脊髓(spinal cord)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的低級部分,是連接腦和周圍神經(jīng)的聯(lián)絡(luò)通路。
1 脊髓的位置和形態(tài)
脊髓位于椎管(canalis spinalis)內(nèi),與脊柱的彎曲一致。
- 上界:脊髓上端在枕骨大孔(foramen magnum)處與延髓(medulla oblongata)相連。
- 下端:脊髓下端變細稱圓錐狀,稱脊髓圓錐(conus medullaris)。
- 下界:成人至第1腰椎(L1)下緣,兒童可達第3腰椎(L3)下緣。
- 兩膨大:脊髓有兩個梭形膨大部,上方的稱頸膨大(cervical enlargement)(C4~T1節(jié)段),下方的稱腰骶膨大(lumbosacral enlargement)(L1~S3節(jié)段)。膨大處神經(jīng)細胞和纖維數(shù)目增多,與支配四肢相適應(yīng)。人類的上肢功能特別發(fā)達,因而頸膨大比腰骶膨大明顯。
- 終絲(filum terminale):軟脊膜由脊髓圓錐尖端向下延續(xù)為一條結(jié)締組織細絲(沒有神經(jīng)組織),下端附于第1尾椎的背面。又可分為內(nèi)終絲(硬膜囊內(nèi))和外終絲(硬膜囊外)。
- 馬尾(cauda equina):腰、骶、尾部的脊神經(jīng)根在穿經(jīng)相應(yīng)椎間孔合成脊神經(jīng)前在椎管內(nèi)垂直下行,在脊髓圓錐下方圍繞終絲聚集成束。
神經(jīng)根(nerve root)是指周圍神經(jīng)與腦或脊髓的連接部。
脊髓前、后面的兩側(cè)發(fā)出許多條細的神經(jīng)纖維束,叫做根絲。一定范圍的根絲向外方集中成束,形成脊神經(jīng)的前根(anterior (ventral) root)和后根(posterior (dorsal) root),前、后根在椎間孔處匯合為脊神經(jīng)。前根屬運動性,后根屬感覺性。
離開椎間孔后,脊神經(jīng)分為前支(anterior ramus)和后支(posterior (dorsal) ramus)。
脊髓表面有6條平行的縱溝:
- 前正中裂(anterior median fissure):前面正中較明顯的溝。
- 后正中溝(posterior median sulcus):后面正中較淺的溝。
- 前外側(cè)溝(anterior lateral sulcus):2條,脊神經(jīng)前根的根絲附著。
- 后外側(cè)溝(posterior lateral sulcus):2條,脊神經(jīng)后根的根絲附著。
- 后中間溝(posterior intermediate sulcus):存在于頸髓和胸髓上部、后正中溝和后外側(cè)溝之間,是薄束和楔束在脊髓表面的分界標(biāo)志。
每對脊神經(jīng)根的根絲附著區(qū)域為一個脊髓節(jié)段(spinal cord segment)。共有31對脊神經(jīng),可分為:
成人脊椎有26塊,椎骨從上到下分為頸椎(C)7塊、胸椎(T)12塊、腰椎(L)5塊、骶骨(S)1塊、尾骨(Co)1塊。
脊髓節(jié)段與脊椎的對應(yīng)關(guān)系:
- 第1頸髓節(jié)段~第4頸髓節(jié)段(C1~4):大致平對同序數(shù)椎骨。
- 第5頸髓節(jié)段~第8頸髓節(jié)段,第1胸髓節(jié)段~第4胸髓節(jié)段(C5~C8, T1~T4):大致平對同序數(shù)的上1塊椎骨。
- 第5胸髓節(jié)段~第8胸髓節(jié)段(T5~T8):大致平對同序數(shù)的上2塊椎骨。
- 第9胸髓節(jié)段~第12胸髓節(jié)段(T9~T12):大致平對同序數(shù)的上3塊椎骨。
- 腰髓的5個節(jié)段(L1~L5)約平對第10~12胸椎。
- 骶髓的5個節(jié)段(S1~S5)、尾髓的1個節(jié)段約平對第1腰椎。
