椎體終板及其臨床相關(guān)問題.doc
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參見附件(28kb)。
椎體終板及其臨床相關(guān)問題
隨著脊柱外科的發(fā)展，椎間融合技術(shù)愈發(fā)完善，而隨訪中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)植物或椎間融合器的下沉使人們清楚地認(rèn)識(shí)到椎體骨性終板在椎間融合中的重要意義，從而引發(fā)了圍繞椎體骨性終板的一系列研究。
一 骨性終板的形成(發(fā)生學(xué))
脊柱的骨化過程開始于3個(gè)骨化核，一個(gè)位于椎體，兩個(gè)位于左右兩側(cè)的椎弓，大約開始于胚胎期的第二個(gè)月，到出生時(shí)，3個(gè)中心尚未融合。脊柱的發(fā)育成熟是一個(gè)緩慢的過程，約終止于25歲左右。
除原發(fā)骨化中心外，至8-13歲時(shí)，椎體上下面的圓形骺板-體骺開始出現(xiàn)次級(jí)骨化中心：即椎體上下面的四周出現(xiàn)的環(huán)狀骺板片，稱為二次骨化中心，也叫骺環(huán)。組織學(xué)上，一般至25歲才能與原發(fā)骨化中心構(gòu)成的椎體相連完全，有人統(tǒng)計(jì)認(rèn)為平均17歲，此時(shí)即形成了椎體的骨性終板：即椎體頭尾側(cè)的二次骨化中心與椎體中央的原發(fā)骨化中心相融合而形成。
二 終板的血供與神經(jīng)支配
2.1終板的血供
論及骨性終板的血供，必然涉及椎體血供模式，脊柱的動(dòng)脈分布可分成骨外血管網(wǎng)和骨內(nèi)營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈兩大部分。椎體的血供具有明顯的節(jié)段性：節(jié)段動(dòng)脈；節(jié)段動(dòng)脈位于椎體兩側(cè)，共5對(duì)，呈繩梯式吻合。節(jié)段動(dòng)脈主干行經(jīng)椎體兩側(cè)時(shí)向椎體發(fā)出兩短支，分為周圍支與中央支，中央支常為1-3支，于椎體后側(cè)中分進(jìn)入椎體，又名赤道動(dòng)脈，屬骨內(nèi)營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈。
文獻(xiàn)表明，動(dòng)物骨骼約接受心排除量的5-10%，骨內(nèi)血管床也與其他血管床一樣受神經(jīng)、體液及代謝信息的影響而發(fā)生反應(yīng)。
Brinker等人應(yīng)用藥物性血管激動(dòng)劑及其阻滯劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示骨內(nèi)存在?-1腎上腺素受體，而動(dòng)脈應(yīng)用去甲腎上腺素(NAd)也會(huì)增加犬脛骨滋養(yǎng)血管的灌注壓。在內(nèi)皮細(xì)胞存在的地方，乙酰膽堿可致血管擴(kuò)張，它通過釋放內(nèi)皮細(xì)胞源性的松弛因子而調(diào)節(jié)，并同時(shí)抑制平滑肌收縮。Brinker等人研究表明，此現(xiàn)象可被阿托品阻斷，提示血管內(nèi)皮存在堿樣受體。WALLACE等人通過對(duì)10只綿羊隨機(jī)分為二組，A組應(yīng)用NAD，B組應(yīng)用乙酰膽堿，NAD濃度為2。5?G/ML，以25速度滴入，此量可減少靜息時(shí)犬皮質(zhì)骨血流75%；乙酰膽堿濃度為50，滴速為25，此量可降低犬皮質(zhì)骨滋養(yǎng)動(dòng)脈壓7MMHG。并于用藥5分鐘前，心室內(nèi)注射放射性微球(GADO)，其后分別測(cè)量血壓及取血樣，最后處死取材，取整個(gè)腰椎，負(fù)20度保存，復(fù)溫后，去除軟組織，應(yīng)用條帶鋸切取骨-間盤-骨界面切片，厚2毫米，應(yīng)用放射性微球技術(shù)測(cè)椎體骨性終板血供，A組，無明顯變化，B組明顯增加約60%，結(jié)果與BRINKER等人研究一致，由此得出結(jié)論，骨-間盤-骨界面血管存在堿受體，此現(xiàn)象顯示，椎體終板血管網(wǎng)并不單純是一個(gè)被動(dòng)的管道系統(tǒng)，還可以通過不同的生理?xiàng)l件來改變，從而影響間盤營(yíng)養(yǎng)。
