颈椎间孔韧带的解剖特点及其临床意义

余盛，庞清江

1.宁波大学，浙江 宁波 315211；2.中国科学院大学宁波华美医院骨科，浙江 宁波 315000

神经根型颈椎病是临床常见疾病，可引起上肢感觉或运动障碍，其病因可能是神经根受到各种直接机械压迫[1]。神经根自硬膜囊发出后向外下方走行，经椎间孔出椎管，椎间孔内软组织增生、肥厚、粘连等病理改变均可使经过该处的神经根受到压迫，导致出现相应的临床症状如放射性上肢疼痛、麻木或无力等。想要更清楚地了解神经根卡压的机制，需要对颈椎间孔区域进行更加深入的解剖学研究。掌握颈椎间孔韧带的解剖特点有助于提高神经根型颈椎病的诊断和治疗水平，在该区域手术操作时尽可能地减少医源性损伤。有关胸腰椎（T1～5）的椎间孔韧带研究证明其韧带起到限制神经根移位并防止拉伤的作用[2～4]。然而，目前关于颈椎间孔韧带的研究尚少。本文结合国内外文献资料，对颈椎间孔韧带的相关知识作一综述。

1 颈椎间孔解剖境界

椎间孔是骨性结构，有神经、血管、韧带等通过。颈椎间孔的上下边界是相邻的椎弓根，前方是钩椎关节后外侧、椎间盘和上位椎体的下部，后方是内侧关节突关节和关节柱邻近部分。椎间孔位于颈椎神经根沟的内侧（椎弓根）区，神经根从硬膜内到椎外穿行过程中将椎间孔分为3个解剖区：入口区（椎间孔的内半部）、中间区（实际上的椎间孔）和出口区（椎间孔的外半部）。椎间孔呈漏斗状，入口区最窄，从中央鞘囊起始处最大，其长度和方向随相应椎弓根的宽度和方向而变化。神经根压迫主要发生在椎间孔的入口区[5,6]。椎间孔的横截面积随颈椎的屈伸而变化，屈曲会导致椎间孔区域扩大，反之，伸直会导致椎间孔区域缩小[7,8]。椎间盘退变也会影响椎间孔的大小，Lu等[8]研究发现椎间盘间隙每缩小1 mm，椎间孔面积会减少20%～30%；若椎间盘间隙缩小2 mm，椎间孔面积将缩小30%～40%。

2 颈椎间孔韧带分类

椎间孔韧带（foraminal ligament）分为椎间孔外韧带（extraforaminal ligament，EFL）及椎间孔内韧带（intraforaminal ligament，IFL）。

2.1 椎间孔外韧带（EFL）

在各个颈椎水平可以观察到EFL，其将神经根附着在相邻的横突、椎间盘和椎体上，限制神经根的张力，并将神经根集中在孔内。椎间孔外韧带分为经椎间孔韧带（transforaminal ligament，TFL）和放射韧带（radiating ligament，RL）。

2.1.1 经椎间孔韧带（TFL）椎间孔外侧区域的腹侧通常有膜样物质覆盖，尤其是在C5～6和C6～7椎间孔。一般情况下，TFL似乎凝聚在膜样物质中，很容易与纤维样覆盖物区分开来[9]。通常来说，单一椎间孔内至少包含一条TFL，其位于颈神经根的腹侧，起自上位椎体横突前结节的下前缘，插入下位椎体横突前结节的上缘。然而，在下颈椎水平如C8，TFL起自上横突前结节，插入颈椎体和椎间盘的前外侧表面。TFL的背侧松散地附着在脊神经鞘上，在多数情况下，TFL极大地减少了可供神经根使用的空间[10]。有学者根据TFL的空间走行方向，将其分为两种类型：①TFL的方向垂直于神经根，且在每个水平上比较常见；②TFL与神经根呈斜行，在下颈椎很少见[11]。从C2～3到C7～T1椎间孔，这些韧带的长度、宽度和厚度逐渐增加，TFL的形态从薄膜状结构逐渐过渡为厚而坚固的纤维结缔组织，在C6～7和C7～T1椎间孔内呈现为粗壮的结缔组织纤维。