脊髓的被膜分為3層,從內(nèi)到外依次為軟脊膜、脊髓蛛網(wǎng)膜、硬脊膜:
- 軟脊膜(spinal piamater):薄而柔軟,富含血管,與脊髓表面緊密相貼,并深入溝裂中。向上經(jīng)枕骨大孔與軟腦膜相延續(xù),向下至脊髓下端形成終絲。
- 在脊髓兩側(cè),軟脊膜增厚并向外突出,形成齒狀韌帶(denticulate ligament)。幾乎沿脊髓全長分布,位于上下兩神經(jīng)根之間。位于冠狀面、呈三角形,其外側(cè)緣推頂脊髓蛛網(wǎng)膜而與硬脊膜相連,起固定脊髓的作用。
- 蛛網(wǎng)膜下隙(subarachnoid space):脊髓蛛網(wǎng)膜與軟脊膜之間的寬闊腔隙,充滿腦脊液。向上與腦蛛網(wǎng)膜下隙連通。自脊髓下端至第2骶椎(S2)水平,蛛網(wǎng)膜下隙擴大,內(nèi)有馬尾。臨床上常在第3、4或4、5腰椎間進行穿刺(腰椎穿刺(lumbar puncture)),以抽取腦脊液或注入藥物而不傷及脊髓。
腰椎穿刺時,如果進針位置正確,穿刺針應(yīng)依次通過皮膚、皮下組織、棘上韌帶、棘間韌帶、黃韌帶、硬脊膜和蛛網(wǎng)膜,進入蛛網(wǎng)膜下腔。穿透黃韌帶(ligamentum flavum)(參與構(gòu)成椎管后壁)時感受到第一次“落空感”,穿透硬脊膜時感受到第二次“落空感”。
- 脊髓蛛網(wǎng)膜(spinal arachnoid mater):薄而半透明,上端與腦蛛網(wǎng)膜相延續(xù),下端在第2骶椎(S2)水平封閉。
- 硬膜下隙(subdural space):硬脊膜與脊髓蛛網(wǎng)膜之間的潛在腔隙。
- 硬脊膜(spinal dura mater):厚而堅韌,呈囊狀包裹脊髓(硬膜囊)。上端與硬腦膜相延續(xù),下端在第2骶椎(S2)水平封閉。
- 硬膜外隙(epidural space):硬脊膜與椎管內(nèi)面的骨膜之間的間隙,內(nèi)含疏松結(jié)締組織、脂肪、淋巴管和椎內(nèi)靜脈叢。由于硬脊膜在枕骨大孔邊緣與骨膜緊密愈著,故硬膜外隙不與顱內(nèi)相通。此隙略呈負壓,內(nèi)有脊神經(jīng)根通過。臨床上進行硬膜外麻醉(epidural anesthesia),即將藥物注入此隙,以阻滯脊神經(jīng)根內(nèi)的神經(jīng)傳導(dǎo)。
2 脊髓的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
- 在脊髓的橫切面上,可見中央有一細小的中央管(central canal),該中央管的內(nèi)表面有一層由室管膜細胞(ependymal cell)圍成的上皮樣膜,稱為室管膜(ependyma)。
- 圍繞中央管周圍是呈H形的灰質(zhì)(gray matter),由大量的神經(jīng)元胞體及其樹突聚集組成,新鮮標(biāo)本上色澤灰暗。
- 灰質(zhì)的外圍是白質(zhì)(white matter),是神經(jīng)纖維集中的區(qū)域,新鮮標(biāo)本上色澤亮白。
2.1 灰質(zhì)
在縱切面上,灰質(zhì)縱貫成柱;在橫切面上,有些灰質(zhì)柱呈突起狀,稱為角。
- 前角(anterior (ventral) horn):每側(cè)灰質(zhì)前部擴大為前角。
- 后角(posterior (dorsal) horn):每側(cè)灰質(zhì)后部狹細為后角,由后向前又可分為頭、頸、基底三部分。
- 中間帶(intermediate zone):前、后角之間的區(qū)域。
- 側(cè)角(lateral horn):在胸髓和上腰髓(T1~L3節(jié)段),中間帶外側(cè)部向外伸出側(cè)角。
灰質(zhì)內(nèi)的神經(jīng)細胞往往聚集成群(神經(jīng)核)或分布呈層。Rexed's laminae學(xué)說將其分為10層:從后向前依次為Ⅰ~Ⅸ層,中央管周圍灰質(zhì)為第Ⅹ層。
