致变形稳定依赖于对抗载荷的骨、韧带、肌肉和椎间盘的性质。 一、不稳与非急）性损伤 颈椎的慢性紊乱能够影响活动性和稳定性正 常颈椎的运动学数据来自体内和体外研究。体内研究数据能够帮助区分健康的个体和患有颈椎紊乱的 患者但体内数据转换到体外试验通常是比较困难 的，例如一些不清楚的力矩和不同作鍺定义不同的 中立位相反体外形⒈究数据已经用来解释在不同平 面的运动范围以及建立临床不稳标准。h1010ne）和 Panjabi等提供了在颈椎运动学和刚喥方面的体外¨鎏遢‰皿＆1g1g＿＠jjf.JagJabt等发现最大的屈 曲角度（12.3°）位于C≈C，然而最大的伸展角度 （20 2°）位于C，～C〗在轴向载荷下，最大嘚旋转 （56.7°）在C～C，在侧属力矩下，平均活动度为 .9°，在节段问无明显差异。 在静态放射线片￣口艮容易识别出颈椎的急性不稳。參考体内、外运动学研究数据可以在动力位片上发现颈椎的慢性不稳。上颈椎被韧带牢牢附着根据其形态很容易建立放射学标准。寰椎齿突问前面的距离（AADI）应小于3mm齿突向上的移动可以用McGlegol线来评估。齿突尖的移动超过4 51nm表示枕骨的垂直下陷 在下颈椎，椎间盘的黏弹性囷共轭运动使临床不稳的识别比较困难一个脊柱功能单位（FSU〉在伸屈动力位片上矢状面的旋转超过20°就超出了所有体内和体外研究发现的正常限制，考虑为不稳。一个FSU矢状面活动度与上、下节段比较超过11°也提示不稳。 平移，作为颈椎正常共轭运动的一部分主要发生在C，～C和C，～C水平并且方向向后，其平均值为11.4mm此数值正好在上颈椎脊髓可用的椎管空间（SAC）耐受范围内。相反下颈椎的前、后移位很尛（平均1.2lnm）。考虑到体外前、后移位的最大值是2 7mm以及放射线片的平均放大率为30％Panjabi等提出一个标准，正常矢状面上平移的最大值为3 5mm 伴有退变性颈椎疼痛时定义不稳更困难。退变性节段的活动范围（ROM）正常或下降从体外数据很难判定颈部肌肉的稳定效果。颈部疼痛患者颈蔀肌肉力量可能会对称性减弱女性颈部肌肉力量大约只有男性一半，因此颈部疼痛的发生更频繁理疗可通过调节肌肉系统改善颈椎退變性疾病的疼痛症状。 临床研究显示对患有疼痛和不稳的节段进行临时外固定，可通过准确的关节稳定来减轻疼痛Panjabi引入“中立区（NZ）”概念，定义为一个脊柱节段的运动范围在此范围内较小的作用力就能产生较大的位移。他还通过体外固定节段的载荷ˉ变形曲线来衡量外固定的效果，他发现运动范围在中立区减小最大（69％）全部的ROM只有完好的情况下的39％。这些发现让Palljabi把临床不稳重新定义为“临床不穩是保持椎体间中立区在生理限度内的脊柱稳定系统能力显著减弱并不伴神经功能障碍、明显的变形及疼痛”。中立区在节段间最大並有最大的活动范围。较大的中立区（NZ）屈曲在C，～C之间（4.6°），伸展在C，～C之间，轴向旋转在C～C，之间（39.6°），侧屈在C～C，囷C～C，之间（每个水平4.4°）。 二、畸形与非急性损伤 非急性不稳最终导致颈椎畸形Illt形可能导致脊髓或神经受压并疼痛。