脊柱脊髓解剖生理基础（基础篇第一章）

脊柱是连接人体躯干的重要骨骼结构,由颈部至骶部,向上承托颅骨支撑头部,向下联合盆骨支撑整个躯干。脊柱解剖结构复杂,参与组成的结构包括骨、关节、韧带以及椎旁肌肉组织。脊柱生理功能特殊，一方面,脊柱是维持人体千姿百态及参与运动功能的重要骨骼结构;另一方面,脊柱是保护脊髓与脊神经的重要骨性结构。在脊柱中有一条保护脊髓与脊神经的骨性管道,我们称其为椎管。脊髓就是在椎管内穿过人体躯干到达各个外周神经的，具体来说,脊髓神经在椎管的各个不同节段水平分出脊神经来,并相互整合,进一步移行为外周神经,与外周的运动感觉组织相联络。

实际上,脊柱是由形态各异的不规则骨组成。这些不规则骨被称为椎骨。椎骨可根据其所在的脊柱位置细分为颈椎骨、胸椎骨、腰椎骨、骨及尾骨。人类柱有 24 块椎骨其中颈椎骨7块，胸椎骨12块，腰椎骨5块，骨与尾骨有1块。各骨之间由韧带关节及椎间盘连接而成,这样使整个脊柱既能承担一定的力学负荷,有一定的力学稳定性,又具有一定的柔软性和活动度。

虽然每块椎骨的形态有所不同,但大多数椎骨的结构都可以大致分为前方的椎体和后方的椎弓(或称附件)两部分(颈椎第一第二椎体除外)。椎体(vertebral body)约呈短圆柱状,内部为骨松质,外部为薄层骨密质。上、下椎体由软骨终板及椎间盘连成柱状,是椎骨承重的主要部分。后方的椎弓包括两侧的椎弓根、椎弓板、横突、上下关节突及后方的棘突其中椎弓根是后方附件结构与前方椎体相连的部分,是稍细的柱形结构，上下各有一切迹分别称椎上切迹和椎下切迹,椎下切迹较明显。相邻椎骨之间,由椎弓根的上、下切迹共同围成的孔状结果被称为椎间孔(intervertebral foramina)。椎的后部呈板状,叫椎弓板。左右椎弓板相连形成完整的椎弓。椎体和椎弓共同围成椎孔(vertebral foramen)各椎骨的椎孔通过前方的后纵韧带与后方的黄韧带连成贯穿脊柱的椎管(vertebral canal)以容纳和保护脊髓。

椎弓上有七个突:向后方伸出的一个叫棘突(spinous process),多数可在背部正中线摸到;左右各伸出一个横突(transverse process),突和横突都有韧带和肌肉附着;椎上下各有一对突起，叫上关节突(superior articular processes)和下关节突(inferior articularprocesses),相邻椎骨的上、下关节突相对,以关节面组成关节突关节。

脊髓大致呈细长的圆柱状(图 1-2-1)。其上端在头骨的枕骨大孔处与延髓相连。脊髓发育成熟后,尾端终止于第一、二腰椎水平,并移行为马尾神经丛。一般来说,成年人的脊髓长约42~45cm,最宽部分直径约1cm(图1-2-1)。

脊髓的发育与其神经所支配的皮节有关,这使得脊髓具有分段结构。各脊髓节段最容易通过从每个节段出入的背根和腹根对识别出来。

保护脊髓的脊柱共有31 个节段:8 个颈段(C),12个胸段(T),5 个腰段(L),5 个段(S)和1个尾段(Co)(图1-2-2)。

在上方的颈部脊髓中,脊神经根离开脊髓,直接横向延伸至特定的椎间孔。但是,由于成人的脊髓终止于L1-2椎间隙,并未再向下延伸,因此L2以下的神经根必须朝尾侧方向多延伸一段距离,才能到达其对应的椎间孔。L2以下的脊神经根被称为马尾,因为它看上去与马的尾巴相似(图1-2-1)。位于上方颈部脊髓和L2之间的各神经根,向尾侧方向弯曲的角度逐渐增大。这导致了脊椎节段与脊髓节段的位置并不一致,它们之间总共可以相差2个甚至更多个节段,具体数量因不同的脊髓节段不同而有所不同。

脊髓的直径大小在不同的节段有差异。尤其在上臂神经丛C5~T1节段及腰骨神经从L2~S3节段处，为了满足上肢和下肢的感觉及运动神经分布的需要，这些节段处神经元数目及其连接相应的增加，使得脊髓的直径比其他节段处要更大一些，因此被称为颈膨大和腰歌膨大(图1-2-1)。

脊髓周围被三层膜性的结缔组织外鞘包裹,对脊髓组织起保护作用。这三层膜性结构由外到内分别为硬脊膜、蛛网膜和软脊膜，总称为脊膜(图 1-3-1)

