第一篇 神经外科麻醉学基础
第一章 神经系统应用解剖
第一节 脑与脊髓的应用解剖
一、脑的应用解剖
习惯上将神经系统分为两大部分:中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统由脑和脊髓所组成;周围神经系统由脑神经,脊神经,以及它们的分支和一些周围神经节所组成。另一种惯用分法是将神经系统分为躯体神经和自主神经,这两部分在中枢神经系统和周围神经系统内都存在。
(一)脑组织解剖
脑位于颅腔内,主要通过与脊髓的传导联系接受躯干和四肢的信息,并调控躯干和四肢的运动,同时通过12对脑神经与头颈部的解剖结构相联系。
1.脑组织附属结构解剖
(1)头皮:
头皮可分为5层(图1-1):①皮肤层;②皮下组织层;③帽状腱膜层;④腱膜下层;⑤颅骨外膜。前三层由紧密的纤维组织连结在一起,但与腱膜下层连结较疏松。皮下组织层内含有丰富的血管,皮神经也分布于此层,局部麻醉药注入此层,才能发挥效果。帽状腱膜层为覆盖于颅顶上部的大片腱膜结构,前连于额肌,后连于枕肌,坚韧有张力。骨膜层紧贴颅骨外板,易于自颅骨表面剥离。
图1-1 头皮的解剖结构
(2)颅骨:
除下颌骨和舌骨外,其余21块颅骨均借骨缝结合、软骨结合或骨结合构成一个牢固的整体,分为颅顶和颅底两部分。
1)颅顶:
颅顶由7块颅骨构成,即额骨、蝶骨和枕骨和两侧的颞骨与顶骨。颅顶骨都是扁骨,分为三层,外层和内层都是由密质骨组成,分别称为外板与内板,中间的板障层为松质骨,在板障内有板障血管及导静脉,与头皮及脑膜静脉有沟通。
颅顶的主要骨缝有:①冠状缝:额骨与顶骨之间的骨缝;②矢状缝:左右两顶骨之间的骨缝;③人字缝:顶骨与枕骨之间的骨缝;④鳞缝:颞骨与顶骨之间的骨缝。这些骨缝是确定颅内结构位置的解剖标志(图1-2)。
图1-2 颅骨侧面
2)颅底:
参与构成颅底的骨有:①额骨(眶板);②筛骨(筛板);③蝶骨(体部、小翼与大翼的大部分);④颞骨(岩部);⑤枕骨(基底部)。整个颅底被蝶骨嵴和颞骨岩部可分为前、中、后颅窝。颅底有大小不等的骨孔,是脑神经及脑血管出入颅腔的通道(图1-3)。
图1-3 颅底内面
颅前窝主要容纳额叶,其中间为筛骨的筛板,两旁为额骨的眶板与蝶骨的小翼,眶板表面有高低不平的小骨嵴。头部外伤时,额叶在前颅底表面移动,易发生脑挫裂伤及出血,形成血肿。
颅中窝主要容纳颞叶,颞叶的前端位于蝶骨小翼与中颅窝之间,是最容易发生脑挫裂伤的部位。
颅后窝主要容纳小脑及脑干,颅后窝底部为枕骨大孔,是脑与脊髓相连接的地方。
(3)脑膜:
位于颅骨与脑组织之间,分为三层,由外向内依次为硬脑膜、蛛网膜和软脑膜。
1)硬脑膜:
硬脑膜是较厚的致密结缔组织膜,由成层排列的胶原纤维束交错编织构成。纤维束在相邻层面的走行方向不同,呈网格样外观。硬脑膜分为骨内膜层和脑膜层,两者之间没有组织学差异。硬脑膜大部分由纤维束构成,含有少量细胞成分,主要为成纤维细胞和成骨细胞。成纤维细胞广泛分布于硬脑膜内,而成骨细胞仅存在于骨内膜层。硬脑膜的骨内膜层可视为颅骨内膜,有血管供应颅骨,此膜与颅骨的内板粘连较疏松,易于剥离。因此,在颅骨的内侧面与硬脑膜之间,存在着潜在的间隙,称为硬脑膜外间隙。当外伤引起颅骨骨折时,可造成硬脑膜损伤出血,血液积聚在硬脑外间隙,从而发生硬脑膜外血肿。硬脑膜除覆盖整个颅腔的内侧面外,还向颅腔内伸展反折,形成皱襞(图1-4),主要的有:
图1-4 颅内膈幕
A.大脑镰:
呈镰刀状,质地坚韧,位于正中矢状面,嵌于左右大脑半球之间,是硬脑膜的脑膜层自颅顶中线折叠,并伸展于两半球之间的纤维结构。其前端较窄,附于鸡冠,后部较宽,连接小脑幕的上方。其作用是分隔左右大脑半球,将幕上颅腔分为两部分。在大脑镰上缘位于颅骨的上矢状窦沟内,上矢状窦在其内走行,引流静脉血回流到窦汇;大脑镰下缘游离,向上凹陷,其内有下矢状窦,引流静脉血回流到直窦。直窦沿着大脑镰与小脑幕的附着线向窦汇进行引流。
B.小脑幕:
为薄片状,呈半月形,因其在中线处向上隆起呈山峰状外观而得名,其分隔小脑与大脑半球。小脑幕的前缘游离并向后方凹陷,形成小脑幕切迹,与蝶骨鞍背围成的孔称为小脑幕孔,其内有中脑穿过。当幕上的颅内压增高时,可将海马旁回和颞叶钩回推入小脑幕孔内,压迫中脑,形成颞叶钩回疝。
C.鞍膈:
位于蝶鞍的上方,呈水平位,是面积较小的环状皱襞,中央有一孔,垂体柄从此孔通过。其前方附着于鞍结节和前床突,后方附着于鞍背和后床突,构成垂体窝的顶,垂体窝内有重要的垂体组织。
D.小脑镰:
是位于小脑幕下方中线处硬脑膜折叠形成的皱褶结构,呈镰刀状,向上连于小脑幕,下接枕骨大孔后缘,后方附着于枕骨的枕内嵴,其前缘游离并部分分割两侧小脑半球。
