3.1 后纵韧带的解剖特征 后纵韧带位于椎管前壁,起自枢椎,向上移行为覆膜,向下沿各椎体后面至骶骨前上部。后纵韧带中央部分较厚,两侧较薄,呈棱形。该韧带细长而坚韧,在下胸部和腰部呈锯齿状,即椎体处窄而椎间盘处较宽,形成齿状韧带。该韧带与椎体连接不紧,与椎间纤维环连接紧密,向两侧延续至椎间孔处。勾景平等
[3]的研究显示在胸腰段水平(T
11~L
2)韧带宽度为6.8~25 mm。在Vaccaro等
[4]的研究中可以通过磁共振检查清楚的判断脊椎棘上、棘间韧带、黄韧带、前、后纵韧带以及关节突关节囊的损伤情况。为临床医生判断脊柱软组织的损伤,制订治疗方案提供了良好的影像学检查基础。杨刚等
[5]的研究指出螺旋CT常规扫描结合薄层靶扫描及矢状位重建,诊断椎间盘突出后纵韧带破裂的准确率为88%,CT检查通过对病变平面重建的图像进行分析,主要观察椎体后缘软组织影的连续性,如果椎间盘后缘后纵韧带不光滑,即可叛定有后纵韧带破裂。小牛胸腰段脊柱标本在生物力学实验中用来替代人体脊柱标本被广泛应用
[6]。研究表明,小牛脊柱在几何结构、骨密度及运动范围等方面均与人体脊柱相似
[7],出生1周内小牛胸腰椎标本在人生理载荷范围内,呈线性变化,与人体一致。本文所用小牛脊柱标本胸腰段(T
11~L
2)后纵韧带椎体水平宽度为8~13 mm,椎间隙水平19~24 mm。
3.2 后纵韧带的损伤与慢性下腰痛有关 研究证实后纵韧带和硬膜囊之间存在紧密的附着关系[8-10],许多学者认为这两者一起构成下腰痛发生的根源[11]。在对新西兰白兔的实验证明,在硬膜囊和前、后纵韧带上存在数量众多的神经纤维和一些小的神经纤维束[12]。在硬膜囊的后方神经纤维从外侧区域向中线方向走行,在硬膜囊的腹侧和纵韧带表面也遍布神经纤维。在所有的神经纤维组织内均检测到P物质,降钙素相关基因肽和酪氨酸羟化酶的活性,另外,神经纤维上能检测到存在尼克酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸心肌黄酶的活性。腰椎的硬脊膜作为下腰痛的可能原因很久以前就被人们提及,这与其上的神经分布密切相关,这也一直是许多神经解剖学和免疫组化研究的焦点[13-14]。在近期的对于人乙酰胆碱酯酶和大鼠免疫组化的研究发现在硬膜囊的背侧和腹侧均存在神经纤维。有报道人类婴儿腹侧硬脊膜神经支配起源于钝性窦椎神经初级分支的粗支以及后纵韧带神经丛的细支和椎体节段血管周围神经丛的小分支,前两个来源的神经纤维分为不同长度的升支和降支,Edgar等[14]在人尸体上的研究也得出相同的发现。
后纵韧带的神经供应见于多篇报道[13,15-16]。后纵韧带的神经来自两侧窦椎神经分支,前纵韧带的神经来自交感干的小分支和传导支的前支。Mulligan[17]报道来自神经束的芯状神经纤维在后纵韧带上构成神经丛,另外神经束和神经纤维在后纵韧带上的扩展表明这些相互交错的纤维连接来自一个或多个上方和下方的节段[16]。在后纵韧带区域存在的横行神经纤维可能也构成分布于外部纤维环的神经,这与早期的研究相一致。有报道称后纵韧带的神经末梢包括裸露的末梢和终端小球,有被膜的喷雾状神经末梢和像法-帕二式小体(环层小体)的末梢器官包绕纤维环的腹外侧部分[15-16]。
在硬膜囊和前、后纵韧带痛觉神经纤维的存在表明对其中任何结构的损伤都有引起下腰痛的可能。
