椎间盘髓核迁移突出的生物力学分析

李玉秀

(河南推拿职业学院，河南 洛阳 471023)

椎间盘突出症是骨伤科常见病，多发于中老年人，多由于髓核脱水、纤维环退变，或由于外力导致椎间盘内、外生物力学平衡失调，髓核突出压迫神经，引起腰痛伴有坐骨神经痛[1-2]。发病率最高的节段为L4-L5、L5-S1,占95%[3]。椎间盘是一个密闭的具有流体力学特点的结构，由于髓核的特殊结构和特点，椎间盘在外力作用下可做摇椅状运动，从而实现了脊柱整体运动的活动度，也有突出的风险。现就此研究论述如下

1 椎间盘的结构和特点：椎间盘由纤维环、髓核及软骨终板3部分组成。纤维环在椎间盘的周围部，由分层的同心圆排列的纤维软骨环组成。同一层的纤维相互平行，相邻两层纤维之间相互垂直，纤维走向与软骨终板或椎体平面呈30°角，相邻两层纤维之间的夹角约120°。纤维环紧密附着于上、下软骨板，连接椎体上、下面，保护中央部的髓核并限制髓核向周围膨出。纤维环的前部及外侧部较后部约宽1倍，后部不仅较窄且层次也少，此处相对薄弱。髓核体积占椎间盘的40%，呈透明凝胶状，包埋于纤维环和上、下软骨板之间，富含粘多糖、硫酸软骨素、透明质酸、黏蛋白等，具有很强的亲水性，椎间盘有较高的含水量，每平方厘米保持约2.11kg的内部压力，其内产生的压力能均匀的分布到椎体上、下面及周围纤维环上，当负重状态下，应力增加。髓核脱水、退变会导致椎间盘失去正常的张力和弹力，厚度变薄发生各种病理改变。正常椎间盘的外围不超过椎体的外缘，而退变的椎间盘即使没有外力，仅仅头颈本身的重力即可导致椎间盘向外周均一地扩张而超出椎体的外缘易膨出；随着纤维环纤维断裂，髓核变形从纤维断裂处挤出而超过椎体外缘突出；若断裂的纤维自内向外形成贯通的裂隙，髓核的一部分结构被挤出在裂隙之外脱出；若脱出的髓核发生离断而与椎间盘本体分开，称为髓核脱落。椎间盘的软骨终板厚约1mm，与其内的纤维环和髓核相连接，可以缓冲椎骨受压。带有小孔的软骨终板像渗透膜一样，周围的水分、营养物质可渗透到椎间盘。

2 髓核迁移的生物力学分析

2.1 椎间盘张力和弹力失稳导致髓核迁移：随着年龄增长，椎间盘形态退变萎缩，吸收震荡、缓冲压力的功能也会变弱甚至消失，在暴力作用下，也易造成纤维环断裂、软骨板断裂等现象。髓核吸水能力下降，可导致椎间盘含水量降低而脱水，椎间盘退变、使脊柱屈伸、牵拉重载荷使其失去正常的张力和弹性，造成椎间隙变窄，相邻骨面接触，椎间盘不能将承载的压力均匀地进行分散、吸收和缓冲，导致应力集中、椎间活动失稳、不均衡活动增多，髓核迁移过度，或在暴力的作用，造成相邻接触的骨面慢性磨损、碰撞，导致骨膜下渗血、出血，血肿机化、钙化，形成骨质增生。

2.2 压应力损伤软骨板引起髓核迁移：椎间盘受压缩的程度在很大程度上取决于预缩载荷和压缩时间的长短。来自垂直的压缩力(压应力)使纤维环各层的纤维都处于紧张状态，垂直压缩力传递到椎体和椎间盘，髓核变形放射状重排来抵消压缩力，当压缩力过大时，易引起椎间盘软骨板结构破坏，软骨板无神经血管分配，受损后不易自行恢复，髓核迁移疝入椎体形成施莫尔结。不同姿势下椎间盘内压力测定显示[4]：人体直立时，第3腰椎平面承受的载荷为此平面以上躯干重力的2倍；坐位时，腰3和腰4之间的椎间盘内的压力最大，为10-15kg/cm2，椎间盘所承受的重量为100-175kg,比站立放松时增肌30%-40%，纤维环后部承受的拉力达60-80kg/cm2；一个60kg的人弯腰取20kg的物时，骶骨承受的负荷为250kg,因此第5腰椎和骶骨之间的椎间盘也承受了巨大的载荷，长期在负荷和时间积累下，此椎间盘易受损，髓核迁移膨出甚至突出。