Sadauki Oki等人應(yīng)用8只20周齡日本白兔，通過光鏡HE染色、顯微血管造影及掃描電鏡技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在椎體骨性終板區(qū)，血管芽呈密集分布，在周邊纖維環(huán)部較中央髓核部為少，故認(rèn)為兩區(qū)血管芽形態(tài)上的差異在終板滲透彌散中起主要作用。
間盤的營(yíng)養(yǎng)主要為經(jīng)過椎體骨性終板區(qū)的血管通道經(jīng)負(fù)壓彌散而獲得，但對(duì)流也起很大作用。前述WALLACE與BRINKER等人的研究已證明了終板血流與皮質(zhì)骨血流相似，因此表明終板血運(yùn)受全身及局部神經(jīng)介質(zhì)、體液的調(diào)控。
2.2 終板的神經(jīng)支配
在間盤退變吸收的病人中，椎體終板常出現(xiàn)點(diǎn)狀病灶；MRI顯示間盤物質(zhì)可以突入椎體，而椎體的血管及纖維骨髓樣組織也可以侵入間盤內(nèi)。這就產(chǎn)生了致痛物質(zhì)產(chǎn)生的假說，創(chuàng)傷與炎癥可使致痛因子合成增加,這些因子能使靜息的傷痛感受器激活，而后者通常在很大的機(jī)械刺激下都難以激活。因間盤退變所致疼痛性質(zhì)不同，或?yàn)殁g痛或?yàn)榉派渫矗砻魇芾凵窠?jīng)纖維不同，如無髓鞘的C型纖維及較細(xì)的有髓纖維(A-?)；他們均可合成P物質(zhì)及降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)，或僅含CGRP。BROWN等人應(yīng)用免疫組化及氫清除技術(shù)對(duì)嚴(yán)重退變的15例腰椎間盤進(jìn)行研究，同樣取骨-間盤-骨結(jié)合組織并固定，冰凍切片，以研究神經(jīng)分布，結(jié)果顯示病變組明顯高于對(duì)照組，尤其在椎體終板區(qū)及間盤鄰近區(qū)。而CGRP J及P物質(zhì)具有血管擴(kuò)張作用及痛覺傳感作用，此類感覺神經(jīng)終端的增加提示血流增加以增加退變間盤的營(yíng)養(yǎng)，連同軟骨板的缺陷，強(qiáng)烈提示骨性終板及椎體也是疼痛根源。
三終板的形態(tài)
終板的形態(tài)包括其幾何形狀、大小及其各個(gè)領(lǐng)域的厚度。其大小及幾何形狀因不同節(jié)段而不同，自頸椎至腰椎，總體趨勢(shì)是逐漸變大；通常終板與椎體橫切面形狀近似，呈圓形或腎形(因其為原發(fā)與次級(jí)骨化中心相融合而成)，周邊高起，中央凹陷呈一圓形或腎形空穴；不同個(gè)體及不同節(jié)段水平，此空穴在深度及形狀上存在較大差異。終板周緣存在一突起的、含較厚皮質(zhì)骨的邊緣，正如EDELSON與NATHAN仔細(xì)描述的一樣，這個(gè)邊緣名為骺環(huán)，發(fā)自于12-25歲期間的椎體終板表面的鈣化沉積區(qū)域；除了發(fā)育較好的外環(huán)外，也存在幾個(gè)(達(dá)7個(gè))額外的環(huán)狀鈣化區(qū)，這些骺環(huán)與其下終板相融合，構(gòu)成一密集而較厚的骨性終板邊緣，這就可能增加終板周緣區(qū)的載荷能力。EDWARDS等人也得出近似的結(jié)論：即應(yīng)用連續(xù)矢狀剖面，分別應(yīng)用印度藍(lán)及白色蔗糖染色，再在NIH圖象分析儀下測(cè)定胸腰椎椎體皮質(zhì)骨殼及上下椎體終板，發(fā)現(xiàn)骨性終板包含幾個(gè)明顯的分區(qū)，以傳導(dǎo)從椎間盤到椎體的機(jī)械壓力，周邊為密質(zhì)骨環(huán)，中央為一個(gè)光滑的多孔的中央?yún)^(qū)與髓核連接，從而使?fàn)I養(yǎng)自軟骨終板彌散到無血管的椎間盤。