腰椎解剖基础
一、椎间盘的组成
腰部椎间盘有5个，即L1~2、L2~3、L3~4、L4~5、L5~S1。椎间由纤维环、髓核、透明软骨终板和sharpey纤维组成。纤维由坚韧的纤维组织环绕而成，外层主要是I型胶原纤维，排列密集，部分胶原纤维插入椎体；内层主要是较低密度的Ⅱ型胶原纤维，与外层相比，缺乏明显的板状排列。髓核在腰部位于椎间盘中心的稍后方，在年轻人尸体上，外观呈半透明的凝胶状，主要由软骨基质和胶原纤维组成，通过Sharpey纤维附于椎体骺[hóu]环。透明软骨终板是椎体的上、下软骨面，构成椎体的上、下界，与相邻椎体分开。Sharpey纤维围绕于椎间盘的最外层，主要由胶原纤维组成，无软骨基质。椎间盘通过固定相邻的椎体稳定脊柱并维持其排列，允许椎骨间的相互运动，同时吸收加载到脊柱上的载荷和能量。腰椎间盘与其周围组织如脊神经有紧密联系，椎间盘突出或退行性变可继发周围组织的病理变化，引起腰腿痛。
在幼儿期，髓核的结构与纤维环可明显分开，但到老年时，由于椎间盘纤维变粗，两者的分界不明显。不同年龄段髓核的密度不同，密度随年龄的增长而增大。胎儿时期，椎间盘的血管来自周围组织和椎体，椎体的血管穿过软骨板至纤维环的深部；出生后，血管逐渐闭锁，12岁左右完全闭锁。成人除纤维环周边外，其他部分无血管存在，髓核和纤维环的营养靠周边组织渗透供应。
二、椎间盘的解剖特点
腰椎间盘的矢状断面，中部膨出，前后两端较大，稍内有一缩窄，全体犹如横置的花瓶，两侧如瓶口、瓶底及其颈部。同一椎间盘上、下椎体软骨终板断面的厚度，在左、右矢状面前、中、后三点处的厚度差异无显著性。不同平面的椎间盘上、下椎体软骨板厚度略有不同，L 1~2较薄，L4~5较厚，L5~S1较L4~5又略薄。性别之间椎间盘面积有明显差异：男性椎间盘面积大于女性，下腰椎椎间盘面积L3~4稍大于L4~5，而L4~5又稍大予L5~S1。椎间盘与相邻腰椎椎体高度比值，成人为0.3~0.6。腰骶椎间盘的后缘正常呈平直或轻度后凸。在腰骶椎间盘的后缘与硬膜囊的前面之间有丰富的硬膜外脂肪，这对解释CT图像有很大帮助，显影清晰的硬膜外静脉通常见于这些脂肪层内。 硬膜囊：由坚韧的结缔组织构成的硬脊膜形成一个包裹脊髓的密封囊腔称为硬膜囊,其内包含有脊髓间隙和各层膜之间的间隙。也就是说硬膜囊是保护脊髓的一种组织。
硬膜外腔是位于椎管内的一个容量约为100ml的潜在间隙，其外周是椎管壁，内为硬膜囊，此腔上至枕骨大孔，下至骶骨裂孔，其中充满疏松结缔组织，动脉、静脉和脊神经均从此腔通过。硬膜外腔呈负压状态，在临床上可作为鉴别穿刺针是否进入硬膜外腔，具有重要的意义。
三、椎间盘的血管和神经
成人椎间盘几乎无血管，仅纤维环周围有来自节段性动脉分支的小血管穿入，多在椎间盘的前后缘。在胎儿和幼儿时期，每个椎间盘皆由三条动脉供血。椎间盘的神经分布与血管相似，在纤维环的周边有丰富的神经末梢，其深部、软骨板和髓核内无神经纤维。前部和两侧部主要接受窦椎神经的纤维。窦椎神经多发自脊神经后支，也可发自总干，接受交感神经小支后经椎间孔返回椎管，故又名返神经。
