第六节 马尾神经及腰脊神经
一、脊髓及马尾神经的被膜及椎管内腔隙
脊髓及马尾神经的被膜由外向内分为3层(图1-6-1、图1-6-2)。
图1-6-1 马尾神经及其被膜
图1-6-2 马尾神经及其被膜内镜下观(L5~S1右侧经椎板间隙入路)
(一)硬脊膜
硬脊膜上与硬脑膜相续,其外层与椎管的骨膜相融合,内层坚厚,包被脊髓及其他两层脊膜,并且发出延长部,包被脊神经根,由椎间孔穿出。硬膜囊下界的位置在S1下部到S3上部,绝大部分位于S2。
在硬脊膜内外层之间的间隙称硬脊膜外腔或硬脊膜外间隙,腔内的结缔组织束将硬脊膜固着于椎管壁上,并支持腔内全部组织。在硬膜外腔中,主要为疏松的网状组织和椎内静脉丛,前后均有丰富的吻合,在施行椎板切除术时,如不慎伤及,出血甚难制止。
硬膜外腔被两侧神经根分为前、后两部。在前部,硬脊膜紧贴椎体与后纵韧带,并以疏松纤维组织与后纵韧带相连,只在两侧有腔隙;后腔较大,内含脂肪、疏松结缔组织、大量静脉丛、小动脉及神经根等。脂肪含量多少与人的体型有关,骶管中较多,腰上部及胸下部较少。后腔中线比其两侧有较多纤维组织连结椎板间角及硬膜后面,形成纤维隔。
(二)脊髓蛛网膜
脊髓蛛网膜甚薄,柔软,无血管,呈蛛网状,可以透视其内容,在脊柱下端包绕脊髓下端与马尾。
脊髓蛛网膜和硬脊膜彼此可以自由活动,它们之间的间隙名硬膜下腔。在脊髓蛛网膜和软脊膜之间有一宽大的间隙,名蛛网膜下腔,以腰部为最大,内含脑脊液。腰椎穿刺术所以在L3~4或L4~5腰椎间刺入,一方面因此处不可能伤及脊髓,另一方面腰骶管内的神经根丝游动于脑脊液内,不致刺伤。
(三)软脊膜
软脊膜柔软而富于血管,紧贴脊髓表面,并为其供给营养,在脊髓前深入前正中裂内。软脊膜紧贴神经根,与神经根共同通过蛛网膜下腔而与硬脊膜相接。在脊髓的侧面,有两排三角形韧带,称为齿状韧带,呈双层薄板状,取额状位,其结构以胶原纤维束为主,并具有一定弹性纤维。齿状韧带每侧由枕骨大孔延至L1平面,直达脊髓圆锥,其外缘形成19~21个齿状突起,自软脊膜向外伸出,其尖端将蛛网膜推向外侧,在上下两脊神经根之间附着于硬脊膜的内面,外侧作锯齿状。
二、脊神经
每个脊神经有两根,脊神经的前根均较后根大。前根(运动根)自灰质的前角细胞发出,后根(感觉根)依次在脊髓的后外侧进入脊髓。每个后根有一个脊神经节,骶尾神经的神经节位于椎管内,其余的神经节均位于椎间孔内。
(一)脊神经根与脊髓被膜的关系
脊神经前、后根走出椎管时,各自被脊髓硬脊膜及蛛网膜囊突出的鞘所包被,称为神经根鞘。两鞘之间的间隙与蛛网膜下腔相通,脊神经根完全浸于脑脊液中。前、后两根各自穿经硬脊膜并分别为硬脊膜形成的鞘包裹,此鞘还包被后根的脊神经节。脊神经前后根在脊神经节远侧会合,硬脊膜鞘也随之合为一鞘,成为脊神经的被膜即神经外膜(图1-6-3)。
图1-6-3 腰脊神经及背根神经节
在经皮内镜照明和放大下,神经根表现为黄白色的多纤维复合结构。在神经根和神经节表面存在一些毛细血管(图1-6-4)。存在炎症的神经根对接触和压力都异常敏感。
图1-6-4 腰神经根解剖
A.神经根的内镜下观(L5~S1右侧经椎板间隙入路);B.神经根的动脉和静脉系统示意图
(二)脊神经根与椎间孔的关系
每个脊神经根在硬膜外腔都包以由硬脊膜而来的神经根鞘,后者至椎间孔外侧延续为神经根的外膜。
脊神经根和椎间孔的关系与年龄及孔的节段水平有关,胚胎时,脊神经根作水平位;在儿童,斜行向下,并随年龄增长而斜度增大。
在不同椎间盘水平,腰脊神经根在椎间孔的位置与腰段脊柱的前凸角度有关。在下腰部,这个角度最大,上关节突前倾,而在上腰部则几乎垂直。