硬脑膜的主要血供来自颈外动脉的脑膜中动脉,部分硬脑膜也接受椎动脉分支和颈内动脉分支的血液供应,如来自筛前动脉的脑膜前动脉,咽升动脉的脑膜后动脉和椎动脉的脑膜支及枕动脉的脑膜支。来自颈外动脉的脑膜中动脉通过中颅窝的棘孔进入颅腔,在颅骨内侧面的脑膜血管沟内走行,到达颞部的翼点处,离开颅骨沟而穿入硬脑膜的两层内,并分为两支,前支向前上走行,供应硬脑膜的前半部;后支水平向后,供应硬脑膜的后半部。颅脑创伤时前支的出血,引起额顶部血肿。后支的出血,引起颞后部血肿。
2)硬脑膜静脉窦:
是复杂的静脉通道,位于硬脑膜两层之间,引流颅骨和脑组织内的血液,静脉窦腔内衬上皮组织,没有静脉瓣,窦壁亦缺乏肌性组织。大多静脉窦不是呈简单的管状结构,而是保持程度不等的丛状形式。
颅内主要的静脉窦(图1-5)有:
图1-5 颅内主要的静脉窦
①上矢状窦:位于大脑镰上缘、上矢状沟内,向后汇入窦汇。接受额叶皮质静脉和额升静脉的回流,大脑上静脉的回流,也引流板障静脉和脑膜静脉内的血液;②下矢状窦:位于大脑镰下缘,向后汇入直窦,接纳大脑镰和大脑半球内侧面的静脉回流;③直窦:位于大脑镰与小脑幕连接处,由大脑大静脉与下矢状窦汇合而成,引流大脑大静脉和部分大脑上静脉的血液到窦汇;④横窦:位于小脑幕后外侧缘附着的枕骨横沟内,连于窦汇与乙状窦之间,接受大脑下静脉、小脑下静脉、板障静脉和下吻静脉的静脉回流,并有岩上窦的加入;⑤乙状窦:位于乙状沟处,为横窦的延续,向前内方向于颈静脉孔处延续为颈内静脉,乙状窦通过乳突导静脉和髁导静脉通连颅骨膜静脉;⑥海绵窦:位于蝶鞍两侧,颈内动脉和展神经在窦内穿过。海绵窦向前借眼静脉与面静脉交通,向后与斜坡的基底静脉丛相通,向下借卵圆孔与翼静脉丛相通,向内侧与蝶窦之间仅借薄层骨板相隔。岩上窦和岩下窦分别位于颞骨岩部的上缘和后下缘处,将海绵窦的血液分别引向横窦和颈内静脉。海绵窦的属支有眼上静脉、眼下静脉分支、大脑中浅静脉、大脑下静脉和蝶顶窦;⑦其他:蝶顶窦、环窦等。
2.脑解剖
脑位于颅腔内,是中枢神经系统的主要组成部分,负责管理和调节人体所有的系统,使人体各器官的活动能取得相互协调与统一,当人体外部刺激和内在的各种刺激传递到大脑后,大脑进行综合分析,并作出反应,使之与内、外界环境相适应。脑的解剖学结构与功能极为复杂,在解剖学上可分为端脑、间脑、中脑、后脑和延髓五部分,其中后脑由小脑和脑桥组成,中脑、脑桥与延髓组成脑干。
(1)端脑:
又称为大脑,包括左、右两侧大脑半球和基底节。大脑半球以大脑纵裂为界,由一宽束横行白质纤维构成的胼胝体连接。在大脑半球表面出现许多隆起的脑回和深陷的脑沟,是对大脑半球进行分叶和定位的重要标志。每侧大脑半球分为五个脑叶:额叶、颞叶、顶叶、枕叶和岛叶。其中,额叶的功能与躯体运动、发音、语言及高级思维活动有关;顶叶的功能与躯体感觉、味觉、语言等有关;枕叶与视觉信息的整合有关;颞叶与听觉、语言及记忆功能有关;岛叶与内脏感觉有关。另外,在大脑半球内侧面,与脑干连接部和胼胝体旁的环周结构,包括扣带回、海马回、海马、齿状回和隔区(包括胼胝体下区和终板旁回)等,共同构成边缘叶,它与内脏活动、情绪反应、记忆活动等有关。
基底节是埋藏在两侧大脑半球深部的灰质团块,由具有不同神经功能的神经元细胞集结形成,主要包括尾状核、豆状核(壳核和苍白球)以及屏状核。(图1-9)它们与丘脑底核、黑质和红核等核团组成的锥体外系与大脑皮质和小脑共同起到控制和调节运动的功能。此外,基底节还包括杏仁核,其功能与情感、行为、内脏活动及自主神经功能等有关。
图1-6 大脑背外侧面
图1-7 大脑底面
图1-8 大脑背外侧面
图1-9 大脑半球切面
皮质下的大脑白质由神经纤维构成,还有许多胶质细胞,组成了脑组织的主要支架,把各种不同成分(神经元、神经纤维、血管等)有机地组合在一起。
大脑半球的实质中一些充满脑脊液的空腔,称为脑室。包括左侧与右侧侧脑室及中间的三脑室。
(2)间脑:
间脑位于中脑之上,尾状核和内囊的内侧,分为丘脑、丘脑上部、丘脑下部、丘脑底部及丘脑后部(内侧与外侧膝状体)。其中,丘脑是承上启下的结构,由许多核团组成(图1-10),是重要的感觉整合结构之一,在维持和调节意识状态方面也起重要作用。丘脑上部包括松果体、缰三角与髓纹;丘脑下部包括灰结节、漏斗和乳头体、正中隆起,联系复杂而广泛,控制着机体多种重要机能活动,如水代谢、体温调节、糖代谢、脂肪代谢等;丘脑底部包括丘脑底核、未定带和Forel区。
图1-10 丘脑核群
(3)脑干:
