第五节　脊髓的生物力学特点

脊髓位于椎管内，上接延髓，下有终丝固定，两侧有神经根发出。它不仅受到骨性椎管的保护，同时也受到其周围软组织如脊膜、韧带、脑脊液及硬膜下组织和脊神经根等的支持和保护。

一、脊髓本身的延伸性

脊髓无软脊膜包裹时，其力学性能为流体性黏聚体，犹如手风琴样可折叠结构。包裹软脊膜的脊髓为一具有特殊力学特性的结构，其和脑组织一样具有可测量的弹性，如除去其周围的神经根、齿状韧带等各种组织，将脊髓上端悬吊起来，其长度可因其自身重量而延长10%。

脊髓的载荷-长度曲线有两个明显不同的阶段：①初始阶段，很小负荷（＜0.01N）的拉伸，即可产生较大的变形而发生位移，这种伸度性是因脊髓具有手风琴样的结构特点所形成；②次级阶段，相对较大的负荷只产生较小的变形，脊髓在断裂前可承受20～30N，这代表了脊髓的组织学特点，此时脊髓的展开或折叠已达到极限，脊髓内承受张应力。脊髓载荷-长度曲线的非线性区域的前部是非线性弹性区，即去除载荷后脊髓不能完全恢复其原有状态，随着载荷进一步增大，去除载荷后脊髓则呈不可逆的变性状态。

二、脊髓周围软组织的支持和保护作用

脊髓借齿状韧带附着于硬脊膜囊内。脊柱完全屈曲时，脊髓、神经根及齿状韧带均处于生理性牵张状态。脊神经根也提供部分支持。由于齿状韧带向下倾斜，韧带上的张力相对于脊髓轴线来说可以分解为两个分力：①轴向分力，与脊髓所受张力相平衡，可减少脊髓被牵拉；②两侧的横向分力，相互平衡，可保持脊髓位于椎管的中线处，使脊髓最大限度地避免同骨性椎管的震荡或碰撞。软脊膜包裹脊髓使其具有固定的解剖形态，加载时其长度变化较小，加载增大到一定程度则可迅速延长；硬膜依部位不同而有所差异，弹性横量较大；硬膜外脂肪和脑脊液通过缓冲、吸引外力对脊髓的能量及减少摩擦亦可对脊髓提供保护。同时，随着脊柱的屈、伸运动，椎管内的有效间隙也随之减少和增加（图2-21）。

三、脊柱运动与脊髓形态的关系

脊柱作生理性伸、屈或侧弯时，骨性椎骨的长度和有效截面积也随之改变，颈、胸、腰段椎管在屈曲时伸长，前缘增加较少，后缘增加最多；而伸直时椎管缩短，后缘最多。其截面在伸直受压时增大，拉伸屈位时变小。脊柱由完全屈曲至完全伸直时，脊髓的截面由接近圆形变为椭圆形。

椎管长度的变化总是伴有脊髓的相应改变（图2-22），脊柱从完全伸直到完全屈曲，脊髓的折叠与展开性能可满足完成其所需要的70%～75%的长度，其余的（即生理活动的极限部分）则由脊髓组织本身的弹性变形来完成。

造成脊柱脱位的暴力除屈曲和过伸外，还必须有轴性旋转。脊柱前、后方的压力，特别在伸位时，对脊髓中央部损伤最大。脊柱周围肌肉维持紧张状态较松弛者，脊髓更易损伤。

（郭友华　汪华侨）