椎间盘的血供及营养
在胎儿及幼儿,有血管分别从脊柱的前、后中点,行向软骨椎体的中心。背内侧椎体动脉注入背侧血管湖,向上、下各分出1支至椎间盘的中心,即轴向椎间盘动脉,邻近脊索。腹内侧椎体动脉注入腹侧血管湖,与前者分布相同。
发生中的椎间盘各有3个主要动脉即背侧、腹侧及轴向椎间盘动脉。血管进入软骨区,各发出外侧、背侧及腹侧支,3个椎间盘动脉的分支在透明软骨板区互相吻合,并发出无数血管支至椎间盘,这些血管支在纤维环内非常细小,为毛细管。每个动脉有两个伴行静脉。
出生后这些血管逐步闭锁,至12岁左右则完全闭锁。在幼年时期纤维环各部都有血管分布,这些血管来自椎体周围的小血管,但随着年龄的增长,纤维环深部的血管逐步闭锁,无血管穿入纤维环的深部。至成年时期,除了纤维环的周边部分外,椎间盘的其他部分均无血管存在,髓核和纤维环的营养靠周围渗透供应。
椎间盘是机体内最大的无血管结构,其营养代谢途径与机体其他组织有明显的不同。国外对椎间盘营养通路的观察始于20世纪60年代,经若干年的研究,至80年代已取得了很大进展。
Rudert(1993)采用组织化学和免疫组织化学的方法对不同年龄人的椎间盘血管构筑进行研究,结果发现:各年龄组纤维环外周的结缔组织内均发现血管和淋巴管,在20岁组被检者纤维环中检出了血管和淋巴管,7岁组的软骨终板中能观察到血管,各年龄组的髓核中既无血管也无淋巴管。
椎间盘营养物质的来源主要是通过软骨终板弥散和纤维环弥散。Holm(1988)用电极测量犬椎间盘纤维环的氧浓度,发现外层纤维环氧浓度随电极刺入的深度而减小,但与距软骨终板的距离无明显关系,提示外层纤维环的营养来源主要由其表层血管而来。内层纤维环显示了完全相反的结果,其氧浓度取决于电极与软骨终板之间的距离,距软骨终板近者氧浓度高,说明该部纤维环的营养主要靠软骨终板途径供应。有人认为,由于内、外层纤维环的营养供应来自两个不同的途径,从而使两者交界处易发生营养障碍,这也从另一个方面解释了椎间盘纤维环最先于内、外层交界处发生断裂破坏的病理现象。
(一)经软骨终板弥散(https://www.daowen.com)
椎体的松质骨有丰富的血供,与软骨终板之间无坚质骨相隔。Nachemson(1988)发现,椎体髓腔血窦与软骨终板间有直接接触,营养物质通过血窦-软骨界面进行扩散。营养物质经软骨终板弥散,特别是中央部分,这里与血管丰富的松质骨密切相连,并有血管芽及髓腔间隙,是髓核的主要营养途径。
(二)经纤维环弥散
纤维环外侧的结缔组织及纤维环中有小血管和淋巴管。Brodin给兔注射荧光染料30s后取材,观察染料在椎间盘的分布,发现纤维环染料主要集中在外层,由外及内染色浓度逐渐下降,在纤维环与髓核交界处,无荧光染料出现,说明纤维环营养途径对内层纤维环和髓核的营养作用很小。
另外,椎间盘营养状况与椎间盘的应力及体育活动有关。压力的变化可使椎体内的液体进行交换。直立时压力加大;躺卧时,由于上面施加的压力消除,肌张力减少,椎体内液体经软骨终板渗透至髓核。正常的应力有利于椎间盘的营养,但应力过低或过高均可能诱发椎间盘变性。临床上,脊柱内固定或融合术后,手术范围内的椎间盘处于低应力状态,椎间盘细胞代谢明显下降,可能引起椎间盘退变。
体育锻炼有利于椎间盘营养,每周4~5d,每天30min的中等强度体育活动即可满足椎间盘的营养需求。体育锻炼使椎间盘处于某种“优化”力学环境中,在适当高应力作用下,椎间盘细胞代谢水平提高,有氧代谢加强,乳酸浓度下降。
椎间盘的基本营养物质为氧、葡萄糖、氨基酸及其他溶质,以合成蛋白及其他大分子,椎间盘的代谢废物也需要从血液排除。在纤维环周围及椎体-终板间界面与毛细管相接,椎间盘内的细胞从周围血管经椎间盘基质靠必需的溶质输送获取营养,纤维环外层血供较丰富,椎体终板周围部位渗透性则较低。成人髓核经椎体来的血供多不确定,在椎间盘基质和毛细管之间的软骨终板可钙化,形成不可渗透的障碍。软骨下骨的渗透性随年龄下降,营养物质输送途径的阻断可引起细胞坏死,导致椎间盘退变。
椎间盘大部分无直接血供,其营养受下列因素影响:①椎间盘与毛细管的接触面;②细胞摄入溶质的速率;③液体流动对溶质输送的影响;④溶质在椎间盘的弥散度;⑤溶质在椎间盘及血浆的分布。