2.3 旋转剪切力成角剪切纤维环导致髓核迁移脱出：当脊柱旋转时，椎间盘承受扭转载荷，此载荷在椎间盘的水平面和垂直面上产生成角剪切力。椎体侧弯或在剪切应力作用下，有一部分纤维紧张，另一部分纤维松弛，外力解除后因纤维具有弹性而恢复原状。剪切应力的大小与到旋转轴的距离成正比。旋转复位手法复位腰椎间盘突出症，主要通过脊柱弯曲和旋转角度控制基本的作用力点，不同部位采取不同屈曲、旋转角度，使折顶力集中在角度顶点，产生区域阶段复位作用[5]。推拿手法中的扳法会有髓核过度迁移的风险。以颈椎旋转定位扳法和腰椎旋转扳法为例：颈椎旋转定位扳法[6]：患者坐位，颈项部放松。术者站于其侧后方。以一手拇指顶按住病变颈椎棘突旁，另一手肘部托住下颌部，令患者低头，屈颈至拇指下感到棘突活动、关节间隙张开时，保持这一前屈幅度，再将其头部慢慢旋转，当旋转到有阻力时略为停顿一下，随即用“巧力寸劲”做一个有控制的、增大幅度的快速扳动，此时常可听到弹响声，同时拇指下亦有棘突弹跳感；腰椎旋转扳法(向右旋转)[7]：患者俯坐位，施术者一手拇指抵住需扳动的棘突，一手从项后按压肩部，嘱咐患者弯腰至最大限制，左手拇指从左向右推已定位的棘突，右手扳肩使其右旋，同时，右肘上抬，腰部旋转至最大幅度，腰部发出“咯咯”声。旋转性暴力易引起纤维环断裂，如果上述2种操作手法过重或刻意追求“咯咯”声均会成角剪切椎间盘的风险，一旦纤维环受损，髓核会有过度迁移的可能。

2.4 屈曲力对髓核迁移的影响：椎间盘受压时，髓核承受5%的压力，纤维环承受25%的压力。髓核具有稳定脊柱运动的功能，在伸展运动时，上方椎体向后移位，缩减了椎间隙后缘，髓核受挤向前方偏移，前屈运动时相反，从而使椎体获得较强的自稳性。如果从前屈位快速进行后伸运动(弯腰时突然直腰)，可导致前屈位时移向后方的髓核来不及回纳，就会承受过大的后伸挤压，导致纤维环破裂和椎间盘突出。

鉴于以上椎间盘解剖结构和椎间盘的生物力学分析，未病先防比已病再治会起到事半功倍的效果。日常生活中以动济静，注重形体锻炼，促进脊柱气血运行流通良好，既能使筋骨强健，又能使肌肉壮实，脏腑功能旺盛，增强体质，调节精神情志；根据个人喜好选择打太极、练八段锦、参加球类运动、健跑、做广播体操、形体训练、舞蹈等活动，强健腰椎周围的肌肉，如竖脊肌、多裂肌、回旋肌以及腰方肌、腰大肌，并能增强腰椎周围韧带、筋膜强度，共同维持脊柱平衡，加强椎间盘的稳定性，其中八段锦整套动作以腰为轴，能够紧柔结合、动静相兼、气机流畅、骨正筋肉[8]。同时，注意姿势体位，不良姿势和体位易影响脊柱周围肌力而失调，破坏脊柱的生物力学平衡，尤其是久做的上班族，如科研人员、行政工作人员、司机等，工作时应劳逸结合，防止发生椎间盘的损伤。另外，推拿医师用旋转扳法治疗椎间盘突出症时应结合椎间盘的生物力学关系，掌握好力度、旋转角度和精准度，避免损伤椎间盘。