椎体终板的生物力学特性

椎体终板是椎体上、下面的外层皮质、随着年龄的增长终板逐渐变薄。当其受压时会发生变形、膨凸或移位，甚至发生骨折。本文就椎体终板的解剖结构和生物力学特性作一综述。     

椎体终板及其临床相关问题

随着脊柱外科的发展，椎间融合技术应用愈发广泛，而随访中发现的内植物或椎间融合器的下沉使人们逐渐认识到椎体骨性终板在椎间融合中的重要意义，从而引发了围绕椎体骨性终板的一系列研究。     

椎体终板的特征和临床意义研究进展

随着椎间界面融合技术的广泛开展。椎体终板在临床中日益得到重视。本文就椎体终板的解剖结构、营养通路、供血、生物力学特征、在椎间盘退变中的变化、在椎间融合术中的作用的研究进展和前景进行了综述。     

椎体终板的解剖与椎间植骨融合的相关性研究

目的：探讨椎体终板的解剖与椎间植骨融合的相关性。方法：5具新鲜成人脊柱标本，取C3－7、L1－5椎体各25个，光镜下观察终板结构。成年犬15只，随机在每只动物的L4－5和L6－7两个椎间隙构建保留终板和不促留终板的脊柱前路融合模型，术后4、8、12周分别切取新鲜融合脊柱节段，标本切片行光镜和电镜检查，观察两组植骨愈合进程。结果：终板中央区为多孔的松质骨样结构，该孔状空腔与终板的通透性有关。动物实验中，4例时保留终板组和对照组植骨区以纤维性骨痂为主，保留终板组稍多；12周时两组均获骨性愈合。结论：终板有特殊的层状孔结构，具有较大的通透性，保留终板对植骨愈合进程和骨愈合质量无影响。     

椎体终板与椎间盘退变

椎间盘退变是导致下腰痛的常见原因,与之密切相关的椎体终板退变也逐渐受到重视.MRI的T1和T2加权像上,退变的椎体终板表现为终板与终板下骨相对于正常终板的信号改变,且与对应的椎间盘退变有较高的相关性.经椎体终板的弥散是椎间盘获得营养的主要途径,同时椎体终板又是脊柱运动单位中最容易受损伤的部位,轴向负荷可导致软骨终板、骨性终板及终板下骨小梁弯曲变形,软骨终板与骨性终板分离.这一系列的终板损伤和软骨终板钙化和骨化会妨碍椎间盘营养供应,导致椎间盘组织学退变.新近研究进一步表明椎体终板与椎间盘退变不仅在组织学上密切相关,而且在力学上也密不可分,椎板形状如曲率也与椎间盘退变和突出存在一定的关联.     

剪切应力对椎体终板的影响

目的:通过建立剪切应力加载椎间盘的在体动物模型,探索剪切应力与椎体终板退变间的关系。方法:设计剪切应力加载装置(夹持于L4、L5椎体),用于研究剪切应力加载下LA/5椎体终板的变化。选用38只成年雌性日本大耳白兔,随机分成4组。A组(n=10)加载50N的剪切力4周;B组(n=10)加载50N的剪切力8周;C组(n=10)为对照组,只置入加载装置但不加载剪切力,置入加载装置时间为8周;D组(n=8)为非手术空白组。在4周或8周时将各组兔子全麻后进行X线及MRI检查,对透视下椎体终板变化和MRIT2加权像上椎间盘信号强度的改变情况进行观察分析。检查完毕后处死动物取材(兔L4/5椎间盘及椎体终板),固定后HE染色观察椎体终板组织学变化情况,分析剪切应力对椎体终板和椎间盘退变的影响,并行micro-CT检测,通过计算孔隙率(1-相对骨体积)分析剪切应力对椎间盘渗透率的影响。结果:X线观察发现造模后4周(A组)椎间隙开始出现狭窄,椎体终板尚平整,钙化不明显。第8周时(B组)椎间隙狭窄明显,椎体终板出现不同程度钙化,表面不平且发生轻微移位;相对于对照组(C、D组),A、B组椎间隙明显狭窄,两组MRI(T2加权像)椎间盘信号明显降低。HE染色检查发现A、B组椎体终板组织排列紊乱,病理性增生。micro-CT检测计算孔隙率发现A组实验节段范围为28.4%~37.0%,较B组(范围为26.2%~40.0%)无明显统计学差异,但与C、D两组比较可见统计学差异。结论:一定的剪切应力可导致动物椎体终板退变及孔隙率下降,这可能与椎间盘退变有密切的关系。     