2.1.2 放射韧带（RL）神经根在椎间孔外通过RL与相邻的横突前后结节及椎间孔壁相连。RL可分为腹侧上、腹侧、腹侧下、背侧上和背侧下几个部分。腹侧上部起源于横突前结节外侧缘，在神经根的上方插入脊神经鞘；背上部起自横突的背侧部分和关节突关节囊，于背侧与脊神经附着，插入神经根鞘；背下部起源于下横突后结节和关节突关节囊，并插入神经根背侧的神经鞘中；腹下部起自TFL，从下横突前结节外侧缘穿过神经根的腹侧并插入脊神经鞘。所有RL锚定脊神经并插入脊神经鞘中[11]（图1）。脊神经被一系列放射韧带像轮毂一样固定着，背侧RL最粗、最强，而腹侧最弱、最薄。各节段可见RL，不同节段RL数目有较大的差异。在C1～2椎间孔中，通常只有1～2条，然而在C4～T1椎间孔中，这些韧带的数量通常是4～6条，有些单独的节段包含多达11条韧带[9]。

图1 椎间孔外韧带示意图1.经椎间孔韧带 2.上放射韧带 3.前放射韧带 4.后放射韧带5～8.下放射韧带Fig.1 Schematic diagram of the extraforaminal ligament1,transforaminal ligament(TFL);2,superior radial ligament;3,anterior radial ligament;4,posterior radial ligament;5,6,7,8,lower radial ligament

2.2 椎间孔内韧带（IFL）

颈椎所有节段的椎间孔具有IFL。颈椎间孔的横截面类似于自行车轮，神经根位于椎间孔中心，周围的韧带似拉动神经根的辐条，使神经根与每个椎间孔周围的骨膜呈放射状连结。在椎间孔内，大部分IFL与神经根成直角相交。颈椎IFL的形状从结缔组织束到完整的膜不等，以薄而条状的韧带占多数，较粗的一些IFL似乎是纤维膜状结构增厚所致，这些韧带松散地分布在神经、血管之间。C1/2～C3/4椎间孔的IVF相对较少、较薄，而C4/5～C6/7的IVF的韧带较硬、较厚。根据IVF的形态和位置，分为入口区韧带和中间区韧带。①入口区IVF：在IVF的入口区，这些韧带分布在神经根周围，最常见的附着点包括后方的关节突关节囊、下椎弓根上缘、上椎弓根下缘和椎间盘后部。IVF被膜性结构包围，切开膜性结构后可见纤维索组织。IVF具有一定的张力，可使神经根相对于椎间孔内缘向不同方向拉动。入口区IFL的数量在不同个体之间没有显著差异，但在不同的水平上有相当大的差异。在C1～2椎间孔中，通常只有一条或两条入口区IVF。然而，在C4～T1的椎间孔中，这些韧带的数量通常是4～7条。②中间区IVF：在颈椎各节段的椎间孔内可见中间区IVF。它们大多是细的绳状纤维组织，彼此交织在神经根周围，在充填有脂肪的椎间孔内松散地附着于神经根和血管壁上。在C4～T1水平中间区IVF较为粗厚，常有脊椎节段动脉穿过（图2）[12]。

图2 椎间孔内韧带示意图椎间孔内韧带（红色箭头）将神经根向前连接于椎间盘，向下连接于椎弓根，向后连接于关节突关节囊，节段性动脉穿过这些韧带Fig.2 The picture and schematic diagram of intraforaminal ligamentThe IFL (red arrow)connects nerve roots anteriorly to the intervertebral disc,inferiorly to the pedicle,and posteriorly to the facet capsule,where segmental arteries pass through these ligament