硬脊膜是一层厚的结缔组织膜，于头侧自枕骨大孔的嘴侧与硬脑膜的内层相连，随后朝脊柱尾侧移行，一直延伸至S，椎骨处。在硬脊膜外周和椎管骨膜之间形成腔隙，称为硬脊膜外腔。该腔隙内含有脂肪组织和相互交织的静脉结构，分别称为硬膜外脂肪和硬膜外静脉丛(图1-3-1)。

在硬脊膜深部为脊膜的中间层一蛛网膜。蛛网膜为一层很薄的结缔组织,呈半透明状，自头侧与脑蛛网膜相连，向尾侧于约第2椎骶水平演变成一盲端。蛛网膜通过丰富的结缔组织小梁与其深部的软脊膜相连，并形成较大的间隙，称为蛛网膜下腔(图1-3-1)。由于蛛网膜的细胞相互之间的连接紧密，使其具有阻隔功能，能将脑脊液限制在蛛网膜下腔内，可视为脑脊液“储水池”,而其中在马尾附近的蛛网膜下腔稍膨大，称为腰大池，为临床上腰椎穿刺的一个重要的解剖结构。

脊膜最里面的一层是软脊膜(图 1-3-1)。软脊膜是一层薄的结缔组织膜，往内与脊髓表面紧紧相连,因此很接近脊髓的外形。软脊膜通过丰富的结缔组织小梁(蛛网膜小梁)与其外周的蛛网膜相连。在脊髓的两侧，软脊膜增厚并向外侧移行为类三角形的结构，称为齿状韧带,齿状韧带向外继续移行，向外推顶蛛网膜，最后附着于外周的硬脊膜。据统计，在脊髓两侧，齿状韧带与硬脊膜有 20~22个结实的附着点这对维持髓的正常位置有非常重要的意义。在脊髓的末端，软脊膜增厚并向尾端移行，穿过蛛网膜并与硬脊膜融合形成一根无神经组织的膜性结构一一终丝,后者最终与尾骨相连。齿状韧带和终丝允许硬脊膜发生运动的同时，保证脊髓不会发生大的移动。

脊髓的内部主要由白质和灰质两种结构组成。从脊髓的横切面能够看出脊髓白质和灰质的基本分布。灰质处于脊髓的中央，形成一个蝴蝶形的区域，主要由各种神经细胞组成:白质位于灰质的四周，组成脊髓的外周结构，主要成分是纵行的神经纤维，连接大脑和脊髓的相应节段(图 1-3-2)。在脊髓的表面可见多个纵行的沟，这些沟将白质进一步细分为三个主要的索:背索、侧索和腹索,它们分别由不同的上行或下行的神经纤维束所构成。其中在颈髓和上胸髓，背索还可以进一步细分为薄束和楔束(图1-3-2)自下胸髓往尾侧，背索只由薄束组成(图1-3-2)。另外，在背根人口区更深一点的位置,有一束有薄髓鞘的以及无髓鞘的轴突，被称为李沙耳束(Lissauer’stract )

脊髓的白质主要由不同的上行或下行神经纤维束构成，其中背索包含重要的上行感觉通路(传递本体感觉和一部分精细触觉)、背柱通路以及突触后背柱通路。侧索包含多条上行束和下行束，上行束主要由传导痛觉、温觉和粗触觉的神经纤维组成,下行束主要由参与控制肢体随意运动及调节姿势的神经纤维组成。腹索主要为下行的神经纤维束,参与控制肢体运动与肌肉的共济活动。上述的神经纤维束是脊髓和脑部信息相互传递的重要结构。

脊髓的灰质在横断面上按位置不同可以进一步细分成背角、中间区腹角以及中央灰质。这些结构纵向延伸,贯穿整个脊髓。另外,背角部分区域的髓鞘(髓磷脂)相对缺乏(图1-3-3),被称为胶状质,这一区域经髓鞘染色法染色可加以区别。胶状质同样贯穿整个脊髓。

脊髓灰质腹角的细胞成分主要为运动神经元,其中包含许多大型 α 运动神经元,以及更小一些的γ运动神经元。脊髓灰质的横断面积按脊髓节段的不同有一定的差异，其中位于脊髓膨大部分的灰质比位于胸段、上腰段和骨段中的灰质横断面有一定的扩张,而这在腹角区尤为明显。一个特定的运动神经元柱支配一块特定的肌肉，且有可能纵向延伸若干个节段。运动核具有躯体分布特异性:支配末梢肌肉的运动神经元位于背外侧,支配近端肌肉的运动神经元的分布更靠腹正中,而支配中轴肌的运动神经元则位于腹角中间。

