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椎間盤的彈性,身高的波動

椎間盤,顧名思義就是連接相鄰兩個椎體之間的纖維軟骨盤,通過本身的彈性讓兩側的椎體在一定的角度之間自由的扭動和轉動,同時它又像避震墊圈一樣,吸收來自軸向的衝擊和壓力,對脊柱、大腦和神經血管都起到緩衝保護的作用。

椎間盤由兩部分組成,周圍為纖維環(annulus fibrosis),這就是椎間盤獨有的結構——纖維軟骨(Fibro cartilages)。椎間盤由這些纖維軟骨在外層形成厚實的「纖維環」(Annulus,拉丁語,Anus是“環”的意思)這部分由數十層環狀放射狀的膠原纖維和彈性纖維交織而成,按同心圓排列的緻密組織,

在實驗室,為了更清楚的瞭解椎間盤的內部結構,我們會把脊柱切成5微米的薄片,放在玻璃片上,從顯微鏡下仔細觀察。 從顯微鏡的“上帝視角”裡,我們真真切切地看到了椎間盤的內部結構細節,細胞生態,甚至還能估算出力學屬性,這些資訊是任X線片或者MRI都沒辦法獲得的。有了這些更微觀的知識,我們對椎間盤的理解變得更深,治療上也會更加深入。

通過顯微鏡的觀察,我們終於明白,椎間盤和一般的關節軟骨不太一樣,如果說關節軟骨是緩衝的“橡皮墊”的話,椎間盤更像是蓄積水分的“容器”,通過調節內部水分的分佈來承重來完成各種活動所需要的角度。在這個調節過程中,椎間盤內部的纖維環、纖維環上的膠原纖維、膠原纖維上的蛋白多糖、以及在這個生態中維持營養代謝的軟骨細胞,他們都對椎間盤的“健康”擔負著重要的責任,也是各種針對椎間盤治療的切入點(或者專業地稱為“靶點”)。

瞭解了椎間盤微觀的結構之後,我們就可以把自己變小,從纖維環的空隙鑽進去一探究竟了。

椎間盤的日夜潮汐

「椎間盤森林」中的小徑由膠原纖維組成的盤根錯節纏繞而成,走在蜿蜒的小路上,時有小石塊錯落堆疊, 時有撕裂而成的溝壑懸崖,時不時會看到一隻只軟萌軟萌的“軟骨細胞”在膠原岸邊散步,當看到路面有點鬆散不穩的時候,“弱水三千隻取一瓢”從水中就能直接撈出修路所需要的原材料,工作餓了也能從水中直接領到“回轉便當”,保養路面的原材料和軟骨細胞生理所需的營養每天都在樹林裡的“水路”中漂流 。「椎間盤森林」的水流潮汐特別有意思,白天從森林會承受很大的壓力和頻繁的活動,通過將水流源源不斷的向外排出來釋放壓力, 而到了夜晚壓力和活動減少,水流又會回流到森林中心的「髓核濕地」,準備白天承受下一輪的壓力。泉水的充盈程度反映了整片森林的“抗壓能力”。

另外,「椎間盤森林」的水流除了是供應營養帶走垃圾的交通以外,它們的“日夜潮汐”和整個椎間盤承受外部壓力的功能有非常大的關係。

與其說液壓也是椎間盤承重的第一道屏障,脊柱大部分軸向的壓力都依靠液壓原理來吸收和分佈。

當椎體不受力時,椎間盤周圍的水會因為椎間盤中心髓核的負壓而被吸進椎間盤,當椎間盤吸足了水,就會變得飽滿而膨脹,為之後承受軸向壓力做足準備。讓椎體軸向受到壓力後,椎間盤會慢慢被壓扁,水會慢慢從周圍滲出來,但仍會有很多水被椎間盤纖維寰上的蛋白多糖牢牢抓住,這些水分會有一定的滲透壓,滲透壓的大小就決定了椎間盤承受外力會被壓扁到多少。

這個原理同樣可以解釋我們每天的身高變化。

我們平均每晚睡8小時,這8個小時因為平躺的姿勢而使得椎間盤幾乎不受到壓力,大量的液體趁這個時間段匯入椎間盤,為白天的承重準備好足夠的液壓,隨著液體的流入,椎間盤的體積會逐漸膨脹,椎間盤的高度也會慢慢增加。而與之相反的,當我們起床之後,一天大約有16個小時都在直立運動,這個時候椎間盤的軸向會受到的壓力,會由椎間盤內部的液壓慢慢吸收,與此同時,一部分水分也會被逐漸擠出椎間盤。當椎間盤含水量下降後,椎間盤的體積就會變小,高度也會下降。

人體一共有23個椎間盤,總厚度相當於整個脊柱的1/4,當這些椎間盤厚度都在下降時,人的身高變化會很明顯。