在壓力下，間盤內(nèi)壓分布到終板；無退變的間盤，其纖維環(huán)與髓核完整，壓力自髓核經(jīng)終板中央傳導(dǎo)到達(dá)椎體中央，經(jīng)髓核傳導(dǎo)的力遠(yuǎn)大于纖維環(huán)傳導(dǎo)的力；而退變的間盤，會(huì)再分配壓力到到周圍的纖維環(huán)，從而使較高的應(yīng)力作用于終板周緣及椎體皮質(zhì)骨殼。在軸向載荷下，會(huì)發(fā)生終板及其下的骨小梁變形。
EDWARDS等人測(cè)定胸腰椎皮質(zhì)骨殼厚度，結(jié)果表明椎體皮質(zhì)厚度各側(cè)差異很大，終板中央部有顯著的降低，而皮質(zhì)骨殼與終板交匯處則明顯增厚，在椎體后方皮質(zhì)骨區(qū)中分僅及鄰近終板處的75%，而前方皮質(zhì)的角部較后方皮質(zhì)及雙終板為厚。在上終板，周邊部較中央部為厚。在許多下胸椎及腰椎椎體中，在臨近終板處，存在第二次連續(xù)的密質(zhì)骨區(qū)，但在上中胸椎較少見，各椎體的比率為：T9：66%，L1：80%，L5：88%。骨性終板中央?yún)^(qū)薄而多孔，周邊區(qū)則較厚。終板的雙層結(jié)構(gòu)與椎體皮質(zhì)骨殼不同，可能歸因于終板的生物力學(xué)特性。
四，終板的生物力學(xué)特性及影響因素
根據(jù)EDWARDS的研究，胸腰椎終板厚度自0。26-108毫米，且上下終板厚度無差異，而韓國人LIM TAE-HONG等人通過對(duì)7具人頸椎(C3-C7)27個(gè)椎體應(yīng)用CT行終板測(cè)量，每個(gè)椎體行冠狀面連續(xù)切片掃描，層厚15毫米，且同時(shí)轉(zhuǎn)至圖象分析系統(tǒng)下處理，每個(gè)椎體取三層切片，每層取中心及兩側(cè)方中點(diǎn)為測(cè)繪點(diǎn)，取均值；結(jié)果顯示頸椎各節(jié)段終板厚度一致，其上下終板也近似。李等人認(rèn)為頸椎體間融合物下沉是一嚴(yán)重并發(fā)癥 ......
椎體終板及其臨床相關(guān)問題
隨著脊柱外科的發(fā)展，椎間融合技術(shù)愈發(fā)完善，而隨訪中發(fā)現(xiàn)的內(nèi)植物或椎間融合器的下沉使人們清楚地認(rèn)識(shí)到椎體骨性終板在椎間融合中的重要意義，從而引發(fā)了圍繞椎體骨性終板的一系列研究。
一 骨性終板的形成(發(fā)生學(xué))
脊柱的骨化過程開始于3個(gè)骨化核，一個(gè)位于椎體，兩個(gè)位于左右兩側(cè)的椎弓，大約開始于胚胎期的第二個(gè)月，到出生時(shí)，3個(gè)中心尚未融合。脊柱的發(fā)育成熟是一個(gè)緩慢的過程，約終止于25歲左右。
除原發(fā)骨化中心外，至8-13歲時(shí)，椎體上下面的圓形骺板-體骺開始出現(xiàn)次級(jí)骨化中心：即椎體上下面的四周出現(xiàn)的環(huán)狀骺板片，稱為二次骨化中心，也叫骺環(huán)。組織學(xué)上，一般至25歲才能與原發(fā)骨化中心構(gòu)成的椎體相連完全，有人統(tǒng)計(jì)認(rèn)為平均17歲，此時(shí)即形成了椎體的骨性終板：即椎體頭尾側(cè)的二次骨化中心與椎體中央的原發(fā)骨化中心相融合而形成。
二 終板的血供與神經(jīng)支配
2.1終板的血供
論及骨性終板的血供，必然涉及椎體血供模式，脊柱的動(dòng)脈分布可分成骨外血管網(wǎng)和骨內(nèi)營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈兩大部分。椎體的血供具有明顯的節(jié)段性：節(jié)段動(dòng)脈；節(jié)段動(dòng)脈位于椎體兩側(cè)，共5對(duì)，呈繩梯式吻合。節(jié)段動(dòng)脈主干行經(jīng)椎體兩側(cè)時(shí)向椎體發(fā)出兩短支，分為周圍支與中央支，中央支常為1-3支，于椎體后側(cè)中分進(jìn)入椎體，又名赤道動(dòng)脈，屬骨內(nèi)營(yíng)養(yǎng)動(dòng)脈。