在脊髓的特定节段,灰质还包含一些额外的成分。在脊髓的胸段和上腰段，存在一个外侧角，其中包含一列交感节前神经元,被称为中间外侧细胞柱。在相同节段处，中间区域同样包含有背核(克拉克柱)。该核通过背侧脊髓小脑束投射至小脑。在脊髓的骨段,副交感核与交感中间外侧细胞柱所在位置相近,并由副交感节前神经元组成。副交感核从S节段延伸至S节段。内脏传人刺激经过骨盆神经进入李沙耳束和副交感核附近的中间神经元上的突触。这一过程所形成的神经回路用于进行内脏反射。

生理学上,根据接收刺激的感受器部位的不同,将感觉分为外感受性(exteroceptive)本体感受性(proprioceptive)及内感受性(interoceptive)感觉。外感受性感觉是指刺激作用于皮肤、黏膜、耳、眼等器官的感受器所产生的感觉,即痛、温、触觉及声音、光线的感觉。本体感受性感觉为肌肉、肌睫、韧带和关节内的本体感受器所产生的感觉,是与保持身体位置或运动功能有关的感觉。人体受到刺激后的感觉神经活动，首先是通过感受器来接收的。与产生体感诱发电位有关的感受器有两种，一种是肌肉、肌脻和关节内的本体感受器,另一种是来自于皮肤的外感受器。皮肤、肌肉和关节有四种机械感受器(图1-4-1):默克尔触盘(Merkelreceptor) Rufini触觉小体、潘氏(Pacinian)小体和迈斯纳(Meissner）触觉小体。触觉小体。前两种感受器是感受持续压力的,后两种感受器则主要是感受皮肤压力迅速变化的反应。这种感觉在恒定压力快速适应后就会终止。比如长时间坐在椅子上,就不会感觉到椅子对臀部的压力了。这种对持续刺激的反应性降低或称感觉的适应性,不是影响感觉诱发电位波幅的原因。体感诱发电位的产生是一个中枢过程,完全区别于感觉的适应性。      痛、温觉是由游离感觉末梢感受的.机体不同部位对痛、温觉的感受程度也不同。同样把一只冷手放在肩部的感觉要比放在胃部的感觉温暖得多,这取决于游离感觉末梢分布的数量多少。躯体感觉诱发电位主要是通过电刺激外周神经的本体感觉的神经成分,刺激产生的信号经脊髓后索(posterior column)上传(图1-4-2)。但是,当电刺激强度较高时,也会使刺激范围内的伤害感受神经末梢(疼痛感受器)受到刺激。传递本体感觉和轻触觉的纤维是由不同程度髓鞘形成的神经纤维，而传递疼痛的纤维则是无髓鞘的神经纤维。

除了个别外周神经(如腓肠神经)之外,绝大多数外周神经都包含两种成分,即传入的感觉传导纤维和传出的运动传导纤维。传导躯体感觉诱发电位的传入神经元是人体最长的细胞。大约有2m长，甚至比控制肢体运动的大锥体的传出神经元还要长。这些传人神经元是位于脊神经后根神经节内,又被称为后根神经节细胞,位于脊髓的外侧,其树突连接于脚趾皮肤的末梢,轴突与低位脑干楔束核中的二级感觉神经元形成突触联系,这些纤维直径粗、传导快其传导速度平均为50m/s(超过160km/h)。当肢体或躯体温度在手术中降低时，突触传递的延迟增加,传递速度降低引起诱发电位刺激-反应时间延长。尽管痛觉、温度觉的纤维在高强度电刺激下也可能被去极化,但是因为这些纤维较小、传导慢,所以不是参与术中监测中感觉诱发电位初始反应的成分。由于外周神经是混合神经,当电刺激引起感觉诱发电位的同时,负责运动的传出神经纤维也收到刺激而被去极化。其反应的动作电位向两个方向传递。顺行传递引起所支配的肌肉的抽动,逆行传导到脊髓,但其信号不能反向穿过突触,因此不会上传至大脑。

脊髓主要有两套血液供应系统,分别是位于其腹侧正中的脊髓前动脉和位于其后部的两条脊髓后外侧动脉。前者供应脊髓腹侧及外侧的白质传导束和前后角的灰质;后者供应脊髓的后索。脊髓腹侧和背侧的两套血液供应系统在解剖学上相对独立,这就解释了在脊髓手术中有时会出现代表后索功能的体感诱发电位(SEP)完全正常,而患者出现术后运动功能障碍。这可能是因为手术操作过程中损伤了脊髓前动脉,造成前角及侧角灰质缺血所引起的。但由于供应后索脊髓后外侧动脉正常,而没有影响传导体感诱发电位的后索的功能。