脑干位于颅后窝,腹侧面邻近斜坡,包括延髓、脑桥和中脑。脑干内含有大量神经元的胞体和突起。脑干是脑组织所有重要神经传导束的共同通道,还含有除嗅、视两对脑神经以外的所有脑神经的核团,是中枢神经系统中最重要的枢纽。网状结构是分布广泛的,难于精确分界的神经元网络,贯穿脑干全长,向下与脊髓网状结构延续。脑干内的某些核团与心率、呼吸和消化的调控有关。脑干含有大量的上下行纤维束,并有许多横行纤维穿过。其中脊髓丘脑束(脊髓丘系),内侧丘系和三叉神经系统上行达背侧丘脑,粗大的皮质脊髓束纤维经脑干下行,而皮质延髓束纤维则止于脑干。
图1-11 脑干腹面观
1)中脑:
中脑穿小脑幕孔,将脑桥和小脑与前脑联系起来;中脑为脑干的最短部,长度小于20mm,大部分位于颅后窝。中脑分为背侧的顶盖和左、右侧大脑脚;三叉神经中脑核、黑质、红核、动眼神经核、滑车神经核、内侧纵束、上丘、下丘、顶盖前核均中脑。
黑质为许多多级神经元组成的灰质板,贯穿整个中脑,从大脑脚内侧延伸至外侧,从脑桥延伸至丘脑下区,与基底节联系广泛,其有许多通路,包括中脑间脑系统,终于丘脑和下丘脑核;中脑纹状体投射;中脑边缘系统(中脑菱脑)通路,投射到伏隔核、嗅结节、隔外侧核、终纹的间质核、杏仁核和内嗅皮质区;中脑皮质纤维,投射到大多数的皮质区,特别是到额前皮质、眶额皮质和扣带回皮质。
红核为卵圆形团块,直径为5mm,呈粉红色,位于黑质背内侧。红核主要的传入纤维走行在皮质红核束和小脑红核束内;未交叉的皮质红核束纤维起自初级躯体运动区和初级躯体感觉区;红核脊髓束纤维交叉后,在腹侧被盖交叉内斜行走向外侧,位于顶盖交叉腹侧,内侧丘系的背侧。在进入小脑下脚腹侧的灰质时,此束转向尾侧,进入外侧丘系外侧部。之后,继续在延髓内的三叉神经束和三叉神经核的腹侧下行,混合了一些皮质脊髓侧束的纤维,进入颈髓上段。红核的一些传出纤维轴突形成红核延髓束,止于三叉神经运动核、面神经核、动眼神经核、滑车神经核和展神经核。红核橄榄投射,走行在被盖中央束内,将红核直接与对侧小脑皮质,间接与同侧运动皮质相联系,该处也是皮质脊髓束、被盖中央束起始的位置。小脑在运动的学习过程中起重要作用,而红核橄榄系统可以转换为皮质脊髓束到红核脊髓束对运动的自主调控。人类红核脊髓束的相对缺乏导致病人脑卒中之后运动功能很难恢复。
内侧纵束位于中线附近,管周灰质腹侧,为厚髓纤维束。内侧纵束联系动眼神经核、滑车神经核、展神经核、动眼神经副核、前庭神经核、网状核和副神经脊髓核,协调双眼的运动及相关的头、颈运动。内侧纵束损伤可引起核间性眼肌麻痹。
下丘中央为一卵圆形的主核,并与管周灰质相连续。下丘周围被一层纤维板围绕,其中许多纤维来自止于下丘的外侧丘系。下丘的传出纤维大多数经下丘臂到同侧的内侧膝状体。下丘是上行性听觉传导通路的一部分,还可能参与调解声音刺激引起的转眼和转头反射。
上丘为板层状结构,中间灰质和白质层共同构成了主要的接受区,传入纤维主要是内侧皮质顶盖通路,此通路来此同侧枕叶皮质和其他与眼运动相关的新皮质区神经元。传入纤维还包括来自脊髓(经脊髓顶盖和脊髓丘脑通路)、下丘、蓝斑核和中缝核的纤维。上丘接受多方来源的纤维传入:包括视网膜、脊髓、下丘和枕、颞叶皮质。前三个径路传导视觉、触觉、可能还有温、痛觉和听觉冲动。顶盖脊髓束和顶盖红核束起自上丘内的神经元。它们绕中央灰质走向腹侧,在动眼神经核和内侧纵束腹侧交叉,形成被盖背侧交叉的一部分。顶盖脊髓束在内侧纵束腹侧下行达延髓内侧丘系交叉,并在此层面分支,向腹外侧走行达脊髓前索近正中裂前唇处。顶盖脊髓束下行至颈髓。顶盖延髓束纤维主要由交叉后的纤维构成,在顶盖脊髓束附近下行,终于脑桥核和脑神经运动核,特别是那些支配眼肌运动的神经核,从而参与反射性眼肌运动。
顶盖前核位于中脑与间脑的结合处,其接受的纤维有:经上丘臂来自视皮质的纤维;来自视网膜的视束外侧根及来自上丘的纤维。其传出纤维经中脑水管腹侧或后连合交叉到达双侧的副交感神经核-Edinger-Westphal核。因此刺激任意一只眼,双眼瞳孔括约肌均同时收缩。
脑干网状结构:脑干内含有广泛的神经元和神经纤维混杂的区域,统称为脑干网状结构。网状结构区发生比较古老,为原始的神经纤维网络,以此为基础,随着不断的进化,神经纤维网络更加组织化、功能上更具有选择性、纤维联系更加广泛。网状结构,与大脑和脊髓密切联系,对于维持机体觉醒状态非常重要,损害后会导致患者昏迷不醒。
中脑腹侧部的大脑脚有大脑半球发出的运动纤维(即锥体束)通过,受损后可引起对侧的肢体瘫痪。因此,一侧中脑损害,会引起同侧Ⅲ、Ⅳ脑神经麻痹和对侧肢体偏瘫,称为交叉麻痹。双侧的损害,则引起四肢瘫痪,并伴有强直样发作,即去大脑强直。
2)脑桥:
位于延髓和中脑之间,腹侧面以一横沟与延髓分界。外侧为小脑脑桥角,面神经、前庭蜗神经和舌咽神经根及中间神经均位于第四脑室脉络丛附近,脑桥腹侧面与斜坡以脑桥池分隔。蜗神经核、前庭神经核、展神经核、面神经核、三叉神经感觉核、三叉神经运动核、泌涎核混位于脑桥内。脑桥一侧损害将引起同侧的上述各脑神经的瘫痪与对侧肢体瘫痪的交叉性瘫痪。