下腰部的椎间孔,特别在L4~5及L5~S1,神经根紧位于椎间盘之上,在上一椎体椎弓根之下,并在椎体后外侧面所成的槽内。下腰部的椎间孔较上腰部为小,但神经根较粗,L5尤为明显。孔的大小在屈曲时增加,伸展时减少。
极少数情况下,一个椎间孔内可以通过两个神经根,这种畸形如果发生在比较窄小的L5~S1的椎间孔,神经受压的可能性就更大,临床上常表现为坐骨神经痛,有时与椎间盘突出不易鉴别。
由于椎骨及其相应的脊髓节并不在同一平面,因此由脊髓发出的脊神经的走行愈往下愈倾斜。当脊髓在L1平面已终了,而腰骶神经根仍需在椎管内行走一段颇长的距离,几乎垂直下降,才能从相当的椎间孔穿出。这些在脊髓下端聚集的一大束神经根即形成马尾。在硬膜外腔内,骶神经根最长(成人S2长36mm),几乎垂直下行,神经节在骶管内;腰神经根次之(L3长24mm),斜向下外,神经节在椎间孔处;向上则神经根长度逐渐变短,由斜位逐渐变为水平位,神经节仍在椎间孔处。
(三)脊神经节
脊神经节位于脊神经后根上,呈纺锤形,长约4~6mm,其大小与所在脊神经后根的粗细成正比。脊神经节一般位于椎间孔内,但骶尾神经的脊神经节则位于椎管内。
脊神经节内以假单极细胞最多,还含有神经纤维。假单极细胞有一个胞突,在离胞体不远处分为二支,呈T形,中枢突较细,穿硬脊膜后,由单干分裂为一列根丝,先组成内外两股,然后入脊髓内;周围突较粗,分布至周围感受器。
(四)脊神经的成分
典型的脊神经包含下列成分:①躯体传出纤维:起于脊髓灰质前角运动细胞,经前根入脊神经,支配骨骼肌。②躯体传入纤维:起于脊神经节的假单极细胞,其中枢突经后根入脊髓,周围突加入脊神经,传导皮肤、肌肉、关节及韧带的感觉。③内脏传出纤维:起于T1~3脊髓节侧柱的细胞,经前根及白交通支,或至相应的椎旁神经节,在此交换神经元;或只通过相应的椎旁神经节至其他椎旁神经节或椎前神经节,交换神经元。其自椎旁神经节发出的节后纤维,又经灰交通支至脊神经,随该神经及其分支,分布于脉管、腺体及平滑肌。由S2~4脊髓发出的副交感纤维经盆内脏神经至盆神经丛,再分布于盆腔各脏器及一部分结肠,在脏器的壁内交换神经元。④内脏传入纤维:来自脊神经节内的假单极细胞,其周围突或随脊神经走行,或经白交通支穿行交感干神经节,在节内不交换神经元,直接分布于内脏;其中枢突自脊神经后根入脊髓,可与躯体或内脏传出神经纤维形成反射弧。
(五)脊神经分支
每个脊神经的前、后根在椎间孔内或其附近会合成脊神经,立即分为腹侧支、背侧支,这两支均同时含有运动和感觉纤维,属于混合神经(图1-6-5)。腹侧支支配躯体侧面、前面及肢体肌肉和皮肤,背侧支支配躯体背侧肌肉及皮肤。
图1-6-5 脊神经分支
1.腹侧支
腰脊神经腹侧支起始部与交感干神经节之间借交通支相连。白交通支由T1~L2(有时为L3或L4)前支发出,至相应交感神经节,属节前纤维,主要由细小的有髓纤维组成。灰交通支自交感神经节发出,至相应脊神经前支,再随其分支分布于血管、淋巴管及竖毛肌,属节后纤维,主要由无髓纤维组成。灰交通支与脊神经相连位置一般在白交通支连接的内侧。
2.背侧支
腰脊神经背侧支较细,于椎间孔处在脊神经节外侧从脊神经发出,向后行经骨纤维孔,在下位腰椎的上关节突外侧缘与横突根部的上缘之间,至横突间肌内侧缘,立即分为后内侧支、中间支及后外侧支(图1-6-6)。
骨纤维孔位于椎间孔的后外方,上界为横突间韧带的镰状缘,下界为下位椎骨横突的上缘,内侧界为下位椎骨上关节突的外侧缘,外侧界为横突间韧带的内侧缘。L4~5的骨纤维孔有时被1~3条横行纤维束分隔为几个不同间隙,而将其中通行的神经及伴行血管隔开。