颈椎最常发生後凸畸形医源性原因最常见，由于过度去除后路结构引起Pal和Sherk iii实颈椎36％载荷通过椎体和椎间盘传递，64％通过小关节椎板构成闭合环状結构来加强关节突的刚度。破坏后路椎弓／j、关节复合体的完鳖性会导致不稳使承重轴前移。所产生的脊柱后凸需要肌肉持续收缩来维歭颈椎的直立必然发生疲劳和疼痛，增加的载荷负担于椎体和椎间盘上这加速了脊柱退变和骨赘形成，前方骨赘压迫脊髓最终导致颈椎病头晕的发生减压方法不当也会加重后凸畸形。很明显任何已经存在的后凸会显著增加颈椎椎板切除术后发生畸形的危险。术后发苼的后凸畸形在儿童中更加明显载荷从后方结构转移到前杜将压迫软骨终板并最终导致椎体楔形变。 另一个导致颈椎畸形的常见原因是燚性疾病侵蚀导致的慢性不稳⊥颈椎最常见的畸形是寰一枢推向前半脱位，见于45％风湿性关节炎患者寰椎横韧带的组织学特性与关节軟骨相似，所以其在风湿病早期就受到累及寰ˉ齿关节水平的纤维软骨的量提示横韧带一直处于前载荷之下，因此其是上颈椎一个重要的稳定因素。有限元研究发现横韧带刚度下降75％将导致寰枕关节半脱位。随后研究进一步累及翼状韧带和关节囊结果造成寰ˉ枕半脱位加重及严重畸形。 颈椎肿瘤也会导致不确、畸形和神经损伤。对于颈椎肿瘤很难像Ennekifig描述的那样整块切除刖l瘤，因为颈椎椎体非常小衤巾经血管组织非常接近，且需要前、后路联合手术：、在大多数情况下只能进行病灶内或者边缘切除。切除的边缘和肿瘤的侵袭性Xij预后嘚判断很重要＾ 三、非急l哇神经损伤的生物力学 与大量骨和韧带结构的生物力学研究相比关于脊髓和脊神经物理特性的研究非常少。脊髓和vasculal pla的弹性空间相当于原Κ的10％最小（0.0lN）的应力就会使之变形，但进一步牵张需要很大的应力发生断裂时的应力大约为20～30N。作用在脊髓上的变形力能产生压缩、牵张和剪切等多种作用力一个弯曲的力矩将会在脊髓的凸侧产生牵张应力，在凹侧产生压缩应力这些作用仂可以造成局部缺血、细胞损伤以及最终造成神经组织 的永久变性。脊髓的压迫可能是静态或动态的但通常两者共同存在，造成脊髓病變 在一项临床病理研究中，0gin等详细记录了静态脊髓压迫的影响。临床随访脊髓病患者直到其死亡并进行尸检，研究脊髓的病理变化形I究发现，脊髓的受压程度与病理变化的严重程度及临床症状相关静态压迫是椎管容积逐渐减小的结果，它减小了SAC 研究表明高加索囚C，～C；正中矢状面的＇胃～陆直径平均在14 2］um和llnm之间。通常后纵韧带（平均厚度3 Slnln）和黄韧带（平均厚度2 31nln）将有效椎管平均直径减小到12 7lnm鈈同性别之间存在轻微差异，不同种族之间存在较明显的差异据报道亚洲人的颈椎Ill管直径较小。脊髓的直径大约为10mm（8.5～11；51nm）几位作者報道了脊髓能够耐受的晟小椎管直径。前后径小于12lnln将会造成脊fis压迫，并产生症状脊髓病易发生于先天性颈椎管狄窄患者，在这利〃情況下脊椎退变造成的进一步狭窄将导致脊髓受压Pavl。v比值（椎管宽度与椎体宽度的比值）正常为1比值小于0.8意味着椎管狭窄，脊髓损伤的危险J曾加与下颈椎相比，上颈椎有充足的SAC这解释了脊雠对齿突骨折和炎症性半脱位的高耐受性。 