3)延髓:
又称脑的球部,延髓上达脑桥下缘,下至第一对颈神经上方的平面。此平面背侧平寰椎上缘,腹侧平齿突中央部。来自大脑的锥体束纤维,下行至延髓尾端的腹侧交叉。三叉神经感觉核、迷走神经核、舌下神经核、下橄榄核、孤束核、疑核均位于延髓内。延髓是支配呼吸、循环、心脏、胃肠道、吞咽、发音等重要功能的中枢,这里的损害将导致昏迷、吞咽不能、发音不清、呼吸衰竭、心律紊乱、循环衰竭等一系列严重后果。
(4)小脑:
小脑是后脑的最大部分,位于延髓和脑桥的背部,中间夹有第四脑室,小脑通过三对小脑脚与脑干相连,小脑脚内含有传入和传出小脑的纤维。小脑由左右两侧小脑半球与中间的小脑蚓部所组成,按机能可分为:前庭小脑(原小脑或古小脑)、脊髓小脑(旧小脑)和大脑小脑(新小脑)。小脑是联系脑的运动区与感觉区主要环路的中间部分,与运动的协调有关。小脑接受来自脊髓、三叉神经;前庭小脑的感觉信息,经脑桥核接受来自大脑皮质和顶盖的信息。小脑的传出信息主要传向那些与运动调控有关的脑区。小脑的功能包括预想功能,姿势保持,运动学习以及与认知相关。当小脑功能障碍时会出现躯干性共济失调(在静止状态下,肢体不显露运动的不协调性,但在无支撑时可出现进行性站立障碍,称为躯干性共济失调),步态性共济失调(下肢的不协调运动导致摇摆步态,不能完成由足跟到足尖的行走运动),自主运动的不协调(新小脑皮质、齿状核、小脑上脚白质的疾病导致自主运动,特别是上肢运动的不协调。轮替运动的不协调,无论眼睛睁开还是闭合,“指鼻试验”“跟膝试验”均变得笨拙,说话时发音及清晰度变得异常)。小脑扁桃体位于小脑半球下部,当后颅窝内压力增高时,可引起小脑扁桃体下移到枕骨大孔内,压迫前方的延髓,造成呼吸,心跳停止,即枕骨大孔疝。
3.自主神经主要的调节系统
(1)锥体外系统:
主要由大脑皮质运动前区(6区)、纹状体(尾状核、壳核、苍白球)、丘脑腹前核、红核、黑质、丘脑底核、四叠体、前庭核和网状核等及其间的短联络纤维构成。通过对前角细胞的调控,协同锥体束维持肌肉运动、肌张力、协同动作,保持躯体姿势。锥体外系病变,引起肌张力改变与不自主动作,震颤等症状。
(2)网状结构和网状激活系统:
网状结构主要位于脑干,含有大小不同的密集或分散排列的细胞,其纤维交织成网。网状结构由下行部分、中间部分和上行部分组成。其中上行部分包括网状丘脑束、顶盖丘脑束和由脊髓上升的感觉束侧支,受刺激时可以引起大脑皮质的兴奋,故称上行网状激活系统,受损后将产生意识障碍或昏迷。
网状激活系统的功能:它对机体保持清醒状态起重要作用。但这些结构只负责一些粗糙的意识反应,如疼痛剌激出现痛苦表情或给食物能咀嚼和下咽。当网状激活区受刺激时,可广泛放散传到大脑皮质,引起觉醒反应。因此,正常的清醒或意识状态,不仅需要网状激活系统的完整,还必须靠大脑皮质的完整。即需要网状激活系统和大脑皮质都处于正常活动,才能使机体处于清醒状态。
(3)边缘系统:
边缘系统由绕胼胝体周围的扣带回、峡、海马回、海马、沟回、胼胝体上、下回,以及额叶眶回、岛叶前部、杏仁核、丘脑和丘脑下部的一部分结构所组成。边缘系统的纤维联系广泛,有皮质间、皮质下及内侧环路、外侧环路。
内侧边缘系统环路:纤维联系由隔核—扣带回—海马—穹隆—乳头体—丘脑束—丘脑前核,再经丘脑放射—额叶眶回皮质,返回投射到扣带回,闭合此环路。
外侧环路或称基底外侧环路,联系前颞叶皮质—杏仁核—丘脑背内侧核—额叶眶回皮质。
边缘系统的功能是多方面的:①调节内脏活动:额叶眶回、扣带回前部和岛叶前部参与活动,受刺激时可引起心血管系统、呼吸、胃肠和瞳孔等方面的变化;②调节情绪和行为:杏仁核和扣带回参与活动,此区受损可引起惧怕、愤怒、欢乐、悲伤,以及攻击、逃避、防御等情绪和行为的表现。此外,边缘系统还通过各种回路(反馈通路)与丘脑下部和网状结构形成密切联系,故三者共同调节内脏、内分泌和情绪行为等活动。神经外科采用脑立体定向手术,局限性的破坏扣带回、杏仁核等处,以治疗精神病;破坏杏仁核与丘脑底核的被盖区治疗可顽固性癲痫。
(4)心血管运动与血压的中枢调节:
在第四脑室底下部有心跳加速、心跳抑制和血管收缩中枢。副交感纤维起自迷走神经背核,由迷走神经背核发出的副交感纤维与交感神经纤维(心上、心中、心下神经)共同组成心丛支配心脏和大血管的活动(图1-12)。
图1-12 心血管运动与血压的中枢调节模式图
血压的调节通过四种方式:①神经兴奋,主要是交感神经系统,神经冲动向下传导至脊髓,到达交感神经链,再到心脏与血管。其功能是加速心跳,加强心脏收缩力,使血压升高,并且还使小动脉收缩,血管阻力提高,也使血压上升。迷走神经兴奋的作用与之相反,使心脏受抑制。②毛细血管液体移动作用,调节血容量。③肾脏排出机制调控血容量。④内分泌机制调控小动脉和容量静脉的收缩程度。
