脊柱除支持和保护功能外,有灵活的运动功能。虽然在相邻两
椎骨
间运动范围很小,但多数椎骨间的运动累计在一起,就可进行较大幅度的运动,其运动方式包括屈伸、侧屈、旋转和环转等项。脊柱各段的运动度不同,这与椎间盘的厚度、
椎间关节
的方向等制约因素有关。骶部完全不动,胸部运动很少,颈部和腰部则比较灵活。人在立正姿势时,通过身体所引的垂直重力线经过颈椎体的后方,在第7颈椎和第1
胸椎
处通过椎体,经胸椎之前下降,再于胸腰结合部越过椎体,经腰椎后方并穿过第4腰椎至
骶骨
岬再经骶骨前方、
骶髂关节
而传至下肢。脊柱的弯曲,特别是
颈曲
与腰曲,随重力的变化而改变其
曲度
。
脊柱
生理发育
脊柱的发育是由
中胚层
的
生骨节
细胞围绕脊髓和
脊索
形成的。胚胎早期,每
侧体
节腹内侧面分出一团
间充质细胞
,为生骨节。生骨节逐渐移向中线脊索周围。起初生骨节组织的节段包绕脊索与
体节
对应,当进一步发展时,每个生骨节的尾端部分变致密,并和下位生骨节的头端连接起来,形成新的节段称椎骨原基,即后来的椎体。椎体形成后不久,在其背面伸出密集的
间充质
,形成神经弓,包围脊髓。腹面形成肋突,肋突在胸椎形成肋骨,在颈、腰椎与横突相合。椎骨原基形成软骨,后骨化为椎体。椎体中的脊索完全退化,但在椎间隙中央的脊索,却保留下来,增长并经过
粘液样变性
,形成
髓核
。髓核周围的纤维
组织分化
成
纤维软骨
环,与髓核共同构成
椎间盘
。临床上偶遇到骶尾部的脊索组织残留并
异常生长
而形成
肿瘤
,压迫周围组织产生腰骶痛及盆腔脏器功能障碍。
生骨节旁的
生肌节
组织,原来与生骨节位于同一节段,当生骨节重新组合之后,则处于两相邻椎骨间,并逐渐发育成脊旁肌肉。原位于生骨节间的动脉,此时处于椎体腰部,形成脊间动脉,即以后的
肋间动脉
及
腰动脉
。神经则位于两椎骨间,通过后来形成的
椎间孔
与脊髓相接,成
脊神经
。
出生时的椎骨在椎体和两侧
椎弓
各有一个
骨化中心
。生后一年,胸、腰椎两侧椎弓完全融合。颈椎第2年初融合。
骶骨
较晚,约在7~10岁融合,且常融合不良,形成
脊柱裂
。椎弓与椎体的融合,在颈椎为3岁,胸椎为4~5岁,腰椎6岁,骶椎7岁或更晚。次发骨化中心在青春期才出现。
脊柱的分节和包绕
神经管
,是一个复杂的演化发育过程,在发育过程中脊椎的发育缺陷可形成半椎、楔椎、蝶椎、融合椎、移行椎,是常见的脊椎畸形之一,更常见的发育障碍是两侧椎弓对合障碍形成的脊柱裂。较轻的脊柱裂多为腰骶椎骨的后弓没有合并,但脊神经正常,表面皮肤正常或仅有小凹,或有色素沉着及毛发,因临床无症状,常在
X线片
中发现,称
隐性脊柱裂
;重者可同时有脊神经、
脊膜
或脊髓的膨出,产生相应的脊
神经功能障碍
。
在胚胎1~3个月时,脊髓和脊柱的长度一致,在以后的发育过程中,脊柱的生长迅速超过了脊髓,致脊髓末端在
椎管
内上升。在出生时其末端位于腰3(第3腰椎,下同)水平,至成人末端在腰1下缘,腰2以下的脊膜称为
终丝
,仍连于
尾骨
水平。随着这种生长不相称的结果,腰骶脊神经就从脊髓的发出处,
斜行
到相应的脊柱节段出椎间孔处,脊髓以下的神经呈马尾状,称为
马尾神经
。
腰椎穿刺
,
碘水
造影,均在此水平以下进行,以免刺伤脊髓。
说明弯曲过程
新生儿的脊柱是由胸椎后凸和骶骨后凸形成的向前弯曲,这两个弯曲可以最大限度地扩大胸腔、盆腔对脏器的容量。婴儿出生时,颈部始呈稍凸向前的弯曲,当生后3个月,婴儿抬头向前看时,即形成了
永久性
向前凸的
颈曲
以保持头在躯干上的平衡。在生后的18个月幼儿学习走路时,又出现了前凸的腰曲,使身体在骶部以上直立。 这样的脊柱出现了人类所特有的4个
矢状面
弯曲:两个原发后凸和两个继发前凸。胸椎的后凸是由于胸椎椎体前窄后宽的结果,而颈部的继发前凸主要是由椎间盘的前宽后窄来构成的,其椎体则前后等高或前方稍矮。腰椎的前凸则除了椎间盘的前高后矮外,腰4及腰5椎体亦变得前高后矮;腰3椎体不定,仍多为方形,而腰1、腰2椎体仍适应胸腰段的后凸而呈后高前矮的形态。
完成四个弯曲的人类脊柱在站立位时,重力线应通过每个弯曲的交接处,然后向下以
髋关节
稍后方,膝踝关节稍前方而达地面。腰椎前凸在每个人并不一致,女性前凸较大。青年性
圆背
患者,或老年性驼背患者,为保持直立位,腰椎前凸亦增加。老年人椎间盘退变后颈椎及腰椎前凸可减少。脊柱的弯曲可协助椎间盘减少振荡,但却使
支撑力
减少,在弯曲交界处容易损伤(如胸12,腰1)及
慢性劳损
(如腰4、腰5)成为腰痛的易发病处。