颈椎正常运动刈脊髓的动态损伤是由矗接挤压·或脊髓缺血造成的，缺血是骨赘及髓内占位压迫脊髓而导致脊髓内；ftt管阻塞所致正常椎管在生理运动范i围内的横径变化极小。囸常运动时椎管长度屈曲时增加仲展时减小，对脊髓施加压迫、牵张和剪切等作用力弯曲力矩在脊髓的凸侧产生牵张应力，在凹侧产苼压缩应力正常脊髓能很好耐受这些生黑应力。相反如果颈椎的机械性能改变，脊髓将发某明显变形在脊柱退变性疾病中，黄韧带夨去正常弹性当颈部伸展时，黄韧带向内反折导致椎管横截面积的显著减小。另外伸展时脊髓缩短，其横截面积增加椎管横截面積减少，同时脊髓横径增加ˉ两者一起增加了直接反复创伤导致脊髓病的风险 缺血是脊髓非急性损伤的另一个重要因素。BIeig等推测由于脊髓血管的特殊ft＄剖结构，脊髓在横截面⒃变形将造成选择性血管阻塞脊髓血管正常情况能够代偿生理运动造成的变形。蛛网膜下纵行动脈在脊髓后表面呈Z字走行滋养脊髓后部所以能代偿脊髓ld！曲或前方受压导致的延长。滋养脊髓前柱的动脉沿前后方向走行所以在脊髓湔方受压时它们保持松弛状态，血循环不受影响相反，当脊髓前后方受压变扁H·l发自前方沟动脉的横穿支被拉长并阻塞，因此由这些機制导致的局部缺血主要影响脊髓后柱和侧方皮质脊髓侧束的内侧面齿状韧带和颈神经根的拴系可能进一步影响脊1ffifl勺血运。 神经根损伤主要发生在椎间孔附近可以是静态或动态的。椎间孔狭窄是由dl闷盘突山、小关节和钩突关节肥大所致椎间孔直径在颈椎伸展和同侧侧屈时明显减少，属山和刈狈刂似刂弯曲nl增大。Spulling手法就是临床刺激手法的一个例子它通过减小椎间孔来重现Ill！经根的刺激症状。同理颈蔀属曲位牵引能减轻颈神经根刺激症状 第五节 颈脊髓的生物力学 脊柱生理性伸屈和侧弯时，＇骨Ⅱ眭椎管的长度随之改变颈、胸、腰ff管在屈位时伸长，而仲位时缩短屈位与中立位比较，椎管中线的长度l曾加椎管前壁的长度也增加，但不多椎管后壁Ι曾加最多。仲位时椎管前壁、中线和后壁均缩短，椎管后壁短缩最明显。尤其在颈椎这种变化更为明显，伸、屈位椎管后壁竟相差40mm达椎管全长的40％。椎管长度的变化总是伴有脊髓的相应变化脊髓的折叠与展开机理可满足脊柱从仲到屈位所需长度的70％～15％，其余的25％～30％即生理活动嘚极限部分则由脊髓组织本身的弹性变形来完成。脊髓长度改变的同时伴有其截面积的变化；其截面在伸位时增大屈位时变小。颈椎由铨屈转为全仲位时脊髓截面从接近圆形变为椭圆。屈头颈时可伴脊髓被牵拉延长以颈3 6脊髓节段最明显，平均可延长原长度的10.6％ 一、脊髓南身的延伸I性 脊髓无软脊膜包裹时其特性犹如半流体性黏聚体，而包裹软脊膜的脊髓为一具有特殊力学特性的结构共和脑组织一样具有可测量的弹性。脊髓本身属于低弹性模量而其连同软脊膜及齿状韧带则具有较大的弹性模量。新鲜尸体脊髓的研究表明：当去除其周围的神经根、齿状韧带将带有软脊膜的脊髓向上端垂直悬吊起来，其长度可因自身重量延一re＇It＇／＂；｛H；此时如试图使其ffi＝＝步变形狈⒋突然出现非弹性阻力即脊髓的载荷一长度曲线有明显不同的两个阶段：初始阶段，很小的载荷1＜0 （N）］即可产生大的变形；第②阶段，相对较大的载荷只产生较小的变形其破坏载荷高达20～30mol／L（N）。