人颈椎后纵韧带交感神经节段分布性特点研究及临床意义

李茂华 王景东 相宏飞 邱晨生 郭柱 张建华 陈伯华 吴晓淋

颈性眩晕是以眩晕和交感神经症状为主要表现的临床症候群，是颈椎病患者常见的症状。其特点为发作与颈部体位变化密切相关，常因头颈部转动到特定位置时发作，位置恢复后眩晕消失。颈性眩晕最早由 Barre 和 Lieou 于 1926 年首次报道并命名为“Barre-Lieou 综合征”[1]。由于颈性眩晕常与颈椎退行性变伴发，临床上发病率较高，但由于其出现频率不一，组合复杂多变，而且患者就诊以主观症状为主，阳性体征较少，无特异性的辅助检查手段和临床试验方法，目前未形成对于这一临床症候群的规范化诊治流程。而对颈性眩晕确切发病机制认识不足更是导致目前临床对该类病患误诊、误治且无确切诊断标准和治疗方法的关键原因。

Yamada 等[2]在新西兰家兔的颈椎后纵韧带上存在丰富的交感神经纤维，这些纤维包括大量节后纤维和部分感觉纤维。人类组织学样本研究也已经证 实[3]在人体后纵韧带上分布着丰富的交感神经纤维，通过荧光显微镜观察，并对这些神经纤维做了形态学上的描述，但并未就其分布特点进行分析。本研究将针对这些术中获得的人体后纵韧带组织标本进行荧光显微镜观察并对不同区域的后纵韧带做定量分析，探讨交感神经纤维在人体后纵韧带上的节段性分布规律。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 首要诊断为颈椎间盘突出症、颈椎病、颈椎管狭窄症且经科室讨论明确前路手术指征的明确责任节段致病原因者；( 2 ) 年龄 ≤ 80 岁；( 3 ) 所有术中取材组织需为手术必须切除且均经家属及本人同意；( 4 ) 均接受颈椎前路手术者；( 5 ) 术中切除组织＞50 mg，组织平铺总面积＞ 3 mm2；( 6 ) 入组患者均有可靠的外伤史与否来源的表述及病史记载。

2. 排除标准：( 1 ) 排除其它系统合并症，如糖尿病、免疫系统疾病；( 2 ) 肿瘤、感染及畸形患者；( 3 ) 伴有椎体骨折的椎间盘突出症患者、后纵韧带骨化症患者；( 4 ) 初次发病至入院手术期间有过侵入性干预治疗的患者；( 5 ) 颈椎术后复发患者；( 6 ) 取材椎间盘组织不能含纤维环及髓核，各种原因不能获得足够组织标本患者；( 7 ) 青少年颈椎间盘突出症患者；( 8 ) 不能描述或认定有无外伤史的患者；( 9 ) 合并其它椎间盘或椎管周围病变的患者。

二、一般资料与材料选取

依照上述纳入与排除标准，收集 2012 年 12 月至 2019 年1月于青岛大学附属医院脊柱外科住院行颈椎前路手术治疗的颈椎病患者 80 例，其中男 52 例，女 28 例，年龄 31～77 岁，平均 ( 52.3±18.7 ) 岁。按照手术方式，颈椎前路单间隙椎间盘切除术 37 例，多间隙椎间盘切除术 ( 含 2 间隙 ) 22 例，椎体次全切除术 16 例，杂交手术 5 例。本组患者均因颈椎退行性变出现神经症状，经询问病史、体格检查、影像学诊断明确，均达到手术指征，应行颈前路减压手术。经患者家属及本人同意，并签署知情同意书，获得患者术中切下的病变部位后纵韧带标本，同时标记手术部位及手术方式，生理盐水冲洗干净后放入恒冷切片箱 12 h 内进行冷冻切片。本研究经过青岛大学附属医院伦理委员会批准通过 ( 审批文号：QDFY WZ 2015-2-28-01 )。

三、实验分组

将收集的后纵韧带标本分为 A、B 两组，其中 A 组为椎间隙区域的后纵韧带，B 组为椎体区域的后纵韧带，A1～A4 分别代表 C3～4、C4～5、C5～6、 C6～7节段，而 B1～B4 为 C3、C4、C5、C6椎体后缘区域后纵韧带。