3.3 脊柱生物力学稳定性 脊柱生物力学稳定性是指脊柱在生理载荷下脊柱功能单位无异常应变和过度异常活动。载荷-应变、脊柱刚度是评价脊柱稳定性的常用指标,脊柱刚度与脊柱顺应系数几乎成倒数关系,临床一般据此诊断脊柱不稳[18]。维持脊柱稳定性的因素有内源性和外源性两种,后纵韧带是维持脊柱稳定性的内源性因素之一。有研究认为后纵韧带抗拉力强度平均为(197.7±23.2) N,脊柱全段后纵韧带以L2~3段强度最高,L1~2段韧带强度也较高[19]。组织学及生物力学研究发现,后纵韧带在下胸及上腰段弹性纤维含量较高,其主要生物力学作用为限制脊柱过度前屈。Zander等[20]对脊柱韧带的生物力学研究发现,刚度最大的结构是后纵韧带。
3.4 椎管前方减压植骨内固定术中保留后纵韧带的意义 自1956年Hodgson等[21]报道了第1例胸腰段前入路手术治疗椎体结核至今,经过不断发展与完善,胸腰段脊柱前入路术式结合不同的内固定材料广泛应用于临床,可用于脊柱胸腰段肿瘤、感染、损伤、畸形等疾病的治疗,临床工作中胸腰段脊柱骨折的治疗尤其常见,而行骨折的椎管减压植骨内固定术中对于后纵韧带的处理尚有争议,值得注意的是有学者模拟胸腰椎骨折骨块占椎管正中矢状径约60%时后纵韧带仍保持完整。有研究发现胸腰段骨折患者中大部分的后纵韧带是完整的,甚至当骨折块突入椎管占据矢状径的67.8%时仍可保持完整。在该类术式中对于完整的后纵韧带如何处理,Miyakoshi[1]主张保留,而党耕町[2]主张切除。但均没有明确的关于后纵韧带在该术式中所发挥作用的实验研究,缺乏理论依据。通过本文发现,胸腰段脊柱标本行椎管前方减压植骨+Kaneda内固定后,标本在4种工况下的应变减小,应力降低,轴向刚度以及扭转强刚度都有大幅提高。经植骨内固定后恢复并增强了脊柱的稳定性。当切除病变节段后纵韧带后与后纵韧带完整的内固定标本组相比在前屈状态应变增加,应力升高,轴向刚度减小,差异显著,使脊柱标本稳定性有所下降,对内固定后脊柱标本的稳定性有所削弱。
脊柱的后纵韧带在前屈运动时被拉紧,此时产生一个张力,该力把持脊柱椎体,有限制椎体向前移位的作用。在本实验中病椎节段的后纵韧带被节段性切除,标本中后纵韧带的解剖结构的完整性被破坏,基于韧带完整结构的力的传导中断,此时脊柱标本前屈时残留病椎上下方的后纵韧带变得松弛,不能发挥张力带作用,导致邻近固定节段椎体向前移位增加,从而降低脊柱的稳定性。而后伸运动时坚强的前纵韧带可以发挥张力带作用,维持后伸时脊柱稳定性。因此后纵韧带切除尚不足以引起脊柱后伸失稳。有研究显示后纵韧带在脊柱侧弯状态下承担载荷的作用很重要,该韧带在此状态下承受着很高的张力。本文也发现内固定组后纵韧带切除后,力的传导中断,导致脊柱标本后纵韧带整体松弛,其张力带作用被破坏,脊柱的稳定性有下降趋势。在压缩力的作用下后韧带结构疲劳很快,因此后纵韧带切除前后脊柱的稳定性无显著变化。
后纵韧带的切除,使术后脊柱前屈状态稳定性下降,对术后脊柱稳定性的削弱将不利于植骨融合。另外,有研究发现在腰椎后纵韧带与脊髓硬膜囊之间存在韧带连接,称之为Hofmann韧带,那么术中切除后纵韧带时操作不当造成Hofmann韧带牵拉,有撕破硬膜囊的风险。
完整而连续的后纵韧带可作为椎管前方减压的解剖标志,通过术前检查如MRI可以判断后纵韧带组织学与解剖学上的完整性
[4],制订保留后纵韧带的手术方案,术中也可以根据具体情况明确对后纵韧带的处理,保留此韧带具备必要性和可行性。