窦椎神经先贴行于椎间盘后面，发升、降支沿后纵韧带两侧上、下行，可各跨两个椎间盘，共分布至四个椎体，其横支可与对侧吻合。窦椎神经分布于椎管内诸结构，组织学观察，其感觉神经末梢在后纵韧带、硬脊膜的前部、神经根袖、椎管内前静脉丛的静脉壁等处的密度最高，椎骨骨膜及硬脊膜的侧部次之，硬脊膜囊后部及黄韧带内最为稀少。该结构可解释侧隐窝狭窄、压迫而造成的剧烈疼痛。
四、腰椎间盘穿刺入路解剖要点
1、L4~5椎间盘的毗邻L4~5椎间盘的左前面为腹主动脉，右前面为下腔静脉，左、右交感干分别位于椎间盘与腹主动脉、下腔静脉之间，两侧为腰大肌及其筋膜、后腹膜及腹腔脏器，腰丛位于腰大肌深部、横突的前方，腰丛与横突间隔以少量的肌纤维。
2．L5～S1椎间盘的毗邻L5～S1，椎间盘前厚后薄，前面隔后腹膜与腹腔脏器相邻，两侧为髂腰肌、L5神经根、髂总静脉。L5神经根自L5～S1椎间孔穿出后走行于第5腰椎横突、髂腰韧带与骶骨翼之间形成的拱形隧道内。腰5根动脉大都是髂腰动脉的分支，少数直接由髂总或髂外动脉发出，进入椎间孔，根静脉汇入髂腰静脉或髂总静脉。在此拱形隧道内，神经根居于内侧，血管在外侧。
何国栋将L5～S1椎间盘穿刺区分为前区、侧区和后外侧区。前区间隙宽，面积大，穿刺安全，缺点是需经过腹腔，操作时要用腹腔镜引导。侧区由于周围神经、血管的位置差异，以及髂腰静脉或其属支的出现率颇高，位置和行程变化莫测，有40％刺伤神经或血管的可能性，若刺破髂总静脉或髂腰静脉主干有大出血的危险。当穿刺角度大于90度时，穿刺针有可能伤及盲肠。后外侧穿刺人路浅，采用直针穿刺时无需在髂骨上钻孔，操作简便，不经过腹腔，所以L5～S1椎间盘宜首选侧后方入路。
五、椎体
腰椎椎体有5块，因负重较大，所以椎体体积大，呈肾行，横径大于矢状径；又因发生腰曲的缘故，其前后缘高度之比较低，仅为0.88。但自腰1以下逐渐升高，腰5最大，达1.17，男女基本相同。
腰椎的椎弓根伸向后外，椎上切迹较小，自腰1向下矢状径顺序下降，而椎下切迹较大．上下区别不大。椎弓板较厚，略向下后倾斜。椎孔呈三角形，较小。腰椎的上关节突由椎弓根发出，向内与上一节腰椎的下关节突相接，椎间关节的方向呈矢状位，但向下逐渐变成斜位。横突关节突间部称狭部。第三腰椎横突最长，附于其上的肌肉若强烈收缩，可产生撕托性。腰椎的棘突呈板状，水平伸向后方。
六、关节突关节
1、结构
关节突关节又称椎间关节或小关节，是由相邻位椎骨的上、下关节突构成的关节，属滑膜关节，其允许两椎骨之间做一定范围的活动。腰部椎间关节破坏，可引起腰椎不稳和腰痛。此关节增生肥大，可使椎间孔相对变小而压迫脊神经。
胎儿和婴儿时期，腰椎关节突关节的关节面几近冠状，以后由于关节突关节的外侧缘逐渐向矢状方向生长，使关节面变成弧形且以矢状方向为主。上位腰椎的关节突关节面呈矢状位，而下位的呈冠状位，特别是第5腰椎。腰椎关节突的关节两倾斜度变化较大，两侧常不对称。第5腰椎上关节突的关节面多呈凹形，少数呈平面形；下关节突的关节面变化也较大，以凸面形和平面性为主，其次是凹面形和波浪形(S形)。关节突关节面上覆盖一层软骨，随年龄增长软骨变薄，关节面下部的骨质也变得不规则、增生和硬化。