(5)呼吸的中枢调节:
呼吸控制系统由位于脑桥上1/3平面两侧网状结构内侧呼吸调整中枢和位于延髓内两侧的呼气中枢与吸气中枢组成。吸气中枢位于延髓网状结构的背外侧部,呼气中枢位于腹外侧部。
吸气中枢每隔1~2秒产生兴奋,神经冲动信号传到吸气肌,特别是膈肌,实现吸气,以后信号减弱,终止转为呼气。一个呼吸周期约5秒,吸气占2秒,呼气占3秒。如此周而复始,保持正常的呼吸节律。呼吸调整中枢的功能是调节呼吸节律与呼吸深度。脑干或其附近的病变,颅内压增高影响于呼吸中枢,最常发生呼吸障碍。
(6)体温的中枢调节:
体温调节中枢位于下丘脑内。下丘脑前部的视前区内有一组神经元,对体温高低的影响很敏感,称为视前区温度敏感中枢。如体温增高,传出冲动增多,反之,体温低则传出冲动减少。传出的神经冲动达到丘脑下部的温度调控中枢,此中枢包括散热和产热中枢(图1-13)。散热中枢受刺激时,皮肤血管扩张、出汗、减低肌张力等,使体温下降。产热中枢受刺激时,皮肤血管收缩减少散热,甲状腺素分泌增加,提高代谢,使身体产热增加。寒战、立毛肌收缩、出汗减少,也有保护体温下降的作用。当下丘脑受损害时,常引起中枢性高热。
图1-13 体温中枢调节机制模式图
(二)脑神经解剖
1.十二对脑神经解剖
脑神经共有12对(图1-11),Ⅰ. 嗅神经、Ⅱ. 视神经、Ⅲ. 动眼神经、Ⅳ. 滑车神经、Ⅴ. 三叉神经、Ⅵ. 外展神经、Ⅶ. 面神经、Ⅷ. 前庭蜗神经、Ⅸ. 舌咽神经、Ⅹ. 迷走神经、Ⅺ. 副神经、Ⅻ. 舌下神经。其中3对(Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ)感觉神经,5对(Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅻ)运动神经,4对(Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ)混合神经,既含有感觉神经纤维,也含有运动神经、自主神经纤维。脑神经从脑部发出的部位如下:第Ⅰ、Ⅱ对在大脑半球传入;第Ⅲ、Ⅳ对在中脑发出;第Ⅴ~Ⅷ对在脑桥发出或传入;第Ⅸ~Ⅶ对在延髓发出或传入,延髓或Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ脑神经受损,出现所谓球麻痹(延髓麻痹),预后不良。
2.视觉传导通路
视觉由视网膜的神经细胞(杆状、锥状、双柱细胞及节细胞层)发出的纤维组成视神经传入,来自视网膜颞侧的纤维不交叉,鼻侧纤维交叉。视神经至视交叉后成为视束,至外侧膝状体发出视放射纤维,最后传入枕叶距状裂的两唇的视觉皮质(图1-14)。一侧视神经病损,发生同侧眼视力减退或失明;视交叉损害发生双颞侧偏盲;视束与视放射、距状裂皮质损害发生对侧同向偏盲。
图1-14 视觉传导通路模式图
瞳孔光反射传导通路是由视束中一小部分纤维,经上丘臂到中脑上丘平面顶盖前区的动眼神经副交感核,再经动眼神经的睫状节,发出睫状短神经支配瞳孔括约肌。接受光刺激,发生瞳孔缩小。视反射路是由视束一部分纤维到上丘,发出顶盖脊髓束构成。
3.听觉传导通路
声音冲动传导至耳蜗螺旋神经节的双极细胞,经耳蜗神经传入延髓的耳蜗神经前核和后核,再发出交叉与不交叉的纤维,上升纤维成为外侧丘系,止于内侧膝状体,再发出听放射纤维,至两侧颞横回听觉皮质。听反射通路的纤维由外侧丘系传出一部分纤维止于下丘,再发出纤维参入顶盖脊髓束,完成听反射。
(三)脑室、脑脊液和脑脊液循环
脑室系统由脑内一系列相互连通的空腔和管道组成。脑室系统内容纳脑脊液,脑脊液主要由位于侧脑室和第三、第四脑室的脉络丛分泌产生。脑脊液从侧脑室流向第三脑室,通过大脑水管进入第四脑室,最终,脑脊液通过第四脑室的三个孔流入环绕脑的蛛网膜下隙。
1.脑室系统解剖
包括两侧侧脑室、三、四脑室,在脑室系统及蛛网膜下隙都充满脑脊液,不但有缓冲颅内压力作用,而且对脑组织有一定的营养作用。
2.脑脊液
正常情况下,脑脊液是无色透明的等渗液体。它是一个盐溶解液,包含约0.3%的血浆蛋白,浓度大约15~40mg/dl,蛋白浓度的差异主要与脑脊液的部位相关。此外,脑脊液内还包含少量微胶质细胞。脑脊液主要是由脑室内脉络丛分泌产生,两侧脑室脉络丛最丰富,产生的脑脊液量最多。在正常情况下,侧卧位腰椎穿刺测量脑脊液压力一般为70~200mmH2O。正常成人,颅腔与椎骨腔内脑脊液量约140~180ml(侧脑室30~40ml,三、四脑室25~30ml,蛛网膜下隙55~65ml,脊髓蛛网膜下隙10~15ml,终池20~30ml)。脑脊液产生速率约为0.3ml/min,日分泌量在400~500ml。脑室系统阻塞时,脑脊液不能通畅地流到蛛网膜下隙,脑脊液在脑室内集积,使脑室扩大,形成梗阻性脑积水,颅内压增高。另外,如果脑脊液流到蛛网膜下隙的通路无阻,但由于静脉窦阻塞、蛛网膜下隙粘连、闭塞,脑脊液无法顺利地回吸收,也会引起脑室的扩大与颅内压增高。