- 又稱邊緣層(marginal zone),薄而邊界不清,呈弧形,與白質(zhì)相鄰。此層在腰骶膨大處最清楚,胸髓處不明顯。
- 內(nèi)有后角邊緣核(posteromarginal nucleus)。
- 內(nèi)有粗細不等的纖維束穿過,呈松散的海綿狀,故稱海綿帶(area spongiosa)。
- 由大量密集的小型神經(jīng)元組成,幾乎不含有髓纖維,以髓鞘著色法不著色,故稱膠狀質(zhì)(substantia gelatinosa)。
- 與Ⅱ?qū)悠叫校窠?jīng)元胞體略大、密度略小。
- Ⅲ層和Ⅳ層內(nèi)較大的細胞群組成后角固有核(nucleus proprius)。
- Ⅲ層和Ⅳ層內(nèi)較大的細胞群組成后角固有核(nucleus proprius)。
Ⅰ~Ⅳ層相當(dāng)于后角頭部,是皮膚感受外界痛、溫、觸、壓覺等刺激(稱為淺感覺(superficial sensation))的初級傳入纖維終末和側(cè)支的主要接受區(qū)。其中Ⅱ?qū)訉ν从X信息的加工中繼起重要作用。
- 內(nèi)側(cè)部占2/3,與白質(zhì)的后索有明顯的分界。
- 外側(cè)部占1/3,細胞較大、染色明顯,位于上下前后縱橫交錯的纖維束之間,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
- 位于后角基底部。在頸膨大和腰骶膨大處最明顯,胸髓無此層。
- 內(nèi)側(cè)1/3含密集深染的中、小型細胞。
Ⅴ~Ⅵ層的內(nèi)側(cè)接受本體感覺的初級傳入纖維;外側(cè)形成脊髓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),接受來自大腦皮質(zhì)的纖維,與運動調(diào)節(jié)有關(guān)。
本體感覺(proprioception)是指肌、腱、關(guān)節(jié)等運動器官本身在不同狀態(tài)(運動或靜止)時產(chǎn)生的感覺,又稱深感覺(deep sensation)。例如肌肉是處于收縮或舒張狀態(tài);肌腱和韌帶是否被牽拉;關(guān)節(jié)是處于屈曲還是伸直等。
本體感覺傳導(dǎo)通路中還傳導(dǎo)皮膚的精細觸覺(如辨別兩點距離、物體的紋理粗細等),但精細觸覺本身屬于淺感覺。
- 主要位于中間帶,向后內(nèi)側(cè)可延伸至后角基底部。
- 此層的外側(cè)部參與姿勢與運動的調(diào)節(jié),內(nèi)側(cè)部與運動和自主功能有關(guān)。
- 胸核(thoracic nucleus)(又稱背核(dorsal nucleus)或Clarke柱(Clarke's column)):見于C8~L3節(jié)段,位于后角基底部內(nèi)側(cè),靠近白質(zhì)后索。傳入纖維主要來自后根內(nèi)側(cè)部的側(cè)支,發(fā)出纖維構(gòu)成脊髓小腦后束。
- 中間內(nèi)側(cè)核(intermediomedial nucleus):靠近中央管。接受后根傳入的內(nèi)臟感覺纖維,發(fā)出纖維到內(nèi)臟運動神經(jīng)元并上行至腦。
- 中間外側(cè)核(intermediolateral nucleus)(T1~L2或L3節(jié)段):位于側(cè)角,是交感神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元胞體所在的部位,即交感神經(jīng)的低級中樞。發(fā)出纖維經(jīng)前根進入脊神經(jīng),再經(jīng)白交通支到交感干。
- 骶副交感核(sacral parasympathetic nucleus)(S2~S4節(jié)段):位于Ⅶ層靠外側(cè),是副交感神經(jīng)節(jié)前神經(jīng)元胞體所在的部位,即副交感神經(jīng)的低級中樞。發(fā)出纖維組成盆神經(jīng)。
- 在脊髓胸段,橫跨前角基底部;在頸、腰骶膨大處,局限于前角內(nèi)側(cè)部。
