第一节　脊柱总体结构

脊柱是由椎骨组成的节段性的中轴骨架。它是身体的支柱，不仅负荷重力，缓冲振荡，而且参与组成胸、腹、盆壁，保护脊髓及神经根，也保护胸、腹、盆壁脏器。脊柱由32~33个脊椎骨组成，其中颈椎7块，胸椎12块，腰椎5块，骶椎5块和尾椎3~4块（图2-1）。

一、椎骨

尽管椎骨的特征从一个区域到另一个区域有很大的变化，但除了最上部和最下部的椎骨外，所有的椎骨都具有共同的形态学特征。典型的椎骨包括椎体和椎弓两个部分。椎体在前，呈圆柱状，主要由骨松质构成，表面有薄层骨密质骨，是椎骨的负重部分；椎体由上至下负重逐渐增加，椎体的体积也逐渐增大。椎体后方呈弓状的部分叫椎弓，椎弓和椎体之间共同围成的孔叫椎孔，各个椎体的椎孔相连就形成椎管，其中容纳脊髓及其被膜。椎弓与椎体相连的那部分较窄称为椎弓根，其上下方各有1个椎上切迹和椎下切迹；相邻椎弓根上下切迹共同围成椎间孔，孔内有脊神经及血管通过。椎弓根向后的扁平部分称椎弓板，两侧的椎弓板在后部中线处融合构成了椎管后壁的主要部分（图2-2）。

每个椎弓上有7个突起，即4个关节突、2个横突及1个棘突。关节突位于椎弓根和椎板相连处，相邻上、下关节突构成椎间关节。横突自椎弓根和椎弓板会合处向两侧突出，位于上、下关节突之间，有很多肌肉附着在其上。胸椎的横突尚通过肋横突关节与肋骨相连。棘突自左、右椎弓板会合处向后突出，彼此借棘间韧带和棘上韧带相连。棘突也是肌肉的附着点，肌肉过度收缩或脊柱极度后伸可导致棘突骨折。

二、椎管和椎间孔

1.中央椎管

各脊椎的椎孔相连成椎管，椎管的弯曲与脊柱的弯曲一致，由枕骨大孔向下通至骶孔，骶孔后壁有浅背侧骶尾韧带封闭。椎管的前壁为椎体、椎间盘及后纵韧带，后壁为椎弓板及黄韧带，侧壁为椎弓根，后外侧为椎间关节。椎管可分为中央椎管及侧椎管，前者主要指硬膜囊占据的部位，后者为神经根通道，即神经根管，经椎间孔（管）与外界相通。（图2-3）椎管在颈部最宽阔，在脊髓颈膨大以下变窄，在腰椎区又扩大，然后逐渐变窄。椎管截面在上2位胸椎以上为三角形，以下近似为圆形，到胸腰结合以下又变为三角形。

2.椎间孔

椎间孔由上、下缘的椎弓根、腹侧的椎间盘背侧和覆盖其上的后纵韧带及背侧的关节突、关节囊和黄韧带所围成，其间的空隙由疏松的结缔组织和脂肪填充。椎间管内不仅通过神经根，而且通过小动脉、静脉丛、淋巴管及窦椎神经，任何与椎间孔相关的其他韧带结构都对椎间孔有很大影响，椎间孔与其出入结构之间有少许的相对运动（图2-4）。腰椎的椎间孔实际为一管道，为椎间管，下部腰椎由于椎弓根增宽更为明显。腰神经通过椎间管，由内口斜向外口，愈向下愈倾斜，因此腰神经根在椎间管内的长度比较长，易受卡压。

3.侧隐窝

所谓侧隐窝是指三角形或三叶形腰椎管向侧方延伸的狭窄间隙，又称为侧椎管。侧隐窝根据构成，可分为上下两部分。下部为骨性部分，其构成前为椎体后面，后为椎板峡部，外为椎弓根内面，内向硬膜囊开放。外下续椎间孔（管）内口，略呈扁三角形间隙。上部为骨关节部，其前为椎间盘纤维环及椎体上后缘；后为上关节突冠状部、关节囊、黄韧带及下关节突内前缘；外为椎间孔狭窄部；上为向外敞开的椎间孔；内向硬膜囊开放。腰神经根管自神经根从硬膜囊发生，斜向外下，出椎间孔（管）外口所经的管道，此管道在腰4神经以下经侧隐窝走行。

