腰椎间盘突出症的生物力学

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原创编辑-Simisola Ajeyalemi，许美莲，金杰克逊，Rucha Gadgil.，Kirenga Bamurange丽和娜塔莎Ivanochko

描述［|］

人［１］

定义［|］

有各种各样的［２］由于椎间盘的生理形状，突出通常发生在后外侧部位，该部位可能突出到椎管。［１］当细胞核内容物开始凸出时，这会导致胶原纤维上的应力，当应力增加时，会导致环空分层，并失去椎体终板的适当分布。［3］这导致减少健康腰弓维持的稳定性和增加的负载轴承。

生物力学特征［|］

椎间盘的每个单独的组成部分都有不同的生物力学特征。重要的是要了解每种功能是如何受到退化的影响的。

髓核［|］

被称为髓核的高度水合成分含有2型胶原纤维和蛋白多糖。［4］该部件具有各向同性的性能，使其能够加压和承受负载。［3］［4］［5］除了这些各向同性特性外，当遇到剪切力时，还表现出双相特性。［6］此外，为了支持轴向脊柱负荷，椎间盘的其他成分、终板软骨和纤维环可以增加髓核的椎间盘内压力。［3］这导致的变形可以增加放置在周围胶原环纤维上的应力。［3］

纤维环［|］

与髓核不同的是，纤维环包含各向异性和非线性特性，并由层状胶原纤维组成。［3］［7］这些纤维位于髓核周围，排列成喇嘛状。［１］这些层的变化取决于放置的位置，在后面的层更薄，而在前面和外侧区域，它们更厚。［１］［3］［4］此外，胶原蛋白类型因区域而异，因为在最内层和最外层分别发现了2型和1型胶原蛋白。［4］环空的目的是抑制加压核，防止核内容物突出。［3］为了防止这种突起，胶原纤维在30或60度到负载轴线，并且在每个薄片之间以取向不同。［6］这些不同的取向增加了环形空的刚度以抵抗暴露的拉伸应力。[8]这些坚硬的特性也因区域而异，前层和浅层分别比后层和内层坚硬。[9]除了更硬，外周椎体层还能够匹配相邻椎体的力学特性。［3］[9]

Inter-lamellar力学［|］

层间性质允许宏观环形机制。［3］［4］为了检查层间基质的性质，Gregory和Callaghan进行了剥离试验，显示裂缝的形成。［10］当基质的弹性特性由于当前的应变(如椎间盘脱垂)而被破坏时，就会形成裂隙。［10］基质中包含的弹性花质有助于将薄片紧固在一起，但是当弹性性能松动时，这增加了椎间盘突出的可能性。［10］

椎体终板［|］

椎体终板是防止核移位到上、下椎体的软骨区域。［１］它为椎间盘提供营养运输和机械强度。［3］在放置在应力下，它含有压力分散性能，负责控制盘运动。端板故障可包括与椎间盘突出的轮辋骨折和板撕裂。［11］

整体力学［|］

椎间盘可以变形到程度，但在达到阈值后，走出其“中性区域”，它将加强。［4］这转化为人体腰椎如何含有有限的流动性，以防止脊柱不稳定。在经历施加的载荷时，一种健康的功能盘提高核心压力测量的核心压力，导致支撑压缩载荷的薄片纤维上的张力。然后将由核浆气引起的加压力传递到椎体胎盘。因此，经历椎间盘突出症的经历降低了圆盘通常可以承受的程度。［7］，［10］

治疗［|］

阶段的治疗［|］

治疗椎间盘突出的椎间盘突出很像肌腱的愈合。［12］康复治疗分为三个阶段。

初始炎症期［|］

在这一阶段，建议关节保护，因为初始恢复涉及促进新生血管和炎症介质用于组织重塑。［12］另一个促进愈合的因素是适当的脊柱定位，以尽量减少个人活动范围内的疼痛。［13］因此，忽视休息受伤部位的个体可能会延长炎症期并延迟初始愈合过程。在治疗护理方面，稳定和平衡治疗是优先考虑的，因为稳定训练可以为患者提供症状缓解和管理。［13］其中一项技术包括髋关节铰链训练，强调人体工程学对保护腰椎的重要性。［13］促进这些基本运动模式将有助于在整个完整运动中保持腰部区域的自然曲率，而不会在其他末端放置额外的菌株。

修复阶段［|］

愈合的第二阶段通过在纤维上施加张力来进行有控制的动员运动，因此胶原基质由成纤维细胞的内容修复。［12］循环微运动有助于椎体终板的愈合过程。［13］进行脊柱屈肌等长运动可促进纵韧带和外环的再生。由训练有素的专业人员进行的被动旋转动员可以促进层间基质的滑动，减少瘢痕组织的形成。［12］除了这些治疗方案，治疗师可以表演［12］［13］

改造阶段［|］

最终的康复阶段涉及慢于动态旋转运动的慢速进展，以促进细胞核拷贝和环含量的再生。［13］为了准备日常活动，在这些动态运动的同时安全引入低负荷。［13］此外，通过偏心运动来再生胶原含量和重建椎间盘的生物力学功能。［12］根据加涅和哈森的一项研究，腰椎伸展运动与机械牵引治疗相结合也有好处，因为它们改善了功能，缓解了疼痛。［14］包括稳定和抗性训练锻炼的康复增加了腰椎的肌肉力量和血管活化能力。［15］之后，当个人能够有效地和无痛苦地充分移动时，它们可以缓慢地过渡到正常的常规。

手术治疗［|］

对于更严重的病例，可实施手术治疗以恢复椎间盘的正常功能。如果所有非手术措施均未改善整体治疗，则应考虑这些病例。手术治疗是最常见的显微椎间盘切除术，因为其并发症低，满意度高，已成为金标准锿。［２］［16］［１７］椎间盘的外科介入包括复制盘的每个生理组分的机械功能。

对于髓核，医生希望模拟其几何形状和生物力学功能，从而恢复整个椎间盘的高度。［16］这包括注入水凝胶和油包水乳剂生物材料来取代细胞核的组成部分。［4］［16］当暴露于循环弯曲和伸展时，这种策略已被证明可以恢复角刚度。［16］置换术也能改变体形，降低疝和退行性变的风险。［16］

纤维环闭合是椎间盘正常功能的重要组成部分。该封盖利用生物活性粘合剂协调微间隙，并使用锚固件支撑负载。［4］粘合剂和缝线可以承受反复疲劳。［4］医生们还使用含有多孔基质的支架进行纤维环置换，这些多孔基质来自其他生物材料，如糖胺聚糖，以促进细胞增殖和细胞粘附。［4］[18]已经显示了这些方法的使用来模仿健康圆盘的相同强度完整性。


参考文献［|］

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