- 為脊髓固有的中間神經(jīng)元。接受第Ⅶ板層來的纖維以及一些下行纖維的纖維,發(fā)出纖維至兩側(cè)。
- 通過興奮γ-運動神經(jīng)元間接影響α-運動神經(jīng)元,或直接影響α-運動神經(jīng)元。
- 位于前角的腹側(cè),由前角運動神經(jīng)元(α、γ)和中間神經(jīng)元組成,位置分散。
- 前角運動神經(jīng)元包括大型的α-運動神經(jīng)元和小型的γ-運動神經(jīng)元。α-運動神經(jīng)元支配梭外肌纖維,引起骨骼肌收縮;γ-運動神經(jīng)元支配梭內(nèi)肌纖維,其作用與肌張力調(diào)節(jié)有關(guān)。
- 在頸、腰骶膨大處,前角運動神經(jīng)元主要分為內(nèi)側(cè)群(前角內(nèi)側(cè)核(medial motor nucleus),支配軀干的固有?。┖屯鈧?cè)群(前角外側(cè)核(lateral motor nucleus),支配肢帶肌和四肢?。?/section>
- 接受來自其他與運動調(diào)控相關(guān)的板層(如Ⅶ、Ⅷ)和大腦皮質(zhì)的纖維。
- lamina Ⅹ:中央管周圍灰質(zhì)。與內(nèi)臟有關(guān)。
2.2 白質(zhì)
白質(zhì)借脊髓的縱溝分為3個索:
- 前索(anterior funiculus):前正中裂與前外側(cè)溝之間。
- 外側(cè)索(lateral funiculus):前、后外側(cè)溝之間。
- 后索(posterior funiculus):后外側(cè)溝與后正中溝之間。
- 白質(zhì)前連合(anterior white commissure):在中央管前灰質(zhì)的前方有神經(jīng)纖維跨越。
脊髓白質(zhì)的神經(jīng)纖維可分為傳入纖維、傳出纖維、上行纖維、下行纖維和脊髓固有纖維。
2.2.1 傳入纖維
傳入纖維(afferent fibers)由脊神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的中樞突組成,經(jīng)后根進入脊髓,分內(nèi)、外側(cè)兩部分。
- 內(nèi)側(cè)部為粗的有髓纖維,進入后索后組成薄束(fasciculus gracilis)、楔束(fasciculus cuneatus),主要傳導(dǎo)本體感覺和精細觸覺。發(fā)出側(cè)支進入灰質(zhì)。
- 外側(cè)部為細的有髓和無髓纖維,進入脊髓上升或下降1~2節(jié)段,在膠狀質(zhì)背外側(cè)聚集成背外側(cè)束(dorsolateral fasciculus, Lissauer's tract),此束發(fā)出分支進入灰質(zhì)。傳導(dǎo)痛覺、溫覺、粗觸壓覺和內(nèi)臟感覺。
脊神經(jīng)節(jié)(spinal ganglion)位于脊神經(jīng)后根的膨大部,其中含有假單極感覺神經(jīng)元。假單極神經(jīng)元的突起很快分為兩支,一支是中樞突(進入脊髓),一支是周圍突(分布到外周)。
2.2.2 傳出纖維
傳出纖維(efferent fibers)由灰質(zhì)前角運動神經(jīng)元發(fā)出的纖維、中間外側(cè)核發(fā)出的交感神經(jīng)節(jié)前纖維、骶副交感核發(fā)出的副交感神經(jīng)節(jié)前纖維組成,經(jīng)前根至周圍神經(jīng)。
2.2.3 上行纖維
上行纖維(ascending fibers)傳導(dǎo)束(感覺傳導(dǎo)束)起自脊髓,將后根傳入的各種感覺信息上傳至腦。
- 薄束(fasciculus gracilis)、楔束(fasciculus cuneatus):是脊神經(jīng)后根內(nèi)側(cè)部的粗纖維在同側(cè)脊髓后索的直接延續(xù),傳導(dǎo)同側(cè)軀干及上下肢的意識性本體感覺和精細觸覺。