基于CT技术的成年人腰椎间盘及终板解剖参数研究

目的:应用CT三维重建技术测量健康成年人腰椎间盘及椎体终板的解剖参数,为临床应用及腰椎间盘假体的个体化设计提供基本数据。方法:对2019年9月至2020年12月在新疆医科大学第二附属医院影像中心住院或门诊就诊腰椎正常椎间盘及椎体终板的解剖参数进行测量,男女各200例,年龄20~60(40.61±11.22)岁,测量节段为L_(1)-S_(1)椎间盘,测量指标包括椎间盘轴位前后径和横径、矢状位前中后高度、冠状位左右高度、椎间隙角度及各椎体上下终板的横径和前后径。结果:(1)在性别上,男性L_(1)-S_(1)椎间盘轴位前后径和横径、矢状位前中后高度、冠状位左右高度、椎间隙角度的解剖参数均大于女性(P<0.05),男性L_(1)-S_(1)椎体上下终板的解剖参数大于女性(P<0.001)。(2)在矢位前中后高度比较中,男性和女性L_(1)-L5各椎间盘矢位高度均为中高>前高>后高(P<0.001),而L5S_(1)椎间盘矢位高度为前高>中高>后高(P<0.001)。(3)在冠状位左右高比较中,男性和女性L_(1)-S_(1)椎间盘冠状位左右高度差异均无统计学意义(P>0.05)。(4)男性和女性L_(1)-S_(1)各椎间隙夹角均随椎体节段的增加而增大。(5)男性L_(1)-S_(1)椎体上下终板的前后径及横径均大于女性(P<0.001)。结论:在成人腰椎间盘假体的设计中应考虑性别差异。各节段腰椎间盘的解剖参数随椎体序列的增加而变化,在人工椎间盘的设计中应考虑不同椎间盘的解剖参数,从矢位的高度变化判定椎间盘的设计应为楔形。     

不同静水压对兔椎体终板软骨细胞相关基因表达的影响

[目的]通过静水压加载系统,体外检测兔椎体终板软骨细胞在不同压力及作用时间下炎症因子、分解代谢及合成代谢相关基因表达的差异。[方法]通过体外静水压加载系统,取材并培养兔椎体终板软骨细胞,先期进行形态及功能鉴定。分别暴露于0.01 MPa、0.7 MPa、2 MPa及4 MPa静水压下,分别作用时间为4 h及24 h。使用RT-PCR法分析相关标记物基因表达的差异:炎症因子(iNOS,COX-2),基质分解代谢(MMP-3),抗分解代谢(TIMP-1),促合成代谢(aggrecan)。[结果]静水压下各组基因表达呈现"负荷-时间"依赖关系,在低压短时间下,表现出更多的合成及抗分解基因表达,而增加静水压负荷及时间,则表现出更多的分解代谢倾向。[结论]本实验表明适度施压有利于基质内环境稳态,而持续施压则促进分解代谢基因的表达。通过本实验了解到椎体终板软骨细胞"负荷-时间"依赖性,为进一步探索修复椎体终板软骨、预防椎间盘退变提供了新思路。     

L4椎体上终板陈旧性骨折误诊误治分析

椎体的终板在维持椎间盘的结构与功能中具有重要作用,腰椎上终板骨折在临床上少见,在X线检查中不能显示或不能完全显示,容易误诊。本院于2014-01收治L4椎体上终板陈旧性骨折1例,之前在外院误诊为腰椎结核,报道如下。1病例资料患者,男,19岁,因腰痛伴盗汗、纳差9个多月,双下肢疲乏无力20 d余就诊。患者自述于9个月前上呼吸道感染后出现腰背部疼痛不适,     