3.脑脊液循环
脑脊液由脉络丛产生后,经室间孔流入第三脑室,再经中脑导水管流入第四脑室,后经第四脑室的侧孔与正中孔到达小脑延髓池,一部分流向脊髓蛛网膜下隙,一部分由颅底循环经外侧裂池到脑表面(图1-15)。
图1-15 脑脊液流动模式图
二、脊髓的解剖
(一)脊髓的位置及外形
1.脊柱
(1)椎骨:
脊柱由33块椎骨组成,颈椎7节,胸椎12节,腰椎5节,骶骨由5节骶椎融合形成,尾骨由4节(3~5节)融合形成。在第1、2颈椎之间因C1无椎体而无椎间盘,骶、尾骨皆因融合而无椎间盘,其他各相邻椎骨的椎体之间皆有椎间盘。椎骨间由椎间盘、椎间关节及相应的韧带连接构成脊柱。正常脊柱有生理弯曲,颈部与腰部脊柱凸向前,胸部椎体凸向后。
(2)椎骨间的韧带:
连接相邻椎骨的短韧带有棘间韧带、黄韧带。贯穿脊椎全长的韧带有棘上韧带、位于脊椎前的前纵韧带和位于脊椎后的后纵韧带。
(3)脊椎与颅骨的连接:
脊椎与颅骨是通过枕骨髁和寰椎上关节凹相连接的。C1(寰椎)无椎体,其前、后部分别称为前弓及后弓。寰枕关节使头部能作俯仰动作。C2(枢椎)的椎体有一向上的突起,称齿突,与寰椎前弓内面构成关节,使头部能向两侧旋转。齿突周围有一些韧带加固,其中最坚实的是后方的寰椎横韧带。寰椎前、后弓与枕骨间有寰枕前膜及寰枕后膜。
2.脊膜
具有硬脊膜、蛛网膜及软脊膜三层被膜(图1-16)。
图1-16 脊髓的被膜
(1)硬脊膜:
呈剑鞘状,其上端紧附于枕骨大孔,并经此孔向上与硬脑膜相续;下端止于第二骶椎平面,在此以下硬脊膜作为终丝的最外层延伸到尾骨并附着于骨膜上。硬脊膜与脊柱之间为硬脊膜外间隙,有一层脂肪(硬脊膜外脂肪)及丰富的椎管内静脉丛。
(2)蛛网膜:
蛛网膜为一透明薄膜,贴近硬脊膜,两者之间有一潜在的硬脊膜下间隙。其下为蛛网膜下隙,深面为软脊膜。
(3)软脊膜:
紧贴蛛网膜与脊髓,其内有许多供应脊髓的动、静脉分支。沿脊髓的两旁,前、后根之间,软脊膜形成一串纵行的齿状韧带,每侧各约20条,齿尖在两脊神经根之间附着于蛛网膜及硬脊膜上,起固定脊髓的作用。最后一对位于T12及L1神经根之间,可作为识别神经根节段的标志。在脊髓手术中,切断齿状韧带后可使脊髓松解,有助于扩展手术入路,减少脊髓牵拉损伤。
脊髓圆锥部末端以终丝附着于尾骨。终丝分内终丝与外终丝。内终丝是脊髓的残余,外层为软脊膜结缔组织,下降至第二骶椎硬脊膜囊的盲端,继续向下转为外终丝,在骶骨内下行止于第二尾骨骨膜。脊髓栓系综合征手术时,需要切断终丝,分解粘连,松解脊髓下端。
软脊膜与蛛网膜之间为蛛网膜下隙,在脊髓下端(相当第1、2腰椎平面)以下腰部蛛网膜下隙较大,称为终池。
3.脊髓的外形
脊髓位于椎管内,上接延髓,下端终于第1~2腰椎下缘,全长40~45cm。脊髓呈扁圆柱状,纵贯全长有六条沟或裂:中线有前正中裂及后正中沟,两侧有左、右前外侧沟及后外侧沟。胸髓中部以上在后正中沟与后外侧沟之间还有后中间沟,将后索分为薄束和楔束。脊神经前、后根(颈1多无后根)在椎间孔处合成31对脊神经,根据神经根的节段起源,可将脊髓分为31节(颈8节、胸12节、腰5节、骶5节、尾1节)。脊髓C5~T1节,脊髓较粗大,称为颈膨大,为支配上肢的部分;L2~S2形成腰膨大,支配下肢;L2以下脊髓缩小而形成圆锥。圆锥以下为由神经胶质及脊膜构成的内终丝。
脊髓的长度在胚胎3个月以前与椎管长度是相等的,其后脊髓生长速度较脊柱慢,因此,脊髓下端在椎管内的位置逐渐上升。至出生时,脊髓圆锥尖端位于第3腰椎平面,成年男性一般位于第1腰椎下缘平面,女性位于第2腰椎平面,但亦有低达第3腰椎者。由于脊髓的位置逐渐上升,但脊神经仍从相应的椎间孔出椎管,因此,由上而下脊神经根的斜度逐渐增加,导致脊髓节段的位置较其同序数椎骨的位置高(图1-17),其相差节数自上而下逐渐增加,一般脊髓节段与脊椎的对应关系:在上颈段,脊髓节段与相应的椎骨平面一致,下颈段与上胸段,高一个椎骨,中胸段高出两个椎骨,下胸段高出3个椎骨,马尾平第2腰椎下缘(图1-18)。
图1-17 脊髓和脊柱的对应关系
图1-18 脊髓末端与马尾
(二)脊髓的内部结构
