脊柱

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脊柱 示意圖

脊柱(Columna vertebralis)又名脊椎骨脊骨脊梁骨。人體背部中間可觸及的從上至下骨骼的統稱,包括頸椎胸椎腰椎骶椎尾椎

人類脊柱由24塊椎骨頸椎7塊,胸椎12塊,腰椎5塊)、1塊骶骨和1塊尾骨韌帶關節椎間盤連接而成。脊柱上端承托顱骨,下聯髖骨,中附肋骨,並作為胸廓、腹腔和盆腔的後壁。脊柱內部有縱形的椎管容納脊髓。脊柱具有支持軀幹、保護內臟、保護脊髓和進行運動的功能。脊柱內部自上而下形成一條縱行的脊管,內有脊髓。

目錄

外觀特徵

脊柱的整體觀  

前面觀

椎體自上而下漸加寬,第2骶椎最寬,與椎體的負重有關。自骶骨耳狀面以下,重力傳至下肢骨,體積漸縮小。

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後面觀

椎骨棘突連貫成縱嵴,位於背部正中線。頸椎棘突短而分叉。近水平位;胸椎棘突細長,斜後下方。呈疊瓦狀排列;腰椎棘突呈板狀水平向後。  

側面觀

可見頸、胸、腰、骶四個生理性彎曲,頸和腰曲凸向前,胸和骶曲凸向後。

在正常情況下,脊柱有4個彎曲,從側面看呈S形,即頸椎前凸、胸椎後凸、腰椎前凸和骶椎後凸。長期姿勢不正和某些疾病(如胸椎結核、類濕性脊柱炎等)可使脊柱形成異常彎曲,如駝背。  

組成部分

概述

脊柱是身體的支柱,位於背部正中,上端接顱骨,下端達尾骨尖。

脊柱分頸、胸、腰、骶及尾五段,上部長,能活動,好似支架,懸掛著胸壁和腹壁;下部短,比較固定。身體的重量和所受的震蕩即由此傳達至下肢

脊柱由脊椎骨及椎間盤構成,是一相當柔軟又能活動的結構。隨著身體的運動載荷,脊柱的形狀可有相當大的改變。脊柱的活動取決於椎間盤的完整,相關脊椎骨關節突間的和諧。

脊柱的長度,3/4是由椎體構成,1/4由椎間盤構成。

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結構

脊柱由26塊脊椎骨合成,即24塊椎骨(頸椎7塊、胸椎12塊、腰椎5塊)、骶骨1塊、尾骨1塊,由於骶骨系由5塊,尾骨由4塊組成,正常脊柱也可以由33塊組成。(如圖:脊柱側面||脊柱後面)

這樣眾多的脊椎骨,由於周圍有堅強的韌帶相連繫,能維持相當穩定,又因彼此之間有椎骨間關節相連,具有相當程度的活動,每個椎骨的活動範圍雖然很少,但如全部一起活動,範圍就增加很多。

脊柱的前面由椎體堆積而成,其前與胸腹內臟鄰近,非但保護臟器本身,同時尚保護至臟器的神經血管,其間僅隔有一層較薄的疏鬆組織。椎體破壞時,在頸部,膿液可聚集於咽後,或沿頸部下降至鎖骨下窩,亦可沿臂叢腋窩;在胸部可沿肋間神經至胸壁,亦可波及縱隔;在腰部可沿腰大肌筋膜下降,形成腰大肌膿腫,可流注至腹股溝下方,亦可繞過股骨小轉子至臀部。

脊柱的後面由各椎骨的椎弓、椎板、橫突及棘突組成。彼此借韌帶互相聯繫,其淺面僅覆蓋肌肉,比較接近體表,易於捫觸。脊柱後部的病變易穿破皮膚

在脊柱前後兩面之間為椎管,內藏脊髓,其周圍骨性結構如椎體、椎弓、椎板,因骨折或其他病變而侵入椎管時,即可引起脊髓壓迫症,甚至僅小量出血肉芽組織即可引起截癱。  

椎間短韌帶

很多,在相鄰椎骨的椎弓之間的叫椎弓間韌帶,由彈性結締組織構成,呈黃色,故又稱黃韌帶。黃韌帶有很大的彈性,連接著相鄰的椎板,協助椎板保護椎管內的脊髓,並限制脊柱的過度前屈。此外在各棘突之間、各橫突之間,分別生有棘間韌帶橫突間韌帶。  

脊柱的長韌帶

主要有三條:

