椎间盘的生理退变

椎间盘出现退变的概率较高。有研究显示：影像学出现颈椎间盘退变在65～74岁的发生率，女性为74%，男性为87%。同一研究还显示：35岁以上的人群中，影像学表现为腰椎间盘退变的女性为44%，男性为60%。脊椎退变在男性更常见，与重体力劳动有关（如码头工人）。成熟前出现的椎间盘退变见于脊柱后凸、体位性疾病和黄褐病。

椎间盘组织承受人体躯干及上肢的重量，在日常生活及劳动中，劳损较其他的组织为重，因其仅有少量的血液供应，营养极为有限，因此极易退变。Conventry报道在20岁左右的椎间盘已有退行性变，20～30岁间有的已有明显的退变，纤维环出现裂隙。Roberts报道其对100例腰椎标本进行的相关病理学研究，所有的中年标本的椎间盘均有退变，而在30岁的腰椎中也有很多存在退变。出生时，纤维环含水约80%，髓核含水约90%；在18岁时，则下降10%。而在35岁时则分别降至65%和78%。椎间盘在最初形成时几乎全部为髓核占据，其外周仅有薄层纤维环包围。随着年龄的增长，髓核脱水而逐渐缩小至中心部，周围纤维环亦增厚。椎间盘主要部分的髓核由蛋白多糖黏液样基质及纵横交错的胶原纤维网和软骨细胞构成。由于蛋白多糖的膨胀性，使髓核具有弹力和膨胀的性能。在新生儿，其椎间盘内蛋白多糖含量较成人髓核及纤维环中的含量高，较退变者则更高。髓核中的变化较纤维环中的改变更明显。从而使成人髓核的弹性下降。由于胶样髓核的蛋白多糖下降，胶原纤维增加，髓核与纤维环中出现不同宽度的过渡区，使髓核不能将压缩力转化为纤维环的切线应力，纤维环受力不均，成为纤维环破裂的组织学基础。尤其是在30～40岁以后。

De Candido等人以MRI观察246例腰腿痛的病人，见椎间盘退变随年龄增加而增加。直到50岁时，20%的病人腰4、5及腰5骶1椎间盘的脱水及退变明显，而其上两个间隙似乎不到5%。虽然有些病人椎间盘突出并不伴有退变，但退变与突出是相关的。

1．纤维环的退变　椎间盘纤维环各层成45°倾斜角与椎体骺环附着，两层间以90°角交叉。深浅层间互相交织，增强了纤维环的韧性及弹性，从而可以容纳含水约80%的髓核组织。随着年龄的增加，纤维环磨损部分产生网状变性和玻璃样变性，失去原来的清楚层次及韧性，产生不同的裂隙。Osti等在研究了27具年龄在17～50岁（平均年龄31．5岁），无脊柱创伤史及骨与代谢性疾病病史的尸体脊柱标本的135个椎间盘。作者将纤维环纤维损害分为边缘型、环状型及放射型。发现边缘型撕裂常见于纤维环的前方（腰5骶1间隙除外）。其多为创伤所致，非生化退变过程，其发生与髓核退变无关。环状型撕裂发生在上位4个腰椎间隙，在纤维环的前方与后方的分布几乎相等，但在腰5骶1间隙中，有18例发生于纤维环的后侧，仅7例发生于纤维环的前方。放射状裂隙几乎均在纤维环后方，似乎仅见于后侧纤维环。显微镜下所见表明：在腰1、2椎间隙，仅8例椎间盘髓核发生退变，而在腰5骶1则有18例发生退变。由此可见，放射性裂隙与椎间盘髓核退变密切相关。Kirkaldy-Willis等人认为纤维环上明显的退变，常表现为纤维层间的环形裂隙。这种裂隙常出现在纤维环的后部或侧部。这是由反复微小的创伤造成的。随着裂隙增大，可形成一个或多个放射状裂隙，涉及纤维环的不同深度。此薄弱区成为髓核突出最合适的途径。前方的裂隙多见于纤维环与椎骨交界处，且多为边缘性裂隙。其中可有血管进入，原因是创伤所致，与退变无关。放射状裂隙的形成是由于椎间盘内压升高及内层纤维环的薄弱所致。纤维环的病变可在纤维环的外层出现，随之向内层延伸至髓核。Fraser等人认为老化的髓核与退变的椎间盘可通过所发生的分离性边缘病变，几乎是因纤维环内过度的高张力及继发的高椎间盘内压导致纤维环外周的机械性破坏。Fraser等人综合有关文献后，收集了几个医院病理学的检查结果，对纤维环损伤进行了形态学分类：