一般认为，侧隐窝前后径在5mm以上为正常，3mm或以下为狭窄。测定侧隐窝的前后径在临床上是有意义的，但平片不易准确测量，有的学者认为其距离大约相当于小关节或其骨赘的最前点与椎体后缘的距离，Baddley用椎弓上切迹与椎体比来估计。当关节突较椎弓根内移和椎弓下切迹变小时，常提示为三叶形椎管和侧隐窝深而狭窄，易发神经根压迫。

4.脂肪组织

目前，椎间孔内和周围的脂肪分布引起人们的极大兴趣。下腰椎椎间孔截面形态研究表明脂肪有相当固定的特性，对出入椎管的结构形成一个有力学支撑作用的袖套，并向外突出分布到每一对腰神经的腹侧面和下面，伸入椎体、椎弓根外侧面与腰神经之间及椎间孔的下方，在脊柱和下肢运动时脂肪组织可以保护神经根，使之避免受到向腹侧和下方的牵拉应力。椎间脂肪体的恒定性、一致性表明脂肪体不仅仅是代谢多余组织的沉积，而是一个具有生物力学作用的解剖结构。

三、脊柱的韧带连结

脊柱通过韧带和椎间关节将单个的椎骨连接为功能的整体，其中关节连接将在第二节介绍。韧带分为整体性的长韧带和节段性的短韧带。

（一）长韧带

1.前纵韧带

前纵韧带是位于脊柱的腹侧面的强壮的纤维束，起自颅骨，止于骶骨（图2-5）。前纵韧带分为3层，其深层纤维只跨越1个节段，中层纤维分布于2~3个节段，而外层纤维连结4~5个椎体。前纵韧带与椎体前唇的骨膜紧密相连，但与纤维环的连结较为松散。在上颈椎，前纵韧带最狭窄，呈索条状，附着于寰、枢椎和其间的关节囊。沿脊柱继续下行时变宽。在下腰椎处，前纵韧带覆盖了椎体前外侧大部和椎间盘，下与骶前纤维混合。

2.后纵韧带

后纵韧带位于椎体的后部，在椎管内走行，起于枢椎，止于骶骨，中部纤维从上至下逐渐变窄（图2-6）。后纵韧带最显著的特征是呈节段性的纺锤形外形，分为两层，浅层纤维较长，跨越几个椎体；深层纤维连结两个椎体，其外侧扩展沿椎间盘背侧走行，并穿过椎间孔。后纵韧带在下胸椎和腰椎，为一个厚连接带，且不与椎体后部粘连，而与椎体背侧的凹形相适应，在后纵韧带的深面有出入椎体骨髓的大血管。研究发现深层纤维在外侧扩展处的附着牢靠，而在椎间盘的背侧存在一个呈菱形的附着区，有潜在性的筋膜裂隙。当髓核欲从背侧正中突出时，后纵韧带的正中纤维可限制其突出。然而髓核向后外侧膨出时，突出物可向两侧的潜在性筋膜裂隙扩张，侵入椎管，压迫神经纤维。后纵韧带外侧扩张处最薄弱，髓核易由此突出。

（二）短韧带

1.黄韧带

从第2颈椎至腰骶间有黄韧带桥接于相邻的椎板间，它始起于关节突的基底部，于棘突根部与对侧黄韧带相续。黄韧带的纤维与椎板垂直，向上附着于椎板的腹侧面，向下连于下位椎板的上缘。由于上位椎板的重叠，黄韧带也呈叠瓦状的排布。黄韧带含有大量的弹性纤维，有很好的延伸能力，其弹性有助于人体的直立，保持韧带的紧张度。尤其是在后伸状态下，可减轻韧带的折叠，避免压迫神经结构。

