《功能解剖學(xué)》讀書(shū)筆記之【12.預(yù)負(fù)荷狀態(tài)下的椎間盤(pán)和椎間盤(pán)-椎體連接的自穩(wěn)定性】
作用于椎間盤(pán)的力量相當(dāng)大，且越靠近骶骨的椎間盤(pán)受力越大。
經(jīng)計(jì)算，由終板傳遞給椎間盤(pán)的軸向壓力，其中的75%由髓核承擔(dān)，25%由纖維環(huán)承擔(dān)。也就是說(shuō)，若椎間盤(pán)受力20kg，則其中髓核承擔(dān)15kg，纖維環(huán)承擔(dān)5kg。
然而，髓核可沿水平方向傳遞一部分的應(yīng)力給纖維環(huán)（圖1-39）。例如，直立體位下，作用于L5-S1椎間盤(pán)的縱向壓力和部分傳遞至椎間盤(pán)邊緣的垂直壓力相當(dāng)于28kg/cm【指髓核周圍1cm附近所承受的垂直應(yīng)力】和16kg/cm2。當(dāng)人手提重物時(shí)，這些作用力會(huì)有相當(dāng)程度的增強(qiáng)。當(dāng)軀干前屈時(shí)，壓力可上升至87kg/cm或58kg/cm2。隨后在軀干恢復(fù)直立位的過(guò)程中，壓力繼續(xù)增加至174kg/cm或107kg/cm2。若軀干在直立位下提舉重物，椎間盤(pán)受壓將更大，更接近至椎間盤(pán)受損閾值。
即使在椎間盤(pán)不負(fù)重的情況下，由于椎間盤(pán)具有親水性，因此作用與髓核中心的壓力永遠(yuǎn)不會(huì)是零，這將引起椎間盤(pán)從其不可伸長(zhǎng)的外殼內(nèi)向外膨出，即類似于預(yù)負(fù)荷狀態(tài)。在建筑學(xué)中，預(yù)負(fù)荷表示向即將受壓的梁柱中預(yù)先施加壓力。若向均一材料的梁柱（圖1-40）施加載荷，梁柱將向內(nèi)產(chǎn)生一段彎曲，以 f1 標(biāo)記彎曲距離。【 この前負(fù)荷 の現(xiàn)象は,新 しい科學(xué)概念であるテンセグリティのなか に入っている.】
若梁柱（圖1-41）的下半部裝配了一根拉緊的電纜，從其一端T穿出至另一端T'，那么這個(gè)已有預(yù)負(fù)荷的梁柱，若收到同樣大小的載荷，所發(fā)生的彎曲 f2 明顯小于 f1 。
處于預(yù)負(fù)荷狀態(tài)下的椎間盤(pán)在其受軸向和側(cè)屈壓力時(shí)，具有很強(qiáng)的抵抗能力。當(dāng)髓核的親水能力隨年齡增長(zhǎng)而下降時(shí)，預(yù)負(fù)荷狀態(tài)消失，髓核內(nèi)壓降低，因此老年人群的脊柱往往缺乏彈性。
當(dāng)椎間盤(pán)受到非對(duì)稱的軸向壓力時(shí)（圖1-42，F(xiàn)），上終板面向超載一側(cè)傾斜，與水平面形成a角。由此，纖維AB'延伸至AB，同時(shí)，髓核內(nèi)壓在 f 箭頭方向的壓力最大，髓核內(nèi)壓作用于纖維AB后，將纖維恢復(fù)至AB’，上終板由此恢復(fù)至初始位置。這種自穩(wěn)定機(jī)制與預(yù)負(fù)荷狀態(tài)有關(guān)。因此，髓核和纖維環(huán)組成一對(duì)功能單位，其功能的實(shí)現(xiàn)需要兩者的有機(jī)整合。如果髓核內(nèi)壓下降或者纖維環(huán)的非滲透性受到影響，這對(duì)功能單位組合就會(huì)喪失其作用。
預(yù)負(fù)荷狀態(tài)還能解釋椎間盤(pán)的彈性特征，較為著名的是Hirsch實(shí)驗(yàn)（圖1-43）。若一個(gè)預(yù)負(fù)荷狀態(tài)的椎間盤(pán)（P）受到一個(gè)快速的超過(guò)負(fù)荷的壓力（S）的作用，椎間盤(pán)的厚度先是降到最低，隨后增至最大，1s后出現(xiàn)阻尼振蕩。若暴力過(guò)于強(qiáng)大，密集的振蕩反應(yīng)可破壞纖維環(huán)中的纖維結(jié)構(gòu)，這就解釋了椎間盤(pán)反復(fù)承受超過(guò)負(fù)荷的壓力會(huì)導(dǎo)致椎間盤(pán)破裂的現(xiàn)象。