椎体终板形态与椎间盘营养的关系

椎体终板是椎间盘的主要组成部分。以往研究表明 ,椎体终板对维持椎间盘营养和保护椎间盘形态起到重要作用 ,保持椎体终板有效的抗压作用是可以减少椎间盘退变的力学因素 ;椎间盘是人体最大的无血管组织 ,终板途径做为椎间盘营养的主要途径 ,其营养椎间盘的血管通路的多少及范围也直接影响到椎间盘营养供应。1　椎间盘与椎体终板的解剖椎间盘是由椎体终板、纤维环及髓核三部分组成的 ,椎间盘在出生时包含许多微血管 ,成人时则变为人体最大无血管结构 ,然而仍保持活跃的代谢 ,是椎体海绵质主要渗透及弥散部位。椎体终板位于椎体的上、下面的…     

椎体终板的凹陷角与腰椎间盘退变的相关性

目的研究下腰椎椎体终板的凹陷角以及它在腰椎间盘退变时的变化规律.方法129例研究对象依据椎间盘退变情况分成3组对照组27例,共54个椎间盘(L4,5、L5S1椎间盘各27个);腰椎间盘退变102例,共158个椎间盘(L4,5椎间盘84个,L5S1椎间盘74个),按退变程度分为2组腰椎间盘轻度退变组,共99个椎间盘(L4,5椎间盘53个,L5S1椎间盘46个);腰椎间盘重度退变组,共59个椎间盘(L4,5椎间盘31个,L5S1椎间盘28个).所有病例摄腰椎正侧位X线片及腰椎MR检查,将X线片及MR图像输入计算机.在MRI正中矢状面T2加权像上测量终板凹陷角,并观察退变椎间盘相邻椎体骨髓的MRI信号改变;在X线片上测量椎体的相对前高、后高和矢状径.结果①终板凹陷角在男女两性间差异无显著性(P＞0.05);②终板的凹陷角在对照组、腰椎间盘轻度和重度退变组逐渐增大,两两间差异有显著性(P＜0.05);③退变椎间盘的上下位椎体的相对前高、后高在对照组、腰椎间盘轻度和重度退变组逐渐减小,而相对矢状径逐渐增大,两两间比较差异均有显著性(P＜0.05);④椎间盘轻度、重度退变组的相邻椎体骨髓的MRI信号改变率分别为24%和44%,差异有显著性(P＜0.05).结论腰椎间盘退变时,病变间隙椎体终板凹陷角增大、终板倾向平坦化,其平坦化程度与退变的严重程度有关.终板的平坦化是椎间盘退变时椎体骨重建结果,可能是对椎间盘退变时生物力学变化的一种自我保护机制.     

腰椎椎体终板后缘骨坏死病理演变过程的观察

目的：研究腰椎椎体终板后缘骨坏死的病理演变过程和Schmorl结节的形成机制。方法：对13例腰椎椎体终板后缘骨坏死症患者腰椎后路减压术中切除的完整病灶标本行组织病理学检查，观察不同年龄和不同阶段病变的组织学变化。结果：1例儿童和6例成人患者发病时间较短，其病灶的组织学特征表现为软骨终板明显增厚、变性，软骨终板下的骨组织坏死，部分坏死区为纤维组织替代，局部出现修复性新生骨。另6例成人患者发病时间较长，其病灶的组织学特征表现为软骨终板下的成熟骨组织。结论：腰椎椎体终板后缘先发生软骨终板下的骨组织坏死，然后出现修复性新生骨，新生的骨组织由于硬度较低，在压力的作用下发生塌陷，随着爬行替代的完成及骨骼的成熟，逐渐形成凸向椎管内的骨块，表明病变已发展至晚期，处于相对静止状态。腰椎椎体终板后缘骨坏死的病理演变过程实际上也是发生于腰椎椎体终板后缘Schmorl结节的形成过程。     