2.横突间韧带

很难与附着的肌腱区别，横突间韧带在颈段是较坚韧的细纤维，在胸段与肋间韧带混杂，而在腰段最为明显。

3.棘间韧带

连结于相邻棘突间隙，纤维斜行排布，起于上位棘突的基底，止于下位棘突的骨嵴和尖部。两侧的棘间韧带之间有明显的可分离裂隙。

4.棘上韧带

是连于棘突尖部的连续的纤维性脊索，从第7颈椎到骶正中嵴的下端。棘上韧带的浅层为长纤维，跨越数个节段；深层为短纤维，分布2~3个节段。腰椎的棘上韧带较发达，于中线相接而附着于棘突末端的后方及两侧，能控制脊柱过度前屈。

四、椎旁筋膜

颈部和躯干部深筋膜的位置有很多不同。颈部的封套筋膜附着于颅骨、下颌骨下缘、胸骨、锁骨、肩峰和肩胛冈，向后附着于项韧带和第7颈椎棘突。封套筋膜在中间分为两层，包绕胸锁乳突肌和斜方肌以提高这两块肌肉的收缩效率。椎前筋膜由颅底伸展至第4胸椎，包绕了椎前、椎旁、椎后的颈部内在肌，并向后附于项韧带上。

胸腰筋膜在骨盆和第12肋间分为前、中、后3层，后层由骶骨向上伸展至第7颈椎棘突连于项韧带，在胸部两侧向外附着于肋外角上，胸部以下则和另外两层相融合。中层和前层上起第12肋下至髂嵴，包绕了腰方肌，向内附着于腰椎横突尖上。前层则附着于腰椎横突前方，向上增厚与来自膈的纤维形成侧方弓形韧带，向下增厚与来自腰方肌的纤维形成髂腰韧带。互相融合的筋膜层向前分为两层，是腹内斜肌和腹横肌的起点。这两块肌肉和腹外斜肌起于骨盆和肋骨，向前的腰筋膜形成腹直肌鞘并插入腹白线，形成1个纤维肌柱。

筋膜和肌肉共同保护腹内容物，从功能意义上看似一个“柱”。筋膜不仅可以有效地提高椎后肌和腰方肌的收缩效率，而且在受到脊外肌拉伸力作用时，筋膜内的胶原纤维也可以为脊柱承受一部分拉伸力。

五、脊柱运动肌群

脊柱周围的肌肉可发动和控制脊柱运动，增强脊柱的稳定性和承受作用于躯干的外力。脊柱周围的肌肉分为两大组，一组直接起止于脊柱骨骼并作用于其上，包括椎旁肌、腰大肌及腰方肌等。另一组起止于脊柱以外的骨骼，间接地作用于脊柱，包括胸、腹肌。

1.椎旁肌

（1）浅层肌：

这层肌肉可分为3层，第1层有斜方肌和背阔肌，第2层有肩胛提肌和菱形肌，第3层有上、下后锯肌（图2-7）。

斜方肌为三角形阔肌，两侧相合呈斜方形。此肌起自上项线、枕外隆突、项韧带、第7颈椎和第1~12胸椎的棘突。斜方肌上部纤维向下外，止于锁骨外侧端；中部纤维横行向外，止于肩峰和肩胛冈上缘；下部纤维斜向上外，止于肩胛冈下缘的内侧部。斜方肌收缩可使肩胛骨向脊柱靠拢，受副神经支配。

背阔肌呈扁平三角形，位于背部下半和侧胸部。背阔肌以腱膜起自髂嵴外缘后1/3、下6个胸椎和全部腰椎棘突、骶正中嵴以及腰背筋膜后层，纤维向上外聚合为一扁平腱，止于肱骨小结节嵴。背阔肌能内收、内旋和后伸肱骨，起止点易位时，可上提躯干如引体向上。当单侧上肢固定时，背阔肌可以提升同侧骨盆并侧弯脊柱，这是上位胸椎损伤后用于康复治疗的一个动作。背阔肌由胸背动脉供血，受胸背神经支配。