腰神经背侧支的长度以L5最长,平均为(6.03±1.23)mm,L1最短,平均为(5.18±1.09)mm,L2~4居中。L1~5背侧支的长度以5~6.9mm者最多,占(62.75±2.42)%。腰神经背侧支的直径以L2最粗,平均为(1.53±0.29)mm,L1次之,L3以下按序数逐渐变细,以L5最细,平均为(0.77±0.17)mm,L1~5背侧支的直径以1~1.5mm者最多。脊神经背侧支之间常形成“袢”,不仅存在于皮支之间,而且在深层肌肉,背侧支干之间也存在。
图1-6-6 脊神经背侧支及其分支
(1)背内侧支:
腰脊神经背内侧支在下位腰椎横突后面,向下位于横突及上关节突所形成的沟内,绕过上关节突的外侧缘,进入背内侧支骨纤维管(图1-6-7)。背内侧支在进入骨纤维管前一段长度,L1~4比较稳定,大致介于11~12mm之间,L5较短,为(9.28±1.92)mm。
腰脊神经背内侧支的直径以L2最粗,平均为(0.80±0.20)mm,L1次之,L3以下按序数逐渐变细,平均为(0.25±0.05)mm。
腰脊神经背内侧支骨纤维管位于腰椎上关节突根部的背面,在腰椎乳突与副突间的骨沟内,由外上向内下,后内侧支骨纤维管有4个壁,上壁为乳突,下壁为副突,前壁为乳突—副突间沟或有腱膜附着,后壁为乳突—副突韧带。如后壁的韧带发生骨化,则形成一个完整的骨管。乳突—副突韧带的长度以6~8.9mm最多,占(63.02±2.46)%,宽度以3~4.9mm最多,占(50.52±2.55)%,厚度以1.5~2.9mm最多,占(58.85±2.51)%。
腰脊神经背内侧支进入骨纤维管部位,即管的入口(外口),其外形可为圆形、椭圆形或呈裂隙状。在乳突—副突韧带的内侧缘有骨纤维管的出口,腰脊神经背内侧支自此离开管道。
骨纤维管是一个近似“拱形”的隧道,从上外到内下有一个转折,即乳突—副突间沟骨面向后突起的部分,此处乳突—副突韧带较厚,在L3~5更是如此,是骨纤维管一个狭窄区。
腰脊神经背内侧支进入骨纤维管后,先向上外,之后翻越骨嵴,转向内下。神经在此狭窄区折曲走行,如管的入口呈裂隙状,或乳突—副突韧带骨化,使骨纤维管变为一个完整的骨管,失去退让余地,更易使腰脊神经背内侧支遭受挤压而引起腰腿痛。与腰脊神经背内侧支伴行的血管表面有来自腰交感干的神经纤维包绕,也同样会受到挤压。在椎管、神经根管以及椎间孔,动、静脉及毛细血管遭受挤压后,也会引起腰痛。
腰脊神经背内侧支在骨纤维性管内呈扁圆形,直径为0.8~1.3mm,而骨纤维性管内径为2.1~3.9mm。神经及伴行血管周围充满疏松结缔组织。由于后内侧支在走行过程中紧邻椎间关节及横突间韧带,又需通过骨纤维性管,故腰椎退行性病变、韧带损伤或骨纤维性孔内径改变,均可能刺激、压迫而引起后正中旁一侧疼痛和压痛,疼痛还可放射至椎间关节、多裂肌、黄韧带、棘间韧带和棘上韧带等部位。必要时可以采用内镜下手术切断脊神经背内侧支以缓解疼痛。
图1-6-7 脊神经背内侧支解剖及内镜下观
A.脊神经背内侧支经乳突-副突韧带下走向背侧;B,内镜下显示脊神经背内侧支(箭)
背内侧支出骨纤维管后向内下方斜行,至椎板的后面转向下方,跨越1~3个椎骨,重叠分布于关节突关节连线内侧的关节囊韧带及肌肉。L5背内侧支经腰骶关节的下方,发支至该关节囊及多裂肌。向下行走,发出分支至棘突两侧的肌肉、韧带和皮肤,同时又发出细支至下一平面的椎间关节内侧上部的关节囊。在腰背肌肉内分支与上下平面来的分支相连,与椎板紧紧相贴,一直到棘突的下缘,棘上韧带受上一平面的背内侧支支配。