四、组织切片

将获取的后纵韧带标本进行石蜡固定，铺平后纵韧带进行冠状位切片 ( 图1 )，设置切片的厚度均为 5 μm，每例后纵韧带至少切出 120 层切片，每层切片的面积至少为 9 mm2且保证后纵韧带深层和浅层都有均等的机会切到。

五、制片和改良乙醛酸染色法

根据不同来源组织标本进行三维定向切取超薄切片，石蜡切片切成后，保存在 4 ℃ 干燥条件下。72 h 内进行染色，将石蜡切片用两次二甲苯各浸泡 5 min 将石蜡脱去；经两次无水乙醇各浸泡 3 min 将二甲苯洗去；经 95%、90%、80%、70% 梯度酒精浸泡各 2 min 洗涤；蒸馏水浸泡 2 min 脱去酒精；自然风常温干燥；入乙醛酸反应液 3 次，室温浸染，每次约 2 min；空调 18 ℃ 凉风干燥 15～20 min，此时标本色调呈磨砂玻璃状；烤箱加热，80 ℃，3 min；滴加树脂封固液，盖上盖玻片封片；置入 80 ℃ 烤箱，50～60 s；使用波长 410 nm 左右的激发滤片光镜检，儿茶酚胺呈现黄绿色荧光。

六、切片观察

所有切片均使用 Olympus 荧光显微镜进行形态学观察并摄片。所摄图片通过 Image-Pro Plus 9.0 分析软件 ( MEDIA CYBERNETICS 公司，美国 ) 进行定量分析。由于随机因素或铺片不平原因，有的切片上可观察到点状和 ( 或 ) 线状的荧光标记 ( 交感神经纤维，图2a、b )，而有的切片无法观察到荧光标记。凡能够观察到点状或者线状的交感神经纤维，记为阳性；相反，若切片上观察不到任何点状或线状的荧光标记，则记为阴性。每例后纵韧带标本所切得的数量不一的切片中，统计出阳性切片占总数的比例，即阳性率，阳性率就代表了在这片后纵韧带标本上切到交感神经纤维的概率，若后纵韧带是的交感神经纤维分布密集，则有更大的几率切到，阳性率越高；反之亦然。用阳性率来代表后纵韧带上交感神经纤维分布的密度。

七、统计学处理

所有统计数据均统一整理，应用 SPSS 13.0 软件 ( IBM 公司，美国 ) 进行统计学分析，多组间计量资料的比较先进行正态性和方差齐性检验，符合正态性和方差齐性采用单因素方差分析方法 ( ANOVA )，两两比较采用 Bonferroni 检验，结果以表示；组内两样本资料比较采用t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、颈椎不同节段椎间隙层面后纵韧带分布特点

A 组不同节段椎间隙层面后纵韧带阳性率中，四组交感神经分布密度 ( 阳性率 ) 不全相同，差异有统计学意义 (F＝39.43，P＜0.001 )。四组两两比较，A1 与 A2 阳性率差异无统计学意义 (t＝2.09，P＞0.05 )，A2＞A3 (t＝5.09，P＜0.05 )，A3＞A4 (t＝5.69，P＜0.05 )，两两之间差异均有统计学意义，即 C3～4＝C4～5＞C5～6＞C6～7( 表1 )。

表1 不同节段椎间隙区域后纵韧带交感神经纤维分布阳性率 Tab.1 Positive rates of intervertebral space sympathetic nerve fiber distribution on the posterior longitudinal ligaments of different segments

表1 不同节段椎间隙区域后纵韧带交感神经纤维分布阳性率 Tab.1 Positive rates of intervertebral space sympathetic nerve fiber distribution on the posterior longitudinal ligaments of different segments

注：a与 A1 组比较，P＝0.2570；b与 A2 组比较，P＝0.0001；c与 A3 组比较，P＝0.0008Notice: aCompared with A1 group, P = 0.2570; bCompared with A2 group, P = 0.0001; cCompared with A3 group, P = 0.0008