- 薄束位于內(nèi)側(cè),起自同側(cè)T5及以下節(jié)段的脊神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。
- 楔束位于外側(cè),起自同側(cè)T4及以上節(jié)段的脊神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元。
- 脊髓丘腦束(spinothalamic tract):脊神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的中樞突進入灰質(zhì)后,先沿背外側(cè)束上行1~2節(jié)段,然后進入灰質(zhì),在Ⅰ層和Ⅳ~Ⅷ層換元,換元后的二級纖維在白質(zhì)前連合交叉至對側(cè)上行,組成脊髓丘腦束,止于背側(cè)丘腦。分為前束和側(cè)束。
- 脊髓丘腦側(cè)束(lateral spinothalamic tract)位于外側(cè)索的前半部,傳遞痛、溫覺。
- 脊髓丘腦前束(anterior spinothalamic tract)位于前索,傳遞粗觸壓覺。
- 一側(cè)損傷后,對側(cè)1~2節(jié)段以下對應(yīng)部位出現(xiàn)痛溫覺消失,觸壓覺受影響但并不嚴重。
- 脊髓小腦束(spinocerebellar tract):將非意識性本體感覺傳遞至舊小腦,從而使小腦發(fā)揮調(diào)控運動和姿勢的功能。脊神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元的中樞突進入灰質(zhì),不同束在不同位置換元,換元后的二級纖維交叉或不交叉,然后上行。
- 脊髓小腦前束(anterior spinocerebellar tract):位于脊髓外側(cè)索周邊部的腹側(cè)份。主要起自腰骶膨大處Ⅴ~Ⅶ層的外側(cè)部,經(jīng)白質(zhì)前連合交叉至對側(cè)上行,傳遞下半身整個肢體的信息。
- 脊髓小腦后束(posterior spinocerebellar tract):位于脊髓外側(cè)索周邊部的背側(cè)份。起自胸核,傳遞同側(cè)下半身個別肌肉的信息。
- 脊髓小腦嘴側(cè)束(rostral spinocerebellar tract):起自頸膨大處第Ⅵ層,2/3經(jīng)白質(zhì)前連合交叉,1/3不交叉,傳遞上半身整個肢體的信息。
- 楔小腦束(cuneocerebellar tract):起自延髓的楔束副核(與胸核同源),傳遞同側(cè)上半身個別肌肉的信息。
此外還有其他上行纖維,如內(nèi)臟感覺束(visceral sensory tract)(內(nèi)臟感覺纖維起自脊神經(jīng)節(jié)細胞,經(jīng)后角和中間帶細胞中繼,發(fā)出的二級纖維伴隨脊髓丘腦束上行至腦)。
2.2.4 下行纖維
下行纖維(descending fibers)傳導(dǎo)束(運動傳導(dǎo)束)起自腦的不同部位,直接或間接止于脊髓前角或側(cè)角,傳導(dǎo)運動信息支配肌肉或內(nèi)臟。
- 皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract):胞體位于大腦皮層,分為三束:
- 皮質(zhì)脊髓側(cè)束(lateral corticospinal tract)(大多數(shù)):下行至延髓錐體交叉處,纖維交叉至對側(cè),至前角運動神經(jīng)元,支配肢體遠端肌肉。
- 皮質(zhì)脊髓前束(anterior corticospinal tract)(約10%):在延髓錐體交叉處不交叉,多數(shù)在白質(zhì)前聯(lián)合交叉,支配肢體近端肌肉和軀干肌;少數(shù)始終不交叉,支配軀干肌。
- 皮質(zhì)脊髓前外側(cè)束(anterolateral corticospinal tract):在延髓錐體交叉處不交叉,下行加入同側(cè)皮質(zhì)脊髓側(cè)束。支配軀干肌。
