二、椎　间　盘

在组成脊柱的各种结构中，承受巨大的应力和力矩的结构是椎间盘，其与椎小关节共同支撑躯干及加载在躯干上的压力。如果以腰5骶1或腰4、5椎间盘的髓核为支点，在举重物时手臂与躯干形成一个长的前杠杆，从棘突至髓核（支点）形成较短的后杠杆。前、后杠杆之比为15∶1。如举50kg重物，后杠杆肌肉收缩需要750kg，而髓核承受的压力为800kg。Bergmark等报道，当人站立时，作用在腰椎间盘的轴向压力80%～90%直接作用在脊柱的椎间盘，脊柱的后部只承受压力的10%～20%。而且椎间盘所承受的压力是其平面以上躯体重量的3倍。在各种活动过程中，其所承受的压力就更大，可高达静态下所承受压力的2倍。对腰椎及其椎间盘施加轴向挤压时，椎间盘内的液体静压增高30%～50%，对髓核产生压力，可同时转化为对纤维环产生的张应力，而且该张应力是压应力的3～5倍。所以在轴向挤压负重时，如超过纤维环的弹性限度，但无破损其仍保持完整，因此将导致椎体骨折，在骨折之前首先受损的是软骨终板，使其发生裂缝或塌陷，最后才致髓核和纤维环受损。此外，椎间盘还承受着其他类型的应力，如扭转力和剪切力。

根据作用在椎间盘上力的时间长短，可将力分为2种类型，短时高能量力（如举重）和长时低能量力（超出正常生理活动的力）。由于椎间盘具有对加载频率的敏感性、滞后作用、蠕变和松弛等为特征的粘弹性，上述两种力对椎间盘所造成的损伤有所不同。当超过椎间盘破坏强度的短时高能量力作用在椎间盘的某一点时，可使椎间盘产生不可避免的结构损伤，而长时低能量力是造成疲劳性损伤，在应力集中点使椎间盘撕裂，最终撕裂处扩大而导致椎间盘完全破损。椎间盘的生物力学性能决定于其退变程度。(https://www.daowen.com)

椎间盘的核心是髓核，是椎间盘的承重结构，Depukeys观察到，白天由于脊柱负重使其椎间盘受压，故男性在白天身长缩短3／4吋，，女性缩短1／2吋。从早到晚一天其身长缩短1%。椎间盘受压后，通过使纤维环向外膨胀，能够将压力转化成张力，从而使作用在脊柱上的压力减小。椎间盘最早的退变是随着年龄的增加髓核逐渐脱水，这种退变能使椎间盘明显地降低其蠕变能力，从而使椎间盘吸收冲击力和振动力的能力降低。

由同心板层结构排列的带状纤维组织组成的纤维环除上述功能外，另一主要功能是限制脊柱的过度旋转。腰椎的旋转负重能力决定于椎间盘、关节突及韧带3个结构。椎间盘对旋转抵抗力约为35%～45%，关节突与其相同，韧带及关节囊附着部分只承担10%左右。Johannes等对12具尸体进行体外生物力学测试的结果表明，在切除椎间盘后，明显增加前路矫形固定器械的去旋能力（在力矩为15Nm时，轴向旋转增加到14°～16°），而无论按从前或从后的顺序切除其他结构（如前纵韧带、棘间韧带以及关节突等）对增加去旋能力无明显影响。在治疗特发性脊柱侧弯手术中的体内测试（力矩为16Nm）结果亦表明，在椎间盘切除前旋转畸形矫正仅为6．1°，而切除椎间盘后则达21．6°。说明椎间盘的纤维环具有重要的抗旋生物力学特性。