在椎骨前面的是前縱韌帶,上連枕骨大孔前緣,下達骶骨前面,緊貼椎體和椎間盤前面,厚實而堅韌,對脊柱穩定有重要作用。椎體後面的後縱韌帶長度與前縱韌帶相當,與椎體相貼部分比較狹細,但在椎間盤處較寬,後縱韌帶可限制脊柱過分前屈及防止椎間盤向後脫出的作用。在棘突尖上還有一條上下連續的棘上韌帶,在胸、腰、骶部緊貼棘突末端,至頸部則呈板片狀,將兩側肌肉分開,且由彈性結締組織構成,特名之為項韌帶ligamentum nuchae。

環枕關節和環樞關節是脊柱上端與顱骨之間的連接,又合稱為環枕樞關節。  

相關功能

脊柱為人體的中軸骨骼,是身體的支柱,有負重、減震、保護和運動等功能。  

支持和保護功能外

人體直立時,重心在上部通過齒突,至骨盆則位於第2骶椎前左方約7cm處,相當於髖關節額狀軸平面的後方,膝、踝關節的前方。脊柱上端承托頭顱,胸部與肋骨結成胸廓。上肢藉助肱骨鎖骨胸骨以及肌肉與脊柱相連,下肢借骨盆與脊柱相連。上下肢的各種活動,均通過脊柱調節,保持身體平衡。脊柱的四個生理彎曲,使脊柱如同一個彈簧,能增加緩衝震蕩的能力,加強姿勢的穩定性,椎間盤也可吸收震蕩,在劇烈運動或跳躍時,可防止顱骨、大腦受損傷,脊柱與肋、胸骨和髖骨分別組成胸廓和骨盆,對保護胸腔和盆腔臟器起到重要作用。另外,脊柱具有很大的運動功能。  

運動功能

脊柱除支持和保護功能外,有靈活的運動功能。雖然在相鄰兩椎骨間運動範圍很小,但多數椎骨間的運動累計在一起,就可進行較大幅度的運動,其運動方式包括屈伸、側屈、旋轉和環轉等項。脊柱各段的運動度不同,這與椎間盤的厚度、椎間關節的方向等制約因素有關。骶部完全不動,胸部運動很少,頸部和腰部則比較靈活。人在立正姿勢時,通過身體所引的垂直重力線經過頸椎體的後方,在第7頸椎和第1胸椎處通過椎體,經胸椎之前下降,再於胸腰結合部越過椎體,經腰椎後方並穿過第4腰椎至骶骨岬再經骶骨前方、骶髂關節而傳至下肢。脊柱的彎曲,特別是頸曲與腰曲,隨重力的變化而改變其曲度。

脊柱背側主要為肌肉,脊柱周圍的肌肉可以發動和承受作用於軀幹的外力作用。直接作用於腰背部脊柱的肌肉有背肌、腰肌。背肌分淺層和深層:淺層包括背闊肌下後鋸肌,深層包括骶棘肌橫突棘肌橫突間肌棘突間肌;腰肌包括腰方肌和腰大肌。

間接作用於腰脊部脊柱的肌肉有腰前外側壁肌、臀大肌臀中肌臀小肌股二頭肌半腱肌半膜肌等。  

形成過程

脊柱形成

脊柱的發育是由中胚層生骨節細胞圍繞脊髓和脊索形成的。胚胎早期,每側體節腹內側面分出一團間充質細胞,為生骨節。生骨節逐漸移向中線脊索周圍。起初生骨節組織的節段包繞脊索與體節對應,當進一步發展時,每個生骨節的尾端部分變緻密,並和下位生骨節的頭端連接起來,形成新的節段稱椎骨原基,即後來的椎體。椎體形成後不久,在其背面伸出密集的間充質,形成神經弓,包圍脊髓。腹面形成肋突,肋突在胸椎形成肋骨,在頸、腰椎與橫突相合。椎骨原基形成軟骨,後骨化為椎體。椎體中的脊索完全退化,但在椎間隙中央的脊索,卻保留下來,增長並經過粘液樣變性,形成髓核。髓核周圍的纖維組織分化成纖維軟骨環,與髓核共同構成椎間盤。臨床上偶遇到骶尾部的脊索組織殘留並異常生長而形成腫瘤,壓迫周圍組織產生腰骶痛及盆腔臟器功能障礙

生骨節旁的生肌節組織,原來與生骨節位於同一節段,當生骨節重新組合之後,則處於兩相鄰椎骨間,並逐漸發育成脊旁肌肉。原位於生骨節間的動脈,此時處於椎體腰部,形成脊間動脈,即以後的肋間動脈及腰動脈。神經則位於兩椎骨間,通過後來形成的椎間孔與脊髓相接,成脊神經