2、血管和神经关节突关节的血液供应来自腰动脉，走行至椎弓峡部附近穿入椎板发出分支到上、下关节突。上、下关节突的相应静脉则与椎外静脉汇成椎弓静脉，在椎间孔处注入椎内或椎板静脉丛。腰椎关节突关节的神经支配来自腰神经后支的内侧支，向后穿过一骨纤维管，分布予椎间关节及其周围的结构，其整个行程大致为“S”形，以骨纤维管为标志可分为3段：①骨纤维管前段：自起始部至骨纤维管入口，为“S”形的第一个弯曲。②骨纤维管内段：位于骨纤维管内，构成“S”形行程的中间转折部。③骨纤维管后段：自骨纤维管出口至神经分为终末肌支，该段构成“S”段的第二个弯曲，依次分出第一关节支、棘支、第二关节支、棘支和第三关节支。腰神经后内侧支的行程大致为“S”形，这种结构可大大增加其伸缩能力，使神经在运动过程中缓冲牵拉以避免损伤。腰椎关节突关节接受同位或上位甚至上两位神经干前支、后支的分支支配，并有丰富的节段性吻合，为多源双节段分布。
从腰神经的后外侧支的行程来看，有下列易损因索：①骨纤维管入口的边缘与后内侧紧密相贴。②骨性纤维管“S”形转折部最狭窄。③下位节段骨纤维管骨化变窄。④神经穿行骨纤维管时如同绳索在狭窄弯曲的管内滑动、摩擦。因此，当骨纤维管及其周围的结构有炎症或其他病变时，易引起神经损伤而继发腰痛。由于一椎间关节病变可涉及数个节段的腰神经，所以，腰痛的定位不太明确。
3、关节囊
关节突关节囊主要位于关节突的后外侧部，而前内侧的关节囊大部分由黄韧带代替，关节囊的最内层为关节滑膜，滑膜组织向关节间隙内突出形成皱褶。椎间关节囊较紧张，有一定的活动度，囊外有多裂肌附着，内侧与黄韧带相连。关节囊分为纤维层和滑膜层，滑膜层呈光滑半透明状，贴纤维层内面，不易分开。滑膜层约l/3起自关节软骨边缘，滑膜起点与关节软骨缘之间由结缔组织连接，关节腔狭小密闭。滑膜层在相邻关节面之间双层突入形成滑膜皱褶，伸至关节腔内。关节滑膜皱褶出现率为90％，依组织结构分为两类：滑膜脂肪型和纤维软骨型。依滑膜皱褶根部与关节面缘的关系即上、下、内、外四侧缘，分为4型。Ⅰ型：滑膜的皱褶仅出现在关节的一侧缘；Ⅱ型：滑膜皱褶出现在两侧缘，如上、下侧缘；Ⅲ型：滑膜皱褶根部出现三侧缘，如前、后、外侧缘；Ⅳ型：滑膜根部出现四侧(全)缘。
滑膜皱褶的生理功能：填充垫托作用，垫在相邻两关节面之间，或关节软骨表两的凹窝内，使关节面平坦光滑有利关节的滑动；滑膜层和滑膜皱褶能产生和吸收滑液，润滑和营养关节。若关节滑膜皱褶被挤压到相邻的关节面之间，可产生剧烈疼痛，称为关节滑膜嵌顿综合征。正常情况下，关节囊的上、后及外侧有纵行的多裂肌附着，脊柱运动时相应节段的多裂肌纤维收缩，牵拉关节囊带动滑膜皱褶不致嵌于关节面之间；若已有症或腰椎退行性变的患者，在脊柱强烈或不当运动后，突感腰背部剧烈疼痛，可能是滑膜皱褶的炎症、肿胀或移位挤压在相邻关节面的缘故。
关节突关节囊外层纤维组织内包含有丰富的神经末梢，其中以有髓纤维形式存在的机械感受器阈值较低，其对正常生理条件下产生的应力敏感；而另一类以无髓鞘的C纤维形式存在的伤害感受器具有较高的阈值，其受到较强的机械与化学刺激时才反应，这种感受器可能与腰痛的发生过程有关。