脊髓位于脊柱内,占据椎管的上2/3,上端延续为延髓。脊髓最重要的功能是调控躯干和四肢的运动,并接受来自躯干和四肢的传入信息,传入和传出的纤维联系形成31对节段性分布的脊神经,它们通过后根和前根与脊髓相连。后根运送有胞体位于背根神经节的神经元发出的初级传入纤维;前根运送由胞体位于脊髓灰质的神经元发出的传出纤维。
脊髓内部由中央部的灰质和周围部的白质组成。灰质分前角和后角,位于后角的神经元与感觉功能有关,而位于前角的大多数与运动功能有关。脊髓的白质由联系脊髓相邻节段及联系脊髓和脑的上,下行轴突组成。
脊髓白质在周边部而灰质在中央部(图1-19),在横断面上灰质呈H形,其中央有一细管,称中央管,在成人此管常闭锁。
图1-19 脊髓内部结构
1.灰质
是由神经元胞体、突起、突触连接、神经胶质和血管所组成的复杂的混合物,灰质内的神经元是多极的,它们的大小及其他特征都不相同。可分为后角(柱)、前角(柱)、中间带及连接两侧中间带的灰联合等。中间带在脊髓胸腰段向外侧突出而形成侧角(柱)。
(1)后角:
后角的背侧部为罗蓝德(Rolando)胶质,中间部有固有核,腹侧部的内侧区有背核或克拉克(Clarke)柱。神经外科止痛手术中,有采用射频电凝后根进入脊髓处,可达到止痛目的。在后角内有许多感觉神经元细胞,后根感觉纤维进入脊髓在此中转后发出第二级神经元传向丘脑。此外,后角内还有很多中间神经元,其纤维联系脊髄内部结构。
(2)中间带:
与前后角之间无明显分界。向外突出而成侧角,其外侧区内有中间带外侧核,自T1~L2为交感神经核,S2~4节内为副交感神经核。
(3)前角:
前角在脊髓的胸段较狭小,在颈、腰膨大部则较大。其中最重要的为运动神经元,分α及γ两类,α运动神经元支配一般肌纤维,γ运动神经元支配肌梭内肌纤维以及调节肌梭的敏感性。
2.白质
脊髓白质包绕核心的灰质,它包含神经纤维、神经胶质和血管。大多数的神经纤维纵行走行,这些纤维聚集地,分别是后索,外侧索和前索,分布于脊髓的两侧。主要由上行的感觉束,下行的运动束及脊髓固有束所组成。上行传导束包含从背根进入的初级传入纤维和从邻近脊髓神经元起源的携带传入刺激到达上级节段的纤维。下行传导束包括长的纤维,这些纤维从不用的上级脊髓节段发出,同脊髓神经元形成突触。上行和下行的脊髓固有束包括那些全部位于脊髓内的及连接邻近和较远脊髓节段的神经元纤维。它们可调节节段内和节段间的协作。
一般感觉包括触觉,压觉,振动觉,痛觉,温度觉和本体感觉(位置觉和运动觉)。传导躯干四肢的痛、温和粗触觉/压觉信息的初级传入纤维终止于脊髓灰质的后角,靠近这些纤维进入脊髓的部位。传导躯干四肢的本体感觉和精细(辨别性)触觉信息的初级传入纤维在脊髓同侧上行但不形成突出。
(1)上行传导通路:
①薄束和楔束:位于脊髓两侧的后索内,被后中央隔所分开,传递肌肉、肌腱和关节的意识性本体感觉(位置觉,运动觉)和辨别触觉。薄束起自脊髓的尾侧末端,楔束起始于中胸段水平,位于薄束的外侧。薄束和楔束有许多上行纤维终止于延髓后索核的神经元。后索具有高度的躯体定位性,这种高度的躯体定位性在经由后索核和丘脑上行至初级躯体感觉去的整个通路中始终存在。②脊髓丘脑束:脊髓丘脑束起源于二级神经元,传导痛觉,温度觉,粗触觉(没有辨别压力)和压觉信息到丘脑的躯体感觉区。脊髓丘脑侧束位于外侧索,可协助痛觉和温度觉的感知。③脊髓丘脑前束:位于前索,协助粗触觉和压觉的感知。一部分传递触觉的纤维进入脊髓后不交叉到对侧,而是在同侧后索上升,加入薄束和楔束内。故一侧脊髓丘脑前束或半侧脊髓损害时对侧触觉不消失。④脊髓小脑前束和后束:占据了脊髓白质外侧部的周边部分。脊髓小脑后束起自第二或三腰髓节段水平,脊髓小脑前束位于紧邻脊髓小脑后束的腹侧。神经元起源于腰骶髓的Ⅴ~Ⅶ层,传导来自下肢的信息。脊髓小脑前束和脊髓小脑后束都能传递本体感觉和外感受信息。脊髓小脑前束、后束主要传递肌、肌腱和关节的非意识性本体感觉冲动。⑤脊髓顶盖束:将下部感觉传向视和听反射中枢。⑥脊髓橄榄束:可能参与非意识性本体觉反射,传导来自肌肉和腱器官本体感受器的信息和来自于皮肤感受器的信息。⑦脊髓网状束:为网状结构的传入通路之一,对于来自皮肤或深部组织的传入信息起反应。脊髓-网状结构-丘脑-皮质传导通路被认为是一个重要的痛觉传导通路。
(2)下行传导通路:
下行至脊髓的传导通路主要起自于大脑皮质和脑干的无数位点。它们与运动的控制、肌肉的张力与姿势、脊髓反射调控机制、向高位中枢传导信息有关。它们也调控脊髓的自主神经元。
皮质脊髓束起自大脑皮质的神经元。它们以躯体定位的方式投射到主要位于对侧脊髓的神经元。大部分皮质脊髓束纤维起自于中央前回运动皮质(4区)上部2/3及运动前区皮质(6区)的细胞。有一小部分纤维来自于中央后回的细胞(躯体感觉皮质3、1、2区)和邻近的顶叶皮质(5区)。在不同皮质区,皮质脊髓纤维的起源细胞大小也不同,最大的细胞位于中央前回皮质。