Ⅰ型：边缘型（即纤维环撕裂），在纤维环的外层，平行于相邻1个或2个软骨终板的分离性损伤。损伤在纤维环与椎体的边缘附着部，而且常有血管性肉芽组织长入，并可达到纤维环中层，相邻椎体骨缘可出现杯形缺损（cup-shape defect）。肉芽或纤维组织长入取代骨髓，其下骨小梁硬化，骨赘形成。在30岁以下罕见的边缘病变修复，在50岁以上的腰椎中常见到。因此推论：边缘性病变是由于创伤所致，可能是周期性负荷（cyclic loading）衰减的结果，或是退变侵及边缘附着处的结果。(https://www.daowen.com)

Ⅱ型：环状撕裂，常见于侧方纤维环，但是可向前或向后延伸，尤其在外层纤维环病变时。这些病变与血管长入有关，但如同边缘病变一样，无组织学的证据表明有修复发生，此型常伴有边缘性损伤。

Ⅲ型：放射状裂隙，这是进一步退变的结果，髓核突出处的裂隙常在纤维环外层平行或垂直于软骨终板，尤其影响纤维环的后侧或后外侧，有时大的裂隙可延伸至前方。放射状裂隙与髓核脱出有关，其可成为髓核与软骨终板物质向外突出的通道，导致椎间盘突出。后侧外周放射状裂隙的边缘常有血管长入，即血管化，但是无组织学修复的迹象。

Bernich等研究了21～83岁的有关腰椎间盘纤维环老化的过程。发现40岁以下的纤维环的环形层主要由单向胶原纤维构成，呈翼状排列，有强烈的嗜银性。中年开始至80岁，层状纤维环进行性退变。纤维环完整性被破坏，表现为磨损的断裂及胶原纤维消失，形成的空隙内充满了强烈的嗜PAS物质。另外，在老化的椎间盘的纤维环上有软骨物质持续沉淀，这在年轻的个体中是看不到的。Aguila等通过3具尸体标本及40例腰椎间盘突出症的病人和10例健康人的MRI检查，观察纤维环的裂隙发生率及分布，并对30岁以上的对照组与症状组之间进行比较，见症状组均为有纤维环内裂隙，且呈渐进性进展的趋势。

2．软骨终板的退变　软骨终板在成人约为1mm厚，其与骺环连接的边缘，约为10mm宽。软骨终板亦随着年龄的增长而变薄、钙化和不完整，并产生软骨囊性变及软骨细胞坏死。中年以后，软骨终板经常可以发现撕裂，产生裂隙。软骨终板无神经供应，故其不能再生修复。大部分病例，这些裂隙开始于软骨盘中央和软骨终板与椎体之间，或软骨终板与髓核间。在尸体解剖材料中发现，早期老化中常见软骨终板退变，脱水与重复损伤，软骨终板薄弱处可出现存在于纤维环后部的小裂隙，成为髓核突出的通道。由于软骨下出血，纤维环退变，椎体边缘骨赘增生而形成椎骨的继发改变。Aoki等人研究了21例排除老化外的其他疾病的尸体腰椎标本，采用组织学及放射学的综合方法观察椎体软骨终板，发现软骨终板不同程度的退变，并可被软骨下松质骨所代替。进一步发展，在X线片上可见软骨下硬化，突向椎体，致使椎间隙狭窄。此现象与髓核突出程度有关而与骨赘和椎体压缩无关。Mokic等人复习了474例病人的MRI及组织学检查发现所有节段均与退行性腰椎间盘病变有明显关系。而组织学证实：软骨终板破坏，有裂隙及血管纤维结缔组织形成，其中2例被证实黄骨髓取代了软骨终板。MRI的密度改变，可反映椎体骨髓的改变。

3．髓核的退变　在生理退变过程中，椎间盘的细胞排列有规律的减少，髓核大小发生了很大的变化。而在细胞减少中，功能性细胞（function cell）数量减少更为明显。且每个细胞的功能性活力亦降低。随着时间的推移，成年人不同组织的再生能力较年轻人明显减少。Meaadim电镜下观察到正常青少年髓核中活细胞开始变少，而退变坏死的细胞开始增多。Trout发现髓核中坏死细胞的比例，从胎儿的2%逐渐增加到50%以上。退变细胞数量随年龄的增加而逐渐增加。这些细胞外形不规整，类似于骨关节炎软骨深层的退变细胞。中年之后，在椎间盘组织中常可发现碎片与裂隙。在多数病例，这些裂隙开始出现于椎间盘与软骨终板之间，往往平行于软骨终板。当裂隙增大时，则可进一步使椎间盘中央部分与周围组织分离出来。当上下裂隙在周围汇合时，椎间盘的中央部分可以变为完全游离，形成游离体。在纤维环有裂隙时，髓核即可通过其裂隙突向椎管，造成腰椎间盘突出。在纤维环损伤面导致的椎间盘早期退变中，髓核可保持相对正常的水分。但由于退变而形成的椎间盘内压升高，可对外层纤维环形成一种牵张力，致椎间盘髓核碎片附着与纤维环的内层或软骨终板，或通过纤维环产生的放射性裂隙突出。