腰骶椎终板生物力学特性的实验研究

目的:研究腰骶椎终板不同位点的生物力学特性及其分布规律。方法:选用成人新鲜尸体腰骶椎标本(L1～S1)5具,共30个椎体55个终板,应用电子万能实验机(型号CSS-2205)对终板平面49个测试点用直径1.5mm的平底压头以12mm/min的速度进行连续压缩加载实验,记录最大压缩力,并对数据进行统计分析。结果:(1)L1～S1上终板最大压缩力从68.81±8.12N增加至120.41±34.33N,各节段间差异有显著性(P<0.05);L1～L4下终板最大压缩力从78.66±5.57N增加至120.44±29.27,L5降为106.65±16.10N,各节段间差异有显著性(P<0.05)。(2)L1～S1上终板中央至外周最大压缩力从65.02±6.40N增加至110.61±10.63N,下终板中央至外周最大压缩力从68.09±9.43N增加至162.69±16.46N,差异有显著性(P<0.05);上终板前侧最大压缩力为87.30±6.42N,后侧为89.25±14.30N,下终板前侧最大压缩力107.63±4.84N,后侧最大压缩力109.82±18.66N,差异均无显著性(P>0.05)。(3)L3/4、L4/5上下终板的最大压缩力的差异均有显著性(P<0.05),余间隙差异无显著性。结论:L1～S1上终板强度逐渐增大;L1～L4下终板强度逐渐增大,L4～L5减小;腰骶椎上、下终板强度从中央至外周逐渐增大,前、后侧无差异;L3/4、L4/5间隙上位椎体下终板强度大于下位椎体上终板。     

椎体终板下微循环障碍直接导致椎间盘退变的实验研究

目的 通过建立椎体终板下微循环障碍动物模型,探讨椎间盘退变发病的可能机制.方法 将24只新西兰白兔随机分为实验组和对照组,实验组采用联合应用内毒素与激素的方法制备典型椎体终板下微循环障碍模型,并通过终板微血栓染色证实;对照组为阴性空白对照,不给予任何药物干扰,仅标准饲料喂养.3个月后分析实验组和对照组动物椎间盘的水含量、生化成分含量和组织形态学,从而评估椎间盘的退变程度.结果 终板微血栓染色证实实验组成功构建椎体终板下微循环障碍模型,3个月后实验组动物椎间盘水含量、生物化学成分含量均低于对照组,椎间盘切片染色可见椎间盘退变的表现.结论 椎体终板下微循环障碍可直接导致椎间盘退变,椎间盘营养供给障碍是椎间盘退变的发病机制之一.     

椎体软骨终板在脊柱退行性疾病及脊柱侧凸发病中的作用

椎体软骨终板为椎间盘与椎体间的一层薄的透明软骨，其不仅同椎体的纵向生长密切相关，而且椎体软骨终板通路是椎间盘营养供应的主要途径，对维持脊柱的正常生理功能具有非常重要的作用。当脊柱发生病理变化时，椎体软骨终板必然会发生相应的变化。     

腰椎终板Modic改变的临床意义

1987年de Roos等[1]率先报道在腰椎间盘退变性疾病患者的腰椎MRI中发现邻近终板区域的椎体信号改变。1988年Modic等[2、3]通过对474例大部分患有慢性腰痛的患者进行研究,正式系统地描述了在退变的腰椎间盘终板及终板下骨质MRI信号改变的类型、分型标准及相应的组织学变化,即Modic改变。     

兔椎体软骨终板内血管三维影像结构研究

目的:研究兔椎体软骨终板内血管的三维影像结构。方法:选取6月龄日本大耳白兔(2.5~3kg)5只,使用Micro-CT对通过腹主动脉注射硫酸钡造影剂后的兔L4、L5椎体及其终板进行10mm与5mm范围扫描,将扫描结果导入Mimics软件进行血管三维结构重建,观察椎体终板内血管的三维结构。10mm与5mm范围扫描结果分别为10mm组和5mm组,从两组血管三维图中随机选取5个血管末端并测量其直径大小。结果:Mimics软件重建的椎体终板内血管三维结构清晰可见。10mm组终板内血管俯视图可见血管在终板内接触髓核部分的中心区域分布密集,管径粗,并向四周的接触纤维环部分的终板呈放射状辐射;矢状面上可见终板将椎体部分与椎间盘内纤维环及髓核部分明显分隔开,其内血管从椎体后方发出,沿终板后方向前方辐射长入。5mm组图像可见终板内接触髓核部分的中心区域的血管与接触纤维环部分的外周区域的血管结构不同,接触纤维环部分的外周区域的血管形状为单一襻样结构,而终板内接触髓核部分的中心区域的血管是一种复杂的完全缠绕在一起的血管襻结构。5mm组血管末端直径明显小于10mm组血管末端直径(P0.001)。结论:注射硫酸钡造影剂后用Micro-CT扫描建立终板内血管三维结构的方法可以清楚地显示兔终板内血管的三维结构,为进一步研究终板血管变化提供新的技术手段。     