出生時的椎骨在椎體和兩側椎弓各有一個骨化中心。生後一年,胸、腰椎兩側椎弓完全融合。頸椎第2年初融合。骶骨較晚,約在7~10歲融合,且常融合不良,形成脊柱裂。椎弓與椎體的融合,在頸椎為3歲,胸椎為4~5歲,腰椎6歲,骶椎7歲或更晚。次發骨化中心在青春期才出現。

脊柱的分節和包繞神經管,是一個複雜的演化發育過程,在發育過程中脊椎的發育缺陷可形成半椎、楔椎、蝶椎、融合椎、移行椎,是常見的脊椎畸形之一,更常見的發育障礙是兩側椎弓對合障礙形成的脊柱裂。較輕的脊柱裂多為腰骶椎骨的後弓沒有合併,但脊神經正常,表面皮膚正常或僅有小凹,或有色素沉著毛髮,因臨床無症状,常在X線片中發現,稱隱性脊柱裂;重者可同時有脊神經、脊膜或脊髓的膨出,產生相應的脊神經功能障礙。

在胚胎1~3個月時,脊髓和脊柱的長度一致,在以後的發育過程中,脊柱的生長迅速超過了脊髓,致脊髓末端在椎管內上升。在出生時其末端位於腰3(第3腰椎,下同)水平,至成人末端在腰1下緣,腰2以下的脊膜稱為終絲,仍連於尾骨水平。隨著這種生長不相稱的結果,腰骶脊神經就從脊髓的發出處,斜行到相應的脊柱節段出椎間孔處,脊髓以下的神經呈馬尾狀,稱為馬尾神經。腰椎穿刺,碘水造影,均在此水平以下進行,以免刺傷脊髓。  

生理彎曲形成

新生兒的脊柱是由胸椎後凸和骶骨後凸形成的向前彎曲,這兩個彎曲可以最大限度地擴大胸腔、盆腔對臟器的容量。嬰兒出生時,頸部始呈稍凸向前的彎曲,當生後3個月,嬰兒抬頭向前看時,即形成了永久性向前凸的頸曲以保持頭在軀幹上的平衡。在生後的18個月幼兒學習走路時,又出現了前凸的腰曲,使身體在骶部以上直立。

說明彎曲過程

這樣的脊柱出現了人類所特有的4個矢狀面彎曲:兩個原發後凸和兩個繼發前凸。胸椎的後凸是由於胸椎椎體前窄後寬的結果,而頸部的繼發前凸主要是由椎間盤的前寬後窄來構成的,其椎體則前後等高或前方稍矮。腰椎的前凸則除了椎間盤的前高後矮外,腰4及腰5椎體亦變得前高後矮;腰3椎體不定,仍多為方形,而腰1、腰2椎體仍適應胸腰段的後凸而呈後高前矮的形態。

完成四個彎曲的人類脊柱在站立位時,重力線應通過每個彎曲的交接處,然後向下以髖關節稍後方,膝踝關節稍前方而達地面。腰椎前凸在每個人並不一致,女性前凸較大。青年性圓背患者,或老年性駝背患者,為保持直立位,腰椎前凸亦增加。老年人椎間盤退變後頸椎及腰椎前凸可減少。脊柱的彎曲可協助椎間盤減少振蕩,但卻使支撐力減少,在彎曲交界處容易損傷(如胸12,腰1)及慢性勞損(如腰4、腰5)成為腰痛的易發病處。

脊柱的前凸增加稱前凸,常見於腰椎及骶骨水平位的人。過大的弧形後凸常見於胸部,如為驟彎則稱為成角畸形,常見於骨折、結核。向側方的脊柱彎曲稱為側凸。這些都影響脊柱的承重和傳遞功能,故為病理狀態,可導致腰痛。

人類直立運動已有約300萬~500萬年的歷史,但直立後的脊柱仍不能完全適應功能的需要,特別是腰骶交界處的慢性勞損,常為腰痛發病的基礎。  

脊柱負荷

脊柱的負荷為某段以上的體重、肌肉張力和外在負重的總和。不同的部位的脊柱節段承擔著不同的負荷。由於腰椎處於脊柱的最低位,負荷相當大,又是活動段與固定段的交界處,因而損傷機會多,成為腰背痛最常發生的部位。

通過圖更形象說明問題

脊柱的負荷有靜態和動態兩種。靜態是指站立、坐位或臥位時脊柱所承受的負荷及內在平衡,動態則指身體在活動狀態下所施於脊柱的力。這些負荷需要相應的關節、韌帶和肌肉來維持。

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