脊髓受压时开始很小的力即可形成明显的缩短变形，当达到一萣程度后弹性阻力增加直到塌陷。与拉应力不同点是前、后两期之间无明显突变脊髓的这种力学特性与其结构特点和组织学特征分不開。初始阶段的伸展性是脊髓具有手风琴样结构特点所形成脊髓可在很小的外力作用下折叠或展开，而第二阶段代表了脊髓的组织学特點此时脊髓的展开或折叠已达极限，脊髓内承受张应力横断的脊髓同部分回缩，说明脊髓本身具有内在的张力 脊髓的载荷ˉ应变曲线的初始部分代表了脊髓ffCJJ单性区域。去除载荷后脊髓可借其弹性恢复原状，长度增加与载荷成比例脊髓1tn荷一长度曲线的非线性区域的湔部是非线性弹性区，即去除载荷后脊髓不能完全恢复其原有状态载荷进一步增大，去除载荷后脊髓则呈不可逆的变形状态亦明显增夶。 二、脊髓周围软组织的保护作用 脊髓借齿状韧带悬挂于硬膜囊内齿状韧带对脊髓具有支持和限定作用。脊柱在完全屈位时脊髓、齒状韧带和神经根均处于生理牵张状态。由于齿状韧带向下倾斜韧带上的张力对脊髓的轴线可分解为两个分力。轴向分力与脊髓所承受嘚张力相平衡而有助于减少脊髓19受拉成对的横向分力则相互平衡保持脊髓位于椎管的中线处。齿状韧带和神经根及脑脊液均具有最大限喥的防止脊髓与骨性樵管的碰撞和减震作用 齿状韧带具有一定弹性，其载荷一长度曲线可分为两部分载荷较小时，延长相对较明显；洏载荷达一定程度后其相对延长较少直到断裂。软脊膜包裹脊髓使其具有固定的解剖形态软脊膜的载荷ˉ长度曲线则与齿状韧带相反，加载小时长度变化亦小，加载增大到一定程度则可迅速延长。硬膜弹性模量较大，而彐依部位不同有所差异，颈段硬膜Ill性模量小子腰段硬膜断裂应力约每平方毫米28lnol／L（N），相当于拉伸原长度的34％屈颈时伴硬膜囊长度的变化，其在颈2～5最明显硬膜囊后壁长度增加10％～15％。脑脊液和椎管内的有效间隙亦随之增加和减少便膜外脂肪通过缓冲和吸收外力对脊髓具有保护作用。 三、脊髓的生物力学 脊髓受＇圄～性椎管及其周围软组织的保护和支 持无软脊膜包裹的脊髓如半流体性黏聚体，包裹软脊膜的脊髓则具有特殊的力学特性脊髓本身弹性模量较低，当其连同软脊膜及齿状韧带时弹性模量明显i曾大脊髓本身的重量可使其长度拉长10％，H过这个限度则突然出现非弹性阻力，并导致脊髓变形或断裂脊髓长度改变的同时伴有其i践而积1fCJ变化，颈椎由全属到全伸时脊髓截面积由小到大，从接近圆形变为椭圆形脊髓变形与剩余截面积关系Geolge E］lni （lJ公式为： 剩余面积＝A，（21（一I（） 式中A，：未变形脊髓的截面积Κ：原始直径的百分比。当Κ＝1 H｛，A则为未变形的横截面积。当Κ和Λ〗为0时，指示脊髓完全损毁。当脊髓矢状径由15lnm减少到7 Slnln日1就会出现典型的中央脊髓综合征。 第六节 颈椎内固定器械的 生物力学特点 一、枕颈苦B内固定 1齿突螺钉 将1枚或者2枚螺钉通过颈2椎体拧人齿突用于治疗Ⅱ型齿突横断骨折及骨折线由前仩向后下的短斜型骨折。不少学者提倡使用2枚螺钉认为2枚螺钉能提供更强的稳定性，尤其