文獻(xiàn)表明，動(dòng)物骨骼約接受心排除量的5-10%，骨內(nèi)血管床也與其他血管床一樣受神經(jīng)、體液及代謝信息的影響而發(fā)生反應(yīng)。
Brinker等人應(yīng)用藥物性血管激動(dòng)劑及其阻滯劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示骨內(nèi)存在?-1腎上腺素受體，而動(dòng)脈應(yīng)用去甲腎上腺素(NAd)也會(huì)增加犬脛骨滋養(yǎng)血管的灌注壓。在內(nèi)皮細(xì)胞存在的地方，乙酰膽堿可致血管擴(kuò)張，它通過釋放內(nèi)皮細(xì)胞源性的松弛因子而調(diào)節(jié)，并同時(shí)抑制平滑肌收縮。Brinker等人研究表明，此現(xiàn)象可被阿托品阻斷，提示血管內(nèi)皮存在堿樣受體。WALLACE等人通過對(duì)10只綿羊隨機(jī)分為二組，A組應(yīng)用NAD，B組應(yīng)用乙酰膽堿，NAD濃度為2。5?G/ML，以25速度滴入，此量可減少靜息時(shí)犬皮質(zhì)骨血流75%；乙酰膽堿濃度為50，滴速為25，此量可降低犬皮質(zhì)骨滋養(yǎng)動(dòng)脈壓7MMHG。并于用藥5分鐘前，心室內(nèi)注射放射性微球(GADO)，其后分別測(cè)量血壓及取血樣，最后處死取材，取整個(gè)腰椎，負(fù)20度保存，復(fù)溫后，去除軟組織，應(yīng)用條帶鋸切取骨-間盤-骨界面切片，厚2毫米，應(yīng)用放射性微球技術(shù)測(cè)椎體骨性終板血供，A組，無明顯變化，B組明顯增加約60%，結(jié)果與BRINKER等人研究一致，由此得出結(jié)論，骨-間盤-骨界面血管存在堿受體，此現(xiàn)象顯示，椎體終板血管網(wǎng)并不單純是一個(gè)被動(dòng)的管道系統(tǒng)，還可以通過不同的生理?xiàng)l件來改變，從而影響間盤營(yíng)養(yǎng)。
Sadauki Oki等人應(yīng)用8只20周齡日本白兔，通過光鏡HE染色、顯微血管造影及掃描電鏡技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在椎體骨性終板區(qū)，血管芽呈密集分布，在周邊纖維環(huán)部較中央髓核部為少，故認(rèn)為兩區(qū)血管芽形態(tài)上的差異在終板滲透彌散中起主要作用。
間盤的營(yíng)養(yǎng)主要為經(jīng)過椎體骨性終板區(qū)的血管通道經(jīng)負(fù)壓彌散而獲得，但對(duì)流也起很大作用。前述WALLACE與BRINKER等人的研究已證明了終板血流與皮質(zhì)骨血流相似，因此表明終板血運(yùn)受全身及局部神經(jīng)介質(zhì)、體液的調(diào)控。
2.2 終板的神經(jīng)支配
在間盤退變吸收的病人中，椎體終板常出現(xiàn)點(diǎn)狀病灶；MRI顯示間盤物質(zhì)可以突入椎體，而椎體的血管及纖維骨髓樣組織也可以侵入間盤內(nèi)。這就產(chǎn)生了致痛物質(zhì)產(chǎn)生的假說，創(chuàng)傷與炎癥可使致痛因子合成增加,這些因子能使靜息的傷痛感受器激活，而后者通常在很大的機(jī)械刺激下都難以激活。因間盤退變所致疼痛性質(zhì)不同，或?yàn)殁g痛或?yàn)榉派渫矗砻魇芾凵窠?jīng)纖維不同，如無髓鞘的C型纖維及較細(xì)的有髓纖維(A-?)；他們均可合成P物質(zhì)及降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)，或僅含CGRP。BROWN等人應(yīng)用免疫組化及氫清除技術(shù)對(duì)嚴(yán)重退變的15例腰椎間盤進(jìn)行研究，同樣取骨-間盤-骨結(jié)合組織并固定，冰凍切片，以研究神經(jīng)分布，結(jié)果顯示病變組明顯高于對(duì)照組，尤其在椎體終板區(qū)及間盤鄰近區(qū)。而CGRP J及P物質(zhì)具有血管擴(kuò)張作用及痛覺傳感作用，此類感覺神經(jīng)終端的增加提示血流增加以增加退變間盤的營(yíng)養(yǎng)，連同軟骨板的缺陷，強(qiáng)烈提示骨性終板及椎體也是疼痛根源。