(2)背中间支:
脊神经背中间支向背侧及尾侧走行分布到胸最长肌,互相形成节段性交通支袢。L5背侧支比L1~4的背侧支长,其沿骶骨翼上缘,走行于骶骨翼和骶骨上关节突交界处形成的骨沟之中,L5背侧支分成内侧支和中间支,没有外侧支。内侧支沿腰骶小关节尾侧弯向内侧,止于多裂肌;中间支支配胸最长肌并与S1背侧支相交通。
(3)背外侧支:
腰脊神经背外侧支沿横突背面向外下方斜行。L1~3的背外侧支本干在骶棘肌表面向下走行一段较长距离后,再穿过腰背筋膜至皮下,构成臀上皮神经。
背外侧支的分支主要分布于关节突关节连线以外的结构,如横突间韧带、髂腰韧带、横突间肌、骶棘肌和腰背筋膜等。
腰脊神经背外侧支向下外,其行程分为4段:①第一段(骨表段):穿骨纤维性孔(出孔点)后,沿横突的背面和上面走行;②第二段(肌内段):走行于骶棘肌内;⑧第三段(筋膜下段):走行于腰背筋膜浅层深面;④第四段(皮下段):走行于浅筋膜内。神经走行并非直出直入,各段之间均有转折角,此角既是神经固定点,又是迂曲回转处。背外侧支全部走行有6个固定点,顺序为出孔点、横突点、入肌点、出肌点、出筋膜点及入臀点,其中出孔点、横突点和入臀点均有纤维骨性管固定,这些部位如遭受损伤或牵拉,可产生局部或牵扯性腰腿痛。
脊神经背内侧支、中间支和背外侧支支配脊柱后侧的韧带、肌肉和关节突关节,不仅调节脊柱正常的生理性活动,还能控制非生理性活动。支配韧带的神经传导及韧带的本体感觉至中枢神经系统,反射性地引起肌肉收缩,以保持稳定,防止脊柱发生不应有的损伤。腰脊神经背侧支还能调节竖脊肌紧张度,以与腹直肌保持平衡。
经皮内镜下手术时,在横突背面可以找到中间支及外侧支,在上关节突的外侧面或其内下方可找到内侧支,在椎间孔处可以找到背侧支。
3.窦椎神经(Sinu-vertebral nerve)
窦椎神经又称Luschka神经,由脊神经和交感神经两种成分复合形成(图1-6-8)。窦椎神经的主支较恒定,每一椎间孔内有1支,直径约为0.2mm。此主支由脊神经的脊膜支和交感神经纤维构成。脊膜支(Ramus meningeus)或称返神经或脊膜神经,仅包含脊神经的躯体感觉神经。副支一般不恒定,可有2~6支。其来自邻近交感干或脊神经前、后支甚至脊神经节。主支和副支共同支配椎管内和椎管壁的各种结构。主支常与根动、静脉伴行,神经分布丰富,支配区靠前。主支主要分布于神经根袖和硬脊膜前面、椎体后骨膜和椎间盘纤维环后壁浅层、后纵韧带表面和深层,以及前硬膜外间隙内的血管和疏松结缔组织。副支分布稀少,支配区靠后。副支多在脊神经根的后方及上、下方走行,分布到硬脊膜后面、侧面、黄韧带前面、椎弓前骨膜,以及后硬膜外间隙内的血管和疏松结缔组织。椎间盘纤维环的浅层、硬脊膜后面和黄韧带内均有神经支配和游离神经末梢,但远比后纵韧带和硬脊膜前面稀少,黄韧带尤少。
窦椎神经在后纵韧带处发出升支、降支和横支。故与来自上、下节段和对侧的分支有广泛重叠分布。窦椎神经的末梢可呈丛状或树枝状。椎管内的软组织的感受器如受到强烈的伤害性刺激,可通过窦椎神经传入中枢,与腰腿痛的发生密切相关。由于窦椎神经在相邻节段之间和两侧之间有广泛吻合,因此伤害性刺激必然会跨节段和跨侧别传入中枢,疼痛很少呈局限性。
腰骶部椎管内软组织包括椎间盘及韧带受到刺激时,可引起腰部及股后肌群反射性痉挛及腰腿痛,切断窦椎神经可使椎间盘、后纵韧带、硬膜的本体感觉、痛觉和交感兴奋消失。
三、腰脊神经变异
(一)腰脊神经根变异