3 颈椎间孔韧带的生物力学研究

人体的日常活动会导致脊神经受到牵拉[13]，椎管内多种韧带结构保护神经根防止从脊髓中拔出[14]。Grimes等[15]在轴向拉伸的生物力学实验中发现腰椎EFL能显著增强神经根抵抗外力的能力，且这种能力从L3到L5逐渐增强。Perett等[16]描述了一种能将神经根拉向周围椎间孔壁的纤维组织，并认为这些纤维附着物可以保护神经根免受牵引性损伤。Zhao等[17]通过对颈神经根施加轴向载荷发现，当载荷在2000 g以内时，放射韧带吸收大部分施加于神经根上的张力，使内侧神经根段的移位率明显低于外侧神经根段，而载荷增加到3000 g时，只有C5神经根的移位率有显著差异。在这负荷范围内，EFL对C5神经根尚有保护作用，而对C6、C7、C8神经根保护作用明显减弱，这与大多数作者认为C5神经根不易发生单纯性根性撕脱的观点一致。切断颈椎间孔的放射韧带后，神经根的移位发生了明显的变化，尤其是切断下方的放射韧带时，神经根的移位变化最为明显，然而，当切断TFL后，神经根移位的变化可以忽略不计。Lundbord等[18]通过上肢神经张力测试（ULNTT）研究颈神经根的位移和应变，认为，EFL限制神经根的位移和张力。当对神经根施加纵向牵引力时，EFL近端神经根移位小于远端神经根移位，且切断EFL会增加颈神经根的位移和应变。此外，椎间孔内神经、血管在张应力下也会受到损害。当神经暴露于6%应变时，动作电位波幅下降70%，而12%应变可完全阻断动作电位振幅；在8%的应变下会出现静脉血流量减少，在15%的应变下会出现完全的内循环停止。该研究发现在保留完整的椎间孔韧带的ULNTT过程中，颈神经根的应变低于12%，表明这些韧带可能会防止紧张事件中颈神经根的动作电位传导和血流受阻。当上肢和臂丛神经受到张力时，颈椎的椎间孔韧带会阻止颈神经根的移动，保护神经免受损伤[19,20]。

4 颈椎间孔韧带的影像学研究

对于椎间孔压缩试验和臂丛牵引试验阳性但常规影像学检查未发现异常的神经根型颈椎病患者，应考虑颈椎间孔韧带在病变中的可能作用。研究颈椎间孔韧带的影像学表现可提高相关疾病的诊断和治疗水平，具有重要的临床意义。Lee等[21]通过磁共振三维快速成像技术（3D-FIESTA）扫描颈椎间孔发现，放射韧带和神经根显示出相似的（高强度）信号，而经椎间孔韧带显示出低信号且表现为线状结构。这种差异可能与两种韧带的组织成分相关。放射韧带相对疏松，主要由疏松结缔组织组成，液体含量较高，因此在3D-FIESTA序列扫描中显示高强度液体信号。相比之下，TFL纤维密度较高，液体组分较少，在3D-FIESTA序列扫描中显示低强度信号（图3）。磁共振三维快速成像技术可以清楚地显示韧带与神经根之间的密切关系，具有很高的临床价值。腰椎的椎间孔韧带亦可通过CT和磁共振成像来识别[22]。椎间孔韧带的有效诊断成像技术也将为评估椎间孔韧带与颈神经根病和放射性上肢疼痛的关系研究奠定基础。CT和磁共振成像研究可以直观地显示椎间孔和神经根之间的密切关系。对于无明显压迫因素的神经根型颈椎病患者，应常规行矢状面和横断面椎间孔薄层三维重建。

图3 颈椎间孔韧带实物图及影像表现A：尸体标本观测C6～7经椎间孔韧带 B：轴位T2 W 图像 C：斜矢状位MRI D：三维重建后冠状位扫描 红色箭头代表经椎间孔韧带Fig.3 The specimen picture and images performance of intercervical foraminal ligamentA:C6～7 transforaminal ligament(TFL);B:axial scan;C:oblique sagittal scan;D:coronal scan after 3D reconstruction;The red arrow in the T2W image represents the TFL in the anatomical image.TFL showed low-intensity on T2W