七、椎管
椎管是由游离椎骨的椎间孔和骶骨的骶管与其间的连接共同围成的纤维性管道，其内容物主要有脊髓及马尾、脊神经根、硬膜囊、硬膜外腔及其内的结缔组织和椎内静脉丛、蛛网膜下腔及其内的脑脊液。
腰段椎管的形态各异，腰1、腰2多呈卵圆形，腰3、腰4多呈三角形，腰5多呈三叶形。其前后径的正常测量范围是15～25mm。椎管由于多种原因发生骨性和纤维性结构异常，导致一处或多处椎管狭窄，压迫脊髓、马尾及神经根。向椎管内突出物除椎间盘外，结构性的突出物还有后纵韧带骨化、黄韧带肥厚、椎板增厚、关节突骨质增生、椎体后缘骨质增生等。而这些变化又常继发于椎间盘退变或外伤因素。腰部脊神经根行于腰椎管的侧隐窝和盘黄闻隙内，椎间盘突出、黄韧带肥厚、关节突关节退变增生，均可压迫腰脊神经根，引起腰腿痛。体位对椎管的容积有一定的影响，腰椎从伸直位到前屈位，椎间孔容积增加3.5—6.0ml；后伸位时，因后壁缩短容积减小，椎间盘后突、黄韧带前凸，使本以受压的神经根压迫加重。因此，在后伸位时按压腰部更容易找到压痛点。
八、腰神经根管
1、腰神经通道
腰神经通道是指腰神经自离开硬膜囊后直至从椎间孔(管)外口，这一较狡窄的骨性纤维性通道。此通道的任何一部分出现病变，均可产生腰腿痛。一般将其分为两段：第一段称为神经根管，从硬膜囊穿出至椎间管内口。该段虽然不长，但有几个狭窄的间隙，即盘黄间隙、侧隐窝、上关节突旁沟与椎弓根下沟，这些结构异常，可压迫腰神经根；第二段为椎间管(孔)。
Lee将腰神经通道分为三区，即入口区、中区、出口区。入口区是腰椎管外侧部最头端的部分，位于上关节突的内侧或下方，此区仅有前后壁，内、外侧面开放。前壁为椎间盘的后面，后壁是关节突关节，腰神经根居此区中，被覆以硬脊膜并浸于脑脊液中。正常情况下，由于上关节突常位于神经根外侧，故此区很短。在病理状态下，上关节突的内侧缘和椎弓板上缘的骨赘，均要覆盖神经根，使此区变得较长。中区位于椎弓板关节间部的下方且低于椎弓根，其前缘为椎体的后面，后缘是椎弓板关节间部，内侧缘开口向中央椎管。含于此区的神经结构是脊神经根和前根，被覆以硬脊膜的纤维结缔组织，并浸于脑脊液中。与腰神经的其他部分相比，脊神经节较大，有较大的空间，对狭窄也更为敏感。出口区是指椎间孔周围的区域，其后缘是关节突关节的外侧面，前缘为椎间盘。此区的关节突关节和椎间盘均低于同一腰神经入口区的一个水平。腰神经程该区覆以神经外膜。
从硬膜囊的神经根硬膜袖突出点至椎间管外口为神经根管。L4、L5、S1神经根管各异，越是离位神经根管走行距离越短，走行方向越近水平，发出点相对较低。L4神经根管发自腰4椎体上半部，不越过椎间盘，只越过A、B两区(骨性通道)。L3~4椎间的狭窄病变多不累及L4神经根管，仅涉及L4神经的硬膜囊内部。L5神经根管比L4长，走行比L4更趋于垂直，发出点相对较高，通常始发于L4~5椎间盘下部，椎间盘下部，即D区，或称盘黄间隙下部，然后进入腰5侧隐窝及L5~S1椎间管。腰5神经根由盘黄间隙、腰5侧隐窝及L5~S1椎间管三部分构成，即经三个区段。S1神经根管在三者中最长，近乎于垂直，发出点也相对较最高，多始于L5~S1椎间盘上缘，故骶1神经根管经C、D、A、B四区。L5神经起始在D区，为铰链区，是狭窄病变的主要部位。该水平的病变常累及L5神经根的起始部及位于其后内的S1神经根的硬膜囊内部。