颈椎终板生物力学与终板形态学及椎间盘退变的关系

颈椎终板解剖学及生物力学特点在脊柱外科融合治疗中扮演极其重要角色.终板几何形态、大小以及厚度、骨密度均与终板受力情况密切相关,特别是后两者在一定程度上与终板力学分布呈正相关.随着终板受力情况改变,终板形态也随之发生适应性改变.解剖形态异常和受力异常可导致终板及椎间盘退变,退变反过来导致终板解剖形态及力学特性进一步改变.临床上对退变性颈椎病进行手术治疗时需要妥善处理终板,平衡好力学支持与血管长入椎间融合器之间的关系.植入物设计的理想状态应该是与终板表面契合,避免点状受力,以降低术后融合器沉降,最终达到骨性愈合.     

软骨终板通透性对体外培养大鼠髓核细胞生物学特性的影响

目的:观察软骨终板营养通路通透性对外培养大鼠髓核细胞生物学特性的影响。方法:4周龄雄性SD大鼠20只,处死后立即手术切取腰段椎间盘(包括邻近的软骨终板),每只6个,随机分为A、B、C 3组,其中A组为正常对照组,B组用骨蜡封闭上软骨终板,C组用骨蜡封闭上、下软骨终板,3组椎间盘在体外进行整体器官培养。于培养前和培养7d、14d时,分别用Mitotracker Green荧光探针和RT-PCR方法评估椎间盘髓核细胞的活力和髓核Ⅱ型胶原及蛋白多糖mRNA的表达;于培养前和培养14d时用免疫组化方法观察髓核蛋白多糖、Ⅱ型胶原和基质金属蛋白酶3(MMP-3)的表达。结果:取材后培养前髓核细胞的荧光强度最高;在体外培养7d,3组髓核细胞的荧光强度较培养前变化均不明显,3组之间无显著性差异(P>0.05);培养14d时A、B、C组荧光强度较培养前分别降低约19%、22%和30%,与培养前比较差异均有显著性(P<0.05),其中C组与A、B两组比较有显著性差异(P<0.05),A、B两组比较差异无显著性(P>0.05)。免疫组织化学观察显示在培养14d时3组髓核蛋白多糖和Ⅱ型胶原的染色强度与培养前比较均有所降低,MMP-3阳性染色增加,蛋白多糖、Ⅱ型胶原和MMP-3染色强度的变化以C组最为明显。3组髓核细胞Ⅱ型胶原和蛋白多糖mRNA的表达在培养7d和14d时均较培养前显著降低(P<0.05),其中7d时3组之间无显著性差异(P>0.05),14d时A、B两组间无显著性差异(P>0.05),C组与A、B组比较有显著性差异(P<0.05)。结论:降低体外培养大鼠椎间盘上下软骨终板的通透性,可在短期内影响髓核细胞的生物学特性,加速椎间盘的退变。     

保留终板的颈椎融合器在颈椎前路手术中的应用

目的:探讨保留终板的颈椎融合器在颈椎前路手术中的应用价值。方法:对试验组22例颈椎病患者进行颈椎前路减压和保留颈椎终板融合器植入术。对照组26例颈椎病患者进行颈椎前路减压和单纯自体髂骨移植。术后随访X线,观察椎间隙高度的变化,比较神经功能恢复情况。结果:术后随访12～24个月,平均16个月,3个月后的X线检查,试验组手术节段椎间隙高度增加(1.1±0.9)mm,而对照组降低(1.0±0.8)mm(P<0.05),试验组和对照组所有患者X线全获骨性融合;术后神经功能均有明显改善。结论:保留终板的椎间融合器能够有效的恢复椎间隙高度,促进颈椎融合。