二、颈椎不同节段椎体层面后纵韧带分布特点

B 组不同节段椎体层面后纵韧带阳性率中，四组交感神经分布密度 ( 阳性率 ) 全不相同，差异有统计学意义 (F＝39.45，P＜0.001 )。四组两两比较， B1＞B2 (t＝4.660，P＜0.05 )，B2＞B3 (t＝5.680，P＜0.05 )，B3＞B4 (t＝5.220，P＜0.05 )，且差异均有统计学意义，即椎体层面神经纤维密度 C3＞C4＞C5＞C6( 表2 )。

图1 后纵韧带冠状位切片示意图Fig.1 Posterior longitudinal ligament in coronal section

图2 不同切位切片观察的神经纤维荧光染色形态 a：神经纤维轴切面点状荧光；b：神经纤维纵切面线状荧光Fig.2 Fluorescence staining morphology of nerve fibers observed in different sections a: Spot fluorescence in axial section of nerve fibers; b: Linear fluorescence in longitudinal section of nerve fibers

三、颈椎不同节段后纵韧带分布特点

各个节段 ( 含椎间盘 A 组、椎体 B 组 ) 组间对比单因素方差分析 ( ANOVA ) 可知椎体不同节段交感神经分布阳性率不全相同 (F＝77.0，P＜0.001 )，C3节段＞C4节段 (t＝5.328，P＜0.05 )，C4节段＞ C5节段 (t＝7.949，P＜0.05 )，C5节段＞C6节段 (t＝7.326，P＜0.05 )，即交感神经由高位颈椎向低位颈椎分布逐渐稀疏；再依次进行各节段t检验组内比较，A1＞B1 (t＝18.20，P＜0.05 )，A2＞B2 (t＝27.21，P＜0.05 )，A3＞B3 (t＝22.86，P＜ 0.05 )，A4＞B4 (t＝28.58，P＜0.05 )，即同节段的后纵韧带，椎间隙区域的交感神经纤维密度大于相邻节段椎体后缘区域的密度 ( 图3 )。

表2 不同节段椎体后缘区域后纵韧带交感神经纤维分布阳性率 Tab.2 Positive rates of vertebral body sympathetic nerve fiber distributions on posterior longitudinal ligaments of different segments

表2 不同节段椎体后缘区域后纵韧带交感神经纤维分布阳性率 Tab.2 Positive rates of vertebral body sympathetic nerve fiber distributions on posterior longitudinal ligaments of different segments

注：a与 B1 组比较，P＝0.0131；b与 B2 组比较，P＝0.0043；c与 B3 组比较，P＝0.0154Notice: aCompared with B1 group, P = 0.0131；bCompared with B2 group, P = 0.0043; cCompared with B3 group, P = 0.0154

图3 椎间隙区域和椎体区域后纵韧带交感神经纤维分布阳性率比较，*t = 5.328，P = 0.0018；**t = 7.949，P = 0.0000；#t = 7.326，P = 0.0000Fig.3 Comparison of positive rates of sympathetic nerve fiber distributions in the intervertebral space and vertebral body area. *t = 5.328, P = 0.0018; **t = 7.949, P = 0.0000; #t = 7.326, P = 0.0000

讨 论

关于颈性眩晕的发病机制目前尚不清楚，而多年来“椎-基底动脉缺血 ( vertebra basilar ischemia，VBI ) ”理论一直是普遍接受的假说[4]。对于 VBI 的原因，目前有椎动脉机械压迫学说[5]颈椎不稳学 说[6-7]交感神经受激惹学说[8]和血管病变及血流动力学异常[9]等四种主要的理论。

过去认为后循环缺血是因为椎动脉受机械压迫导致，骨性及非骨性因素都可以直接压迫椎动脉引起症状，即钩椎关节增生或横突孔狭窄造成椎动脉压迫导致椎动脉供血不足，但后续研究证实临床上钩椎骨赘的大小和临床症状并不平行，许多没有明显钩椎关节增生或椎动脉受累的患者也可出现该类症状；椎动脉缺血症状与增生骨赘大小未必相关，大的骨赘不一定产生明显症状，小的骨赘甚至无骨赘也可以出现明显症状[10]。于是人们开始关注交感神经因素导致 VBI 的研究。