2、侧隐窝
侧隐窝，即脊神经管，为椎管的外侧部，其前部为椎体后外侧缘，后壁为上关节突前面与黄韧带，外界为椎弓根。在腰段，腰椎管的两侧部分对椎间盘者称盘黄间隙，平对椎体者称侧隐窝。侧隐窝向下续于椎间孔，腰部较狭窄。第5腰椎椎管呈三叶形者，侧隐窝尤为明显，侧隐窝的前后径通常为3~5mm；若小于3mm，则可认为侧隐窝狭窄；若大于5mm，则肯定不狭窄。盘黄间隙可困椎间盘后突、黄韧带肥厚或关节突增生内聚而缩窄，这时受压迫的是下一位,甚至是下两位的脊神经根。只有在L4~5和L5~S1盘黄间隙才能同时压追下位神经根硬膜囊外段。由于同序数的神经根并未进入盘黄间隙即转向外出椎间孔，故不受影响，椎间盘突出压迫神经根以L4~5和L5~S1，盘黄间隙处为常见，其压迫方向有从神经根内、外侧或前方向后顶三种，但以后者多见。
椎间孔上下界为椎弓根，底部从上到下分别为上位椎体的后下缘、椎间盘和下位椎体的后上缘，顶部由黄韧带构成，黄韧带后面是关节突关节，间盘孔的大小与椎间隙的高度有关。椎间孔内有神经根、动脉和静脉等通过。椎间孔内下部有一纤维隔，连于椎间盘纤维环与关节突关节之间，将椎间孔分为上、下两管：上管有神经根、腰骶动脉的椎管内支及椎间静脉上支通过；下管有椎间静脉下支通道。椎间孔外口中上部另有一纤维隔，连于椎间盘纤维环及横突间韧带，将外口分为上、下两孔。在高位腰椎外口，纤维隔较高且较薄；在下位腰椎，位置低且坚厚，呈膜片状，将外口中部大部分封闭。纤维隔，其作用是分隔脊神经与血管，对椎间较薄的椎间静脉起保护作用，又不至于压迫神经根。如果有外侧型椎间盘突出、骨质增生或转移性肿瘤时，可因纤维隔的存在而加重对神经根的压迫。
神经根发出后斜向前外，从L1~S1斜度逐渐增加，神经根与硬膜囊的夹角出40°降至22°。L3~4神经根均位于同序数的椎弓根内面下行。L5、S1神经根经侧隐窝下行，仅少数离开硬膜囊后先经L4~5盘黄间隙而后进入椎间孔。在椎间孔内，横突上韧带起自椎弓根与横突夹角处，止于同位椎体外下缘或椎间盘侧壁，有动、静脉分支和交感神经从韧带内上方的间隙内通过；椎孔下韧带横跨与椎上切迹，起于上关节突前缘骨面，水平向前走行，止于椎体或椎间盘的后外侧，有一静脉分支由其下方穿出椎间孔，神经走行与横突上韧带与横突下韧带之间；体横韧带位于椎间孔外侧，起自横突向前内侧斜行，止于椎体或椎间盘侧壁，体横韧带覆盖在椎间孔和神经根外，神经根从体横韧带的下方穿出椎间孔；在体横韧带外面，椎体外静脉丛和节段动脉分别发出2~5个分支相互交织，这些血管从韧带分隔出的小孔隙中穿过椎间孔或伴随神经根走行。