肩胛提肌和大、小菱形肌的生理作用是将肩胛骨固定于脊柱上。上、下后锯肌均由肋间神经支配，作用分别为上提或下降肋骨，但上、下锯肌无论是上提肋骨或下降肋骨，均能使胸腔纵径加大，在吸气时有一定的作用。

（2）深层肌：

可分为3层，第1层为夹肌和竖脊肌，第2层为横突棘肌，包括半棘肌，多裂肌和回旋肌；第3层为节段性小肌，有横突间肌和棘间肌。

夹肌分为头夹肌和项夹肌，起自项韧带的下半、第7颈椎棘突、上部胸椎棘突及棘上韧带，纤维向上向外。头夹肌止于颞骨乳突后缘及枕骨上项线，项夹肌止于上3个颈椎横突后结节（图2-8）。

竖脊肌（骶棘肌）是一纵行肌群，位于脊椎棘突和肋角之间的沟内。行程中成为3个肌柱，外侧柱为髂肋肌，中间柱为最长肌，内侧柱为棘肌。髂肋肌管理腰部的侧屈，最长肌是伸肌，腰部扭伤后，竖脊肌起保护作用而痉挛。

2.椎骨侧方肌肉

（1）腰大肌：

位于腰椎椎体和横突之间，起自第12胸椎和第1~4腰椎椎体的侧面、椎间盘、横突根，肌纤维向下外与髂肌共同组成坚强的髂腰肌腱，经腹股沟韧带的肌腔隙止于股骨小转子。髂肌和腰大肌合成的髂腰肌，是一个强有力的屈髋肌，如果下肢固定，则可使脊柱前屈。一侧腰大肌瘫痪，则可使腰段脊柱发生后凸。

（2）腰方肌：

位于腰大肌的外侧，方形，起于髂腰韧带及毗连的髂嵴与下2~3个腰椎横突尖，向上止于第12肋下缘。吸气时腰方肌能固定末节肋骨，使膈肌收缩下移，加大胸腔纵径。

3.腹肌

包括腹内斜肌、腹外斜肌、腹横肌和腹直肌，两侧共同收缩时前屈腰椎。此外，腹内斜肌、腹外斜肌、腹横肌附着于骨盆带和胸廓上，一侧协同收缩可侧屈腰部；一侧腹外斜肌与对侧腹内斜肌同时收缩可使下腰椎产生旋转运动。

由于肌肉的功能不同，不同肌肉含有不同比例的快肌纤维和慢肌纤维。在脊柱侧弯病人中发现快肌纤维和慢肌纤维的比例不对称，在侧弯的凸侧面，肌肉主要由慢肌纤维组成。这一结论提示增加凸侧的快肌纤维可以矫正侧弯所形成的不正常的曲线。有实验发现，老年人肌肉中的快肌纤维减少。

六、脊柱功能

脊柱的功能大致上可分为四方面，即承重功能、运动功能、神经保护功能和平衡功能。承重功能是指脊柱承担着支持上半身重力及由于加速度运动引起的动力并将之传递给两下肢的作用。运动功能是指在神经系统的协调下，为躯干肌肉收缩所产生的动力提供三维六自由度活动的关节运动。神经保护功能是指为居于椎管内的脊髓、出入神经根管的神经根及附着于脊椎附近的交感、副交感纤维提供适宜的内环境，并为躯干、肢体运动过程中出现的各种过载负荷提供机械缓冲。平衡功能包括两个方面，即力学平衡和感觉平衡：力学平衡是指通过躯干姿势反射和体位变换来实现身体纵轴的静力和动力的前后及左右对称平衡的能力，而感觉平衡一是指通过头颈姿势反射为头颅提供一个三维运动平台，以保证两侧视线尽可能保持在水平状态，保障视觉的真实性；二为两侧半规管-耳蜗系统和颈部本体感觉信号尽可能提供空间对称位置，保持平衡感觉不受干扰，保障人体对头部运动和三维空间位置感觉的真实性。