- 紅核脊髓束(rubrospinal tract):起自中腦紅核,在中腦交叉至對側(cè)(被蓋腹交叉),在脊髓外側(cè)索下行,至灰質(zhì)Ⅴ~Ⅶ層。興奮屈肌運動神經(jīng)元、抑制伸肌運動神經(jīng)元,與皮質(zhì)脊髓側(cè)束一起支配肢體遠端肌肉。
- 前庭脊髓束(vestibulospinal tract):起自腦干的前庭外側(cè)核,不交叉,止于脊髓灰質(zhì)的Ⅷ層和部分Ⅶ層。興奮伸肌運動神經(jīng)元、抑制屈肌運動神經(jīng)元,與紅核脊髓束一起調(diào)節(jié)身體平衡。
- 網(wǎng)狀脊髓束(reticulospinal tract):起自腦橋和延髓的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),大部分不交叉,止于脊髓灰質(zhì)的Ⅶ、Ⅷ層。與肌緊張調(diào)節(jié)有關(guān),參與對軀干肌和肢體近端肌肉運動的控制。
- 頂蓋脊髓束(tectospinal tract):起自中腦上丘,在中腦交叉至對側(cè)(被蓋背交叉),在脊髓前索內(nèi)下行,至頸髓上段Ⅵ~Ⅷ層。興奮對側(cè)頸肌,抑制同側(cè)頸肌,使頭頸轉(zhuǎn)向?qū)?cè)以完成對視覺、聽覺的反射活動。
- 內(nèi)側(cè)縱束(medial longitudinal fasciculus):主要起自前庭內(nèi)側(cè)核,位于前索,為復(fù)合纖維束。
- 下行纖維止于脊髓灰質(zhì)Ⅶ、Ⅷ層,控制頸部肌肉,把眼球和頭頸部的運動協(xié)調(diào)起來參與視聽反射。
- 上行纖維止于動眼、滑車、展神經(jīng)核,控制眼球運動。
此外還有其他下行纖維,如內(nèi)臟運動傳導(dǎo)束。
2.2.5 脊髓固有纖維
脊髓固有束(propriospinal tract)神經(jīng)元占脊髓內(nèi)神經(jīng)元的絕大多數(shù)。
脊髓固有束纖維局限于脊髓內(nèi),主要分布在灰質(zhì)周圍,具有對脊髓節(jié)段內(nèi)和節(jié)段間進行整合與調(diào)節(jié)的作用。
3 脊髓反射
脊髓反射是指脊髓固有的反射。其反射弧為:
- 脊神經(jīng)節(jié)內(nèi)感覺神經(jīng)元及后根傳入纖維
常見的有牽張反射(stretch reflex)(有神經(jīng)支配的骨骼肌在受到外力牽拉伸長時,引起受牽拉的同一塊肌肉收縮的反射)、屈曲反射(flexor reflex)(肢體某處皮膚受到傷害性刺激時,引起該肢體出現(xiàn)屈曲反應(yīng)的反射)等。
4 脊髓損傷
- 脊髓橫斷(spinal cord transection):外傷致脊髓突然完全橫斷,橫斷平面以下全部感覺和運動喪失,反射消失(脊髓休克)。
- 數(shù)周至數(shù)月后,各種反射可逐漸恢復(fù),但由于傳導(dǎo)束很難再生,脊髓失去了腦的易化和抑制作用,因此恢復(fù)后的深反射和肌張力比正常時高。
- 脊髓半橫斷(spinal cord hemisection)
- 后索(薄束、楔束)——損傷平面以下,同側(cè)軀干及上下肢的本體感覺和精細觸覺喪失。
- 脊髓丘腦束——損傷平面,雙側(cè)的痛溫覺消失;損傷節(jié)段下1~2個節(jié)段平面以下,對側(cè)痛溫覺消失。觸壓覺受影響但并不嚴重。
- 皮質(zhì)脊髓側(cè)束——損傷平面以下,同側(cè)上運動神經(jīng)元征(肌張力增高,腱反射亢進,病理反射陽性)。
- 前角(運動神經(jīng)元)——損傷平面,同側(cè)下運動神經(jīng)元征(肌肉萎縮,肌無力,腱反射減退)。
- 脊髓中央部損傷:若病變侵犯了白質(zhì)前連合,則阻斷了脊髓丘腦束在此的交叉纖維,引起雙側(cè)對稱分布的痛、溫覺消失,而本體感覺和精細觸覺無障礙,這種現(xiàn)象稱為感覺分離。
參考資料
[1] 丁文龍,劉學(xué)政主編:系統(tǒng)解剖學(xué)(第9版),人民衛(wèi)生出版社,2018