皮质脊髓束纤维先下降,穿过皮质下白质,进入内囊的后肢。接着它们穿经位于中脑腹侧部的大脑脚。当它们继续向下走行于脑桥时,被横向走行的脑桥小脑纤维分隔,离开腹侧表面。在延髓,它们形成了一个分离的束-锥体,在延髓的腹侧表面形成了一个突出的纵行走向的柱。因此皮质脊髓束也被称为锥体束,但其通常不仅用于指皮质脊髓束纤维,还包括皮质延髓束纤维。
①皮质脊髓前束和侧束:在延髓下端,70%~90%的锥体中的皮质脊髓束纤维越过中线平面形成锥体交叉,下行延续为皮质脊髓侧束。其余的纤维保持不交叉的状态,成为皮质脊髓前束。侧束也包含一些未交叉的皮质脊髓束纤维。皮质脊髓侧束在外侧束的内下行,贯穿脊髓全长。它占据了一个卵圆形的区域,位于后角的腹外侧、脊髓小脑后束的内侧。较小的皮质脊髓前束在前所内下行。靠近前正中裂,与前正中裂以沟缘束相分隔。绝大多数的皮质脊髓束纤维,不管它们在哪一束中下行,最终终止于其皮质起源的对侧的脊髓。锥体束纤维锥体交叉到对侧,在脊髓侧索下降,形成皮质脊髓侧束;小部分纤维直接在脊髓前索下降,形成皮质脊髓前束(此束一般仅到胸段),在脊髓内逐节交叉到对侧。这样,一侧锥体纤维或行或后交叉到对侧,管理对侧的随意运动。②红核脊髓束:起自红核尾侧大细胞部的神经元(红核是位于重要被盖中央部的一个卵圆形细胞群),红核脊髓束纤维穿越被盖腹侧交叉,下行于脊髓外侧索,走行于皮质脊髓侧束的腹侧,并与之相混合,功能与肌张力调节有关。③前庭脊髓束:分为前庭脊髓外侧束和前庭脊髓内侧束,前庭脊髓外侧束来自于前庭外侧核的大、小神经元。它在同侧下行,最初位于前外侧索,在以下的脊髓节段中逐渐移位到前索的内侧部。前庭脊髓外侧束的纤维通过单突触和多突触连接兴奋颈、背、肢体伸肌的运动神经元。前庭脊髓内侧束主要来源于前庭内侧核的神经元,下行于内侧纵束,到达脊髓前索。其纤维主要投射到颈段,终止于Ⅷ层和Ⅶ层邻近的后部。④顶盖脊髓束:起自中脑上丘的中间层和深层。行向管周灰质,经被盖背侧交叉越边之后下行于脊髓前索的内侧部。它们与支配颈部肌肉的运动神经元形成多突触连接,协助支配对侧肌肉的神经元,同时抑制支配同侧肌肉的神经元。⑤网状脊髓束:从脑干网状结构至延髓。分为网状脊髓内侧束和网状脊髓外侧束,内侧束与姿势,对外界刺激所作出的头和躯干运动的反应,肢体粗大定型的运动有关。外侧束位于脊髓的外侧索,同红核脊髓束和皮质脊髓侧束紧密相邻。纤维投射到脊髓全长,其功能与控制痛觉和运动功能有关。⑥孤束脊髓束:起自延髓孤束核腹外侧部的神经元的纤维,大部分较差,下行于脊髓前索和外侧索的前部。支配膈肌和肋间肌的运动神经元。支配吸气肌而控制呼吸运动。
脊髓固有通路或称脊髓固有束,脊髓固有神经元局限于脊髓内,也就是说它的上行和下行纤维起始并终止于脊髓灰质内。它们连接脊髓同一节段和(或)较远节段的神经元。因此协助节段内和阶段间的整合与协作。脊髓固有纤维主要聚集环绕在灰质的周边。脊髓固有系统在脊髓功能上发挥重要作用。例如将下行通路分布到特定的脊髓固有神经元亚群,中级后到达运动神经元和其他脊髓神经元。此系统还调控所有脊髓横断后的自主功能,如汗腺分泌和血管运动,肠及膀胱的功能。
Lissauer束或称背外侧束,位于后角尖和脊髓表面之间,环绕即将进入脊髓的背根纤维,为后根入脊髓后一部分升降支或旁支所组成。
3.主要传导通路
(1)痛觉与温觉传导通路:
痛觉与温觉冲动由脊神经传入至脊神经节(一级),再入脊髓后角之固有核(二级),发出之纤维上行2~3节经白质前连合交叉到对侧形成脊髓丘脑侧束,后与脊髓丘脑前束合成脊髓丘脑系,向上止于丘脑腹外侧核(三级,发出的纤维由内囊传入中央后回痛觉皮质)。神经外科可采用前连合切断术治疗恶性肿瘤引起的剧痛。
(2)触觉传导束:
皮肤感受器的纤维传入到脊神经节(一级),进入脊髓后角固有核(二级),发出的纤维经白质前联合交叉到对侧成为脊髓丘脑前束,以后参入脊髓丘脑系,到丘脑腹外侧核,再传入大脑中央后回。
(3)位置觉、运动觉、振动觉(本体觉)传导束:
感觉神经由脊神经传到脊神经节(一级),进入脊髓后角转至后索,至薄束核和楔束核(二级),交叉到对侧(丘系交叉)形成内侧丘系,再上升至丘脑腹后外侧核(三级),最后到中央后回。
(4)运动传导束:
皮质脊髓束:第一级神经元起于中央前回锥体细胞,发出轴突形成锥体束,分为皮质脑干束与皮质脊髓束。前者分别终止于脑干各脑神经运动核(二级)。后者在延髓下部形成锥体交叉,大部分纤维交叉到对侧,成为皮质脊髓侧束,继续下行与各节段的脊髓前角形成突触,再构成脊神经的运动部分。不交叉的小部分纤维(位于颈段与上胸段),成为皮质脊髓前束,逐段在白质前连合交叉到对侧前角。一侧大脑运动区病变,引起对侧肢体麻痹。