二、髓核的功能
髓核是一种液态团块,由含有大量亲水性氨基葡萄糖聚糖的胶样凝胶组成,位于椎间盘的中央,在下腰椎则稍偏向后方。透明凝胶状的髓核,约占椎间盘横截面积的50%~60%。髓核的含水量极高,依据年龄不同,水的含量可占髓核总量的75%~90%。因此,髓核处于流体静压状态。Nachemson采用针式传感器从主应力的3个方向测定椎间盘内压,证实正常与接近正常的椎间盘髓核均呈流体静压状态。他发现正常椎间盘内压为轴向压缩载荷的1.3~1.5倍。当外载荷达到2 000N之前,椎间盘内压与载荷呈线性关系;他计算出垂直压应力大约为外载荷的50%,而切向应力与张应力却高达外载荷的4~5倍;黄韧带的预张力使椎间盘在不受载时即具有0.05Mpa的预压强;外载荷相同时,椎间盘内压从上腰段至下腰段逐渐增大。
1.髓核具有缓冲压力和压力再分配的作用 由于髓核是一种富有弹韧性半液体的胶状物质,有粘、弹、塑等力学特性,所以当其负重或周期性加载和卸载时,就可表现出蠕变性和滞后性。髓核通过变形,将力传送到纤维环各部分,从而使其纤维略延长或改变各层纤维的方向而分散压力(图5-1)。纤维环环箍于髓核周围,随着髓核的滚动及形变,将压力水平施向纤维环中,虽然弹性纤维极少,但由于胶原纤维的交叉排列,其弹力大大加强。施加于脊椎的力量最终由于髓核的变形将力分给了纤维环,因此这就起到了缓冲压力和压力再分配的作用。

图5-1 髓核内压力的变化
2.髓核具有滚珠轴承的作用,有很灵活的承载活动功能,使身体保持平衡 在脊柱运动时,髓核作为运动的支柱,由于髓核的可塑形性,所以无论在矢状面或额状面,均能顺利完成脊柱的伸展和屈曲;并能在两个软骨终板间作旋转运动和滑移运动(图5-2)。这样在人体活动过程中,就可以保持全身平衡。

图5-2 髓核有类似轴承的作用(https://www.daowen.com)
3.髓核具有压力传送、应力平衡的作用脊柱在中立位时,髓核位于椎间盘的中央稍偏后(图5-3A)。脊柱伸展位时,髓核内液体流向前方(图5-3B),屈曲时流向后方(图5- 3C)。在承受力量时,髓核向各方向均匀地传递力量,使压力均匀地向纤维环和软骨终板传布。这样避免了椎间盘某一方向过多的受力而造成纤维环的破裂、软骨终板的骨折,甚而骨性椎体的压力性骨吸收。

图5-3 髓核内液流变化
4.保护作用 髓核具有脊柱运动支点作用,根据受力点不同,髓核改变形状,髓核通过以上机制传递和吸收来自上一脊椎骨传向下一椎骨的力,巧妙地保护椎体。髓核的作用是传递并重新分布压应力,而纤维环主要承受张应力。
5.髓核维持椎间盘的营养与代谢 髓核是一团高含水量的物质,内无血管,其水的固着力取决于其主要化学成分即氨基葡萄糖聚糖的亲水性。髓核的物质代谢靠周围结构的渗透作用,营养物质的转运机制主要是被动扩散,其次是浓度压力差所产生的溶液对流。浓度差是被动扩散转运的动力。与椎间盘营养扩散有关的浓度差有2个,一是椎间盘与周围血管、组织液之间的浓度差;二是椎间盘内部由外向内的径向浓度落差。前者的大小与椎间盘周围血管分布及血流量有关;后一径向浓度落差与细胞代谢及营养物质的消耗有关。髓核乳胶体含一些软骨细胞、纤维母细胞、纤维网及基质,后者主要为黏多糖及一些盐类和水分。乳胶体可产生高渗透压,能与大于其体积9倍的水分结合。正常髓核占椎间盘面积的一半,承受着大部分纵向负荷,而纤维环承受切面负荷。髓核退变后,乳胶体的啜取压受损,来自脊柱纵轴力量的传递发生明显的变化,退变的髓核不能将负荷重新作放射状分布,结果纤维环承受更多纵向负荷而较少切面负荷。由于纤维环及椎间韧带施加一定张力,即使椎间盘不承受负荷,髓核也始终处于一定的压应力,导致髓核受损。
髓核细胞代谢旺盛时,营养物质消耗增加,在椎间盘内部形成的浓度梯度增大,随之扩散通量增大。由于作用于椎体的压力及方向不同,可以促进髓核内水及代谢产物的交换,直立时压力加大,体液流出增加,平卧时压力消除肌张力降低,体液进入髓核。
软骨终板如同半渗透的膜,髓核内的物质如同不渗透的溶质,将水分自富于营养的椎体吸入。由于椎骨至椎间盘的水分为椎体内的互相挤压力量所抵抗,在椎间盘内所产生的流体静力压如超过渗透压,则水分可以由椎间盘挤回椎体。