腰脊神经根变异比较常见,Kadish和Simmons将神经根变异分为4种类型。
图1-6-8 窦椎神经及其分支
A.窦椎神经起源及其毗邻;B.窦椎神经在纤维环表面的分布;C.窦椎神经在椎体后壁的分布
1.神经根丝在硬膜内不同水平的吻合(图1-6-9)。
图1-6-9 Ⅰ型神经根变异:神经根丝在硬膜内不同水平的吻合
2.神经根起点异常(图1-6-10)此型可分成4种亚型:①头侧起点型;②尾侧起点型;③头、尾侧起点混合型;④神经根融合型。
图1-6-10 Ⅱ型神经根变异:神经根起点异常
A.头侧起点型;B.尾侧起点型;C.头、尾侧起点混合型;D.神经根融合型
3.硬膜外神经根吻合型(图1-6-11)。
4.硬膜外神经根分叉型(图1-6-12)。
图1-6-11 Ⅲ型神经根变异:硬膜外神经根吻合型
图1-6-12 Ⅳ型神经根变异:硬膜外神经根分叉型
变异的神经根对于经皮内镜下腰椎手术意义重大,切断这些神经将造成不可逆的神经损伤。术前仔细研究患者的症状、体征及影像学资料可以帮助发现变异神经根的存在,可以术前确定经皮内镜下手术入路,减少医源性神经损伤的风险(图1-6-13)。
(二)分叉神经
分叉神经(furcal nerve)是独立的神经根,由其自身的前、后根汇合而成,具有其自身的背根神经节,通常在L4神经根水平发出,其分支呈“叉状”分布,分别加入腰神经丛(股神经及闭孔神经)和骶神经丛(腰骶干)。Kikuchi经过尸体解剖研究将分叉神经分为6型(图1-6-14):A型,分别在L3、L4神经根水平共发出2根分叉神经;B型,在L4神经根的头侧发出1根分叉神经;C型,在L4神经根水平与正常L4神经根伴行;D型,在L4神经根尾侧发出1根分叉神经;E型,分别在L4、L5神经根水平共发出2根分叉神经;F型,在L5神经根水平发出1根分叉神经。
图1-6-13 CT轴位相不同层面连续观察可以发现神经根变异
A.L5椎弓根下缘层面示双侧L5神经节;B.L5下终板层面示左侧椎间孔出现异常神经根;C.L5~S1椎间盘层面示异常神经根在椎间孔外和L5神经根汇合;D.S1上终板层面示S1左侧神经根靠外侧走行;E.根据A~D描绘出的L5~S1左侧神经变异的分布图
图1-6-14 分叉神经的Kikuchi分型
A型:分别在L3、L4神经根水平共发出2根分叉神经;B型:在L4神经根的头侧发出1根分叉神经;C型:在L4神经根水平与正常L4神经根伴行;D型:在L4神经根尾侧发出1根分叉神经;E型:分别在L4、L5神经根水平共发出2根分叉神经;F型:在L5神经根水平发出1根分叉神经。F—股神经;O—闭孔神经;T—腰骶干
分叉神经受到机械压迫(如极外侧型腰椎间盘突出)可能导致多根神经根受压的症状及体征,可以解释临床上有些椎间盘突出症患者症状、体征和影像学检查不符合的现象。分叉神经的存在增加了椎间孔部位神经解剖的复杂性,使经椎间孔入路经皮内镜下手术的风险增加。
发现分叉神经的存在需要密切结合患者的症状、体征及影像学资料仔细分析。术中对内镜下神经结构的仔细辨认和处理可以避免或减少对分叉神经的损伤(图1-6-15、图1-6-16)。
图1-6-15 分叉神经的大体尸体解剖及内镜下观
A.尸体解剖发现左侧L4神经根水平发出的分叉神经(蓝色针头);B.内镜下发现走行与关节突前外侧Kambin三角内的分叉神经
图1-6-16 分叉神经的MRI显像及内镜下观
A.腰椎MRI冠状位相可以显示双侧L4神经根水平的分叉神经(红色箭头);B.内镜下探查可以清楚分辨出分叉神经的存在,但无法辨别正常神经根和分叉神经
(商卫林 李振宙 邹海波 曹峥)