椎间孔韧带的走向多为水平或斜行，对椎间孔横经的影响较小。椎间孔韧带将动、静脉分支与神经报分隔开来，当椎间孔大小随脊柱运动发生时，起止点位于不同椎体上的韧带的张力会随之改变，而神经根不会单纯因椎间孔运动性狭窄而受到这些韧带的卡压。同时起止点位于同一腰椎的韧带，其张力不会随椎间孔运动而改变，但韧带位置会随上、下椎体间的相对运动而变化，引起神经根穿出孔径的改变。椎间孔韧带对神经根的活动有一定的限制作用，但正常情况下，神经根直径明显小于神经根孔径，神经根受到压迫的可能性很小；椎间孔处的血管和小神经支受到韧带的保护，不会因椎间孔和神经根之间的相互运动受到影响。
腰椎退行性变后，椎间盘、关节突关节和黄韧带等形态结构改变会导致椎间孔韧带形态和位置的变化，这些变化会增加血管和神经根受压的危险性。有作者提出，腰5椎间盘退变可引起体横韧带下移卡压L5神经前支引起腰腿痛。另外，椎间孔韧带本身的炎症肿胀、瘢痕形成和增生钙化也可引起椎间孔变形和狭窄。临床上，中年以上的腰腿痛患者，若直腿抬高试验阳性，CT、MRI显示椎间盘无明显突出或髓核摘除术后效果欠佳的病例，应考虑椎间孔韧带的病理作用。
引起椎间管狭窄的原因可以是发育性的，这时椎弓根变短，同时伴有侧隐窝狭窄，但最常见的是椎间盘的病变。椎间隙狭窄后，上关节突上移、前倾，因磨擦进而骨质增生肥大，顶压其后面的神经根。这种情况主要发生在骶1的上关节突，导致L5～S1椎间管狭窄；另一种情况是，髓核退变引起的椎间隙狭窄，松弛的纤维向后方突出，将同序数的神经卡压于纤维环与椎弓根下切迹之间的沟内(椎弓根下沟)，使神经根扭曲受压，此情况多见于椎间盘退变两侧不对称塌陷时。椎间盘退变塌陷还导致横、增生、肥厚，成为神经根受压的重要因素。
3、腰段脊神经后支通道
腰神经出椎间管后即分成前支和后支，后支及其分支在行程中有数处穿过骨性纤维性管道，神经在任何一处受到卡压即可引起腰腿痛。腰神经后支骨性纤维管位于椎间孔外方，横突根部上缘处。L1~4神经后支的骨性纤维管，其内下骨壁为下位腰椎上关节突根部外侧缘与横突根部上缘之间的骨面组成，外上壁由横突间韧带内缘和纤维膜围成。L5神经后支的骨性纤维管分前后两段，前段的下内壁为骶，上关节突根部前外侧骨面，上外侧为纤维膜。后段的内、上、外壁为骶1上关节突和骶骨翼形成的沟内，上壁为髂腰韧带的一部分。腰神经后支于骨性纤维管处卡压在L5者多见。L5神经后支的内侧支行经同侧腰骶关节的后下方。L5~S1椎间盘退变后，腰5下关节突下沉，可挤压该内侧支。弯腰时该内侧支略上升，当猛然伸腰时神经来不及退下即被下沉的下关节突卡压，引起急性疼痛。
后支性腰痛机理:腰后支出骨纤维孔时，紧贴横突间韧带，毗邻横突、关节突，周围仅有少许脂肪组织;在经横突时被纤维束固定于横突上，周围无明显脂肪组织，这一段为相对固定段，是后支性腰痛的解剖学基础，也是神经牵拉损伤的生物力学基础.后支在腰椎前屈，对侧弯，对侧旋转时受牵拉，且随运动范围加大牵拉力也逐渐加大，这可能是因为同侧横突间韧带随运动范围加大而紧张，对后支的支顶、压迫也逐渐加大，便后支所受牵拉力加大。
腰推正位x线片上出现双侧椎弓根不对称，双侧小关节间隙不对称，侧位x线片上出现椎体后缘重影时，后支所受拉力随这些征象的明显而加大，因此上述x阳性发现是后支性腰痛诊断的客观参考依据。但由于腰痛的复杂性，诊断必须结合临床检查。