交感神经可以通过其节后纤维释放的递质与血管壁上的受体结合产生缩血管作用，而且病理因素对交感神经的刺激作用比直接压迫椎动脉更容易引起血管收缩痉挛，产生眩晕症状[11]。所以，交感神经受激惹导致椎动脉痉挛引起 VBI 成为目前广为接受的学说，但仍缺乏确凿的证据。动物实验中，张清等[12]用电刺激猫颈交感神经，以测定椎动脉血流量的变化情况，结果电刺激达到一定程度后，可引起椎-基底动脉 ( vertebrobasilar artery，VBA ) 系统痉挛与血流量减少，停止刺激血流量恢复正常。

目前的人标本解剖学研究已经证实，在人体椎动脉壁上攀附着丰富的交感神经网[13]，这些神经纤维主要是交感神经节后纤维，在椎动脉外膜上形成相应的神经丛。Yu 等[14]通过解剖学研究发现交感神经纤维在椎动脉壁的外膜表层交织成为一个网状结构，这种网状结构的平面就是一个神经环或神经袢。在椎动脉壁上神经的这种网状结构中，大部分纤维成分是交感神经节后纤维，其分布特点为外膜表层为密集的网状结构，纤维密度自上而下有减低趋势，并深入外膜层；中膜层为散在点状神经终末，交感神经纤维主要是通过支配椎动脉壁中膜层的弹性纤维和平滑肌来实现其调节动脉收缩功能 的[15]。所以，交感神经受激惹后通过其分布于椎动脉壁上的节后纤维来实现收缩作用，继而导致 VBI，引起眩晕症状。然而，这些激惹刺激因素的来源以及其传导通路至今未能完全证实。

有学者通过动物实验观察到，颈椎后纵韧带在受到即刻刺激后会迅速引起颈部供脑血管 ( 颈内动脉、椎动脉 ) 的缩血管效应和心脏的正性肌力作 用[2]，这说明颈椎后纵韧带可能是引起交感神经受激惹的一个因素。

动物解剖实验中，有学者发现在新西兰家兔的颈椎后纵韧带上存在丰富的交感神经纤维，这些纤维包括大量节后纤维和部分感觉纤维[2]。本研究通过收集颈前路手术中切取的人体后纵韧带标本进行乙醛酸生物化学荧光染色 ( glyoxylic acid-induced biological monoamine fluorescent technique，SPG ) 观察，也同样发现了大量交感神经纤维，这些纤维粗细不一，有的偏直，有的弯曲，相互交织成网。这与 Li 等[3]研究结论一致，形态学上，这些神经纤维主要分为两类：α-纤维和 β-纤维。前者细而偏直，后者粗而弯曲，直径都在 0.7～1.2 μm 之间。Erlanger 和 Gasser 通过研究提出，神经纤维根据其形态学和生理学特性可分为 A、B、C 三类，A 类纤维直径最粗，传导速度最快，C 类纤维正好相反。C 类纤维直径只有 0.5～1.0 μm，属于无髓鞘类神经纤维，基于此，这种纤维损伤后自我修复能力强[16]。本研究在荧光显微镜下观察到的交感神经纤维直径是 0.7～ 1.2 μm，而且人体后纵韧带是椎体间重要的连接结构，应力大，损伤机会多，所以，推测这些荧光显微镜下观察到的交感神经纤维属于 C 类纤维。

本组通过对获取的后纵韧带标本进行冠状位切片，每例标本均切成相同规格大小的切片，通过荧光显微镜观察每例切片，出现点状或线状荧光即记为阳性，计算每例标本的阳性率来描述后纵韧带上交感神经纤维的密度，发现后纵韧带上交感神经分布穿插于韧带之间，以“点-线”荧光点形式出现在不同切片切位上，且具有明显的节段性特征分布特点和血管周围聚集性特征 ( 图2 )。

有解剖学研究报道，颈交感神经节发出纤维与 C2～6神经的相应脊膜支吻合形成窦椎神经进入椎间孔，分布于包括后纵韧带在内的周围结构，这些神经进入椎管后在椎间盘区分别向上、向下发出上升支和下降支，再不断分出细支向远处及深层蔓延成网，相邻节段的交感神经于椎体后缘区有交 通[17-18]。本研究得到的结果显示同一节段的后纵韧带，椎间盘区的神经纤维密度大于相邻椎体后缘区。结合前面的切片结果，后纵韧带浅层 ( 近硬膜侧 ) 的神经纤维密度高于深层 ( 近椎体侧 )，说明这些交感神经纤维来源于后方椎管的神经束支。这些都与先前的解剖学研究相符。