三終板的形態(tài)
終板的形態(tài)包括其幾何形狀、大小及其各個(gè)領(lǐng)域的厚度。其大小及幾何形狀因不同節(jié)段而不同，自頸椎至腰椎，總體趨勢(shì)是逐漸變大；通常終板與椎體橫切面形狀近似，呈圓形或腎形(因其為原發(fā)與次級(jí)骨化中心相融合而成)，周邊高起，中央凹陷呈一圓形或腎形空穴；不同個(gè)體及不同節(jié)段水平，此空穴在深度及形狀上存在較大差異。終板周緣存在一突起的、含較厚皮質(zhì)骨的邊緣，正如EDELSON與NATHAN仔細(xì)描述的一樣，這個(gè)邊緣名為骺環(huán)，發(fā)自于12-25歲期間的椎體終板表面的鈣化沉積區(qū)域；除了發(fā)育較好的外環(huán)外，也存在幾個(gè)(達(dá)7個(gè))額外的環(huán)狀鈣化區(qū)，這些骺環(huán)與其下終板相融合，構(gòu)成一密集而較厚的骨性終板邊緣，這就可能增加終板周緣區(qū)的載荷能力。EDWARDS等人也得出近似的結(jié)論：即應(yīng)用連續(xù)矢狀剖面，分別應(yīng)用印度藍(lán)及白色蔗糖染色，再在NIH圖象分析儀下測(cè)定胸腰椎椎體皮質(zhì)骨殼及上下椎體終板，發(fā)現(xiàn)骨性終板包含幾個(gè)明顯的分區(qū)，以傳導(dǎo)從椎間盤到椎體的機(jī)械壓力，周邊為密質(zhì)骨環(huán)，中央為一個(gè)光滑的多孔的中央?yún)^(qū)與髓核連接，從而使?fàn)I養(yǎng)自軟骨終板彌散到無血管的椎間盤。在壓力下，間盤內(nèi)壓分布到終板；無退變的間盤，其纖維環(huán)與髓核完整，壓力自髓核經(jīng)終板中央傳導(dǎo)到達(dá)椎體中央，經(jīng)髓核傳導(dǎo)的力遠(yuǎn)大于纖維環(huán)傳導(dǎo)的力；而退變的間盤，會(huì)再分配壓力到到周圍的纖維環(huán)，從而使較高的應(yīng)力作用于終板周緣及椎體皮質(zhì)骨殼。在軸向載荷下，會(huì)發(fā)生終板及其下的骨小梁變形。
EDWARDS等人測(cè)定胸腰椎皮質(zhì)骨殼厚度，結(jié)果表明椎體皮質(zhì)厚度各側(cè)差異很大，終板中央部有顯著的降低，而皮質(zhì)骨殼與終板交匯處則明顯增厚，在椎體后方皮質(zhì)骨區(qū)中分僅及鄰近終板處的75%，而前方皮質(zhì)的角部較后方皮質(zhì)及雙終板為厚。在上終板，周邊部較中央部為厚。在許多下胸椎及腰椎椎體中，在臨近終板處，存在第二次連續(xù)的密質(zhì)骨區(qū)，但在上中胸椎較少見，各椎體的比率為：T9：66%，L1：80%，L5：88%。骨性終板中央?yún)^(qū)薄而多孔，周邊區(qū)則較厚。終板的雙層結(jié)構(gòu)與椎體皮質(zhì)骨殼不同，可能歸因于終板的生物力學(xué)特性。
四，終板的生物力學(xué)特性及影響因素
根據(jù)EDWARDS的研究，胸腰椎終板厚度自0。26-108毫米，且上下終板厚度無差異，而韓國人LIM TAE-HONG等人通過對(duì)7具人頸椎(C3-C7)27個(gè)椎體應(yīng)用CT行終板測(cè)量，每個(gè)椎體行冠狀面連續(xù)切片掃描，層厚15毫米，且同時(shí)轉(zhuǎn)至圖象分析系統(tǒng)下處理，每個(gè)椎體取三層切片，每層取中心及兩側(cè)方中點(diǎn)為測(cè)繪點(diǎn)，取均值；結(jié)果顯示頸椎各節(jié)段終板厚度一致，其上下終板也近似。李等人認(rèn)為頸椎體間融合物下沉是一嚴(yán)重并發(fā)癥 ......
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