5 颈椎间孔韧带的生理意义

研究人员已经确定腰椎间孔韧带限制腰骶神经根的移位和拉伤[23～25]，而颈椎间孔韧带的大小、形状和方向与腰椎、胸椎椎间孔韧带相似[10,26,27]，因此可以假设颈椎的椎间孔韧带也以类似的方式发挥作用。Arslan等[11]认为，TFL由于其特殊的形态，它们将神经根保持在椎间孔的中心，但不能保护神经免受牵拉伤。根据TFL与颈神经根的密切解剖关系，TFL很可能是神经根型颈椎病的潜在原因。TFL压迫神经根的机制可能有两种：①随着椎间盘高度降低，TFL向下移动从而压迫神经根；②TFL的病理性改变，如退变伴有钙化、骨化或增生，使得TFL在椎间孔内占据了更多的空间，由于椎间孔的边界是由骨和坚硬的结缔组织形成，椎间孔内神经根周围没有充裕的缓冲空间，病理性的TFL会直接压迫神经根。TFL与神经根之间的解剖关系和病理改变，可能是大多数椎间孔狭窄情况下神经根受压的原因之一。如果神经根型颈椎病的实施减压手术失败，应注意经椎间孔韧带；如有病理性TFL存在，行经椎间孔内镜剥离TFL术则可使神经根受压得到缓解。而放射韧带的功能是将颈椎神经固定在中央，保护脊神经不受压并减少纵向张力，使得脊神经可以在椎间孔中自由移动。当受到牵引时，很大一部分牵引力量可以被放射韧带转移。从另一角度来讲，切除放射韧带可能有助于对臂丛神经进行减压和松解，不失为治疗臂丛神经根性撕脱伤的一种较为有效的手术方法。

脊神经根周围的IFL最早是由Hofmann发现，他观察到脊神经通过神经根管中的一些坚韧的纤维组织与周围椎管壁的骨膜相连[28]。Spencer等[29]将其命名为“外侧Hofmann韧带”，他们认为这些韧带能防止脊神经在椎间盘突出时向后方移动。颈椎IFL与神经根之间的交叉点几乎垂直，且韧带比椎间孔外区域的韧带薄，它们抵抗外力拉动神经根的能力相对较弱。然而，因其数量众多且交织网络，椎间孔内韧带形成的合力将神经根固定在每个孔的中心，这对于保持该神经根位置很重要[30]。在椎间孔内，椎间孔内韧带与周围的脂肪组织共同支撑神经根，并保护神经根不与周围的组织接触。使得颈椎在屈曲，伸展，左右弯曲或轴向旋转过程中，神经根与周围组织之间的摩擦力大大降低。因此，在生理条件下，颈椎的正常运动不会引起神经根损伤或临床症状。在整个运行机制中，颈椎间孔内韧带与其他组织一样重要，当神经根移动时，这些韧带在椎间孔内的缺失会增加神经根与周围组织之间的摩擦力。椎管狭窄或术后瘢痕组织会导致椎间孔变窄，这些变化会共同阻碍神经根的正常机械运动，增加它们在运动时的摩擦力，从而导致疼痛。手术后或退行性颈椎病患者的疼痛或神经功能障碍症状都有可能是由于椎间孔内韧带的损伤造成的。颈椎手术很多是在颈椎间孔区域进行，颈椎间孔同时也是放射科医生最常进行注射的部位。外科医生必须充分了解颈椎间孔的解剖，才能进行最佳的外科手术。

综上所述，这一解剖学知识可以帮助脊柱外科医生更好地了解颈椎间孔韧带与颈神经根之间的关系。放射韧带可作为抵抗牵引的保护机制，并对神经在椎间孔内的定位起重要作用，而TFL可能是神经根型颈椎病的潜在原因。在生理条件下，IFL可作为神经根的保护性结构，将神经根放置和支撑在椎间孔内的最佳位置，保护神经根避免与周围组织摩擦。然而，目前尚无研究报道IFL的力学分析。未来的医学生物力学实验有望提供更多关于椎间孔韧带强度的客观数据，进一步阐明其临床意义。并可通过进一步的组织学研究，如特异性免疫组织化学染色，来明确这些韧带的神经支配。此外，研究具有明确病理基础的大体标本的椎间孔韧带的生物力学作用可能有助于更好地理解椎间孔韧带与神经根型颈椎病之间的关系。同时，研究人员应该检查椎间孔韧带内是否含有伤害性感受器，以及在压力下是否能够对伤害性刺激产生伤害性信号，以阐明它们在神经根病理中对疼痛产生的效应。