人类解剖学研究表明，人颈部交感干位于颈血管鞘后方，颈椎横突的前方，一般每侧有 3～4 个交感干神经节，多者达 6 个，分别称为颈上、中、下神经节：颈上神经节最大，呈梭形，位于 C1～3椎体横突前方，颈内动脉后方；颈中神经节最小，有时缺如，位于 C6椎体横突处；颈下神经节位于 C7椎体横突根部的前方，在椎动脉的起始部后方，长于 T1神经节合并成颈胸神经节，亦称星状神经 节[19-20]。根据颈椎 3 个交感神经节的解剖位置看，颈上神经节发出的神经大致分布于 C1～4椎间隙区，即上位颈椎；颈中神经节和颈下神经节发出的神经分布于 C5～7椎间隙区，即下位颈椎。实验结果显示后纵韧带上交感神经纤维密度自上而下总体趋势是减少的，即上位颈椎节段的神经纤维密度大于下位节段，与颈交感神经节的大小及位置相符，所以，推论观察到的这些神经纤维是发自颈交感神经节的节后纤维。

临床方面，对伴有颈性眩晕症状的颈椎病患者行颈前路减压植骨内固定术，术中切除病变节段后纵韧带的患者术后眩晕症状改善率高于保留后纵韧带组[21-22]，提示颈椎后纵韧带可能是颈性眩晕发生传导通路上的一个环节。另外，颈椎的退变和不稳多发生在 C3～4、C4～5节段，这些节段后纵韧带上丰富的交感神经纤维可以感受到由于退变和不稳导致的病理刺激，从而引起交感神经兴奋，出现眩晕、恶心等神经症状。从目前研究的理论上推断，以颈椎间盘退变为主的颈椎退行性变可以通过以下几个因素来刺激后纵韧带上的交感神经：( 1 ) 颈椎退变所继发的椎体后缘增生骨赘直接刺激后纵韧带；( 2 ) 退变突出的颈椎间盘直接压迫后纵韧带，使其张力增高，从而使分布于后纵韧带上的交感神经末梢兴奋；( 3 ) 退变的颈椎间盘可产生白细胞介素 6 ( interleukin- 6，IL-6 )、一氧化氮 ( nitric oxide，NO )、磷脂酶 ( phospholipase，PLA ) 等多种炎症因子及化学介质，直接刺激后纵韧带上的交感神经末 梢[23]；( 4 ) 椎间盘退变脱水后引起局部微环境改变，继发颈椎失稳，失稳的椎节可牵拉后纵韧带，使已兴奋的后纵韧带再次受到激惹[24-25]。这些刺激因素的叠加容易引起颈交感神经节的异常兴奋，而颈交感神经节的兴奋可以通过脑-脊髓反射和脊髓反射引起包括椎动脉在内的供脑血管的强烈收缩。

然而，本研究也存在一些不足：( 1 ) 由于临床手术中取材的限制，无法获取所有节段的颈椎后纵韧带，本研究未能获取 C1～2、C2～3节段后纵韧带；( 2 ) 本研究所用的后纵韧带标本均取自患有颈椎退行性变的患者体内，切取后纵韧带的节段均伴有颈椎间盘突出或失稳，未能与正常节段后纵韧带相比较，有一定的局限性。

综上所述，本组通过对新鲜人体后纵韧带标本进行切片、染色、荧光显微镜观察，证实了在人颈椎后纵韧带上存在丰富的交感神经纤维，通过形态学观察笔者推断这些神经纤维均属于 C 类纤维，自我修复及再生能力强。通过对不同节段后纵韧带上的交感神经纤维进行定量分析，发现后纵韧带椎间盘区神经纤维密度大于椎体后缘区；自上而下，神经纤维密度总体上逐渐降低，与椎旁交感神经节大小和位置关系相符，因此推断这些神经纤维是来自椎旁神经节的节后纤维，而且，颈椎后纵韧带上分布着丰富的交感神经纤维可能是颈椎感受周围结构病理刺激引起颈性眩晕的生理基础。