腰椎间盘及椎体的退变性病变（椎体终板参与腰椎间盘退变机制及临床意义的研究）

腰椎终板形态学和生物力学

终板形态学分型及特点：腰椎终板大多为中央凹陷的曲面。终板的形态在冠状位上较为一致，而在矢状位上差异较大。目前对于成年人腰椎终板矢状面形态的测量结果将腰椎终板的矢状面形态分为三种，即平坦型(flat)，均匀凹陷型(oblong)和非均匀凹陷型(ex-centric)。测量结果表明，成人腰椎终板多为屈曲型，而骶骨上终板多为平坦型，在下腰椎(L3～5)中，偏中心型(ex-centric)终板更多见，其屈曲顶点多位于终板的后半部分；在同一椎间隙中，上终板的屈曲程度一般大于下终板，同一椎体上终板最凹点深度小于其下终板最凹点深度。

终板形态与椎间盘退变：椎间盘退变的进程并不是均一的，退变可能突出发生于终板、髓核和纤维环中的任何一环。综合目前的研究观点，终板矢状面形态与腰椎间盘退变及腰椎疾病的发生显著相关。Pappou等研究了腰椎终板的矢状面形态与腰椎退行性改变及腰椎间盘突出症患者症状之间的关系；表明不同形态的腰椎终板对腰椎退变患者和腰椎间盘突出症患者的症状均有影响；屈曲型(concave)症状最轻，平坦型(flat)次之，不规则型(irregular)症状最重。MRI显示屈曲型终板退变程度最轻，平坦型终板椎间盘的退变较重。He等比较了腰椎椎体终板屈曲角度(CAVE)与腰椎间盘退变的关系，提出腰椎间盘退变能够增大腰椎终板的屈曲角度，使终板趋于平坦，终板的平坦化程度能够反映椎间盘退变严重程度。腰椎终板形态同样与腰椎间盘疾病的发生相关。Pouriesa等认为椎间盘终板不对称是腰椎间盘突出症重要的危险因素，这一趋势在下腰椎(L3～5)更为显著。Harrington等研究了椎体终板的轴位形状，结果表明相对于类圆形的终板，在轴位上类椭圆形的终板更易导致腰椎间盘突出症的发生。目前，对于椎体终板形态与椎间盘退变进程之间的因果关系尚无定论，腰椎终板形态学特性可能是导致椎间盘退变的原因，也可能是椎体重塑的结果，此方面仍需要进行进一步研究。

终板的生物力学：Grant等研究了腰椎终板的结构特性，表明终板在不同位置的结构特性差异巨大，后外侧较中央区域有更大的刚度，同时椎体上下终板的负载能力也存在显著差异，椎体下终板和骶骨终板较椎体上终板负载能力更强。Lowe等测量了127块人类椎体标本的终板抗压缩负荷能力，结果提示终板的后外侧区域具有最高的最大失效负荷，能够提供最大的支撑作用，而最易发生假体下沉的是终板的中心区域。终板形态与终板应力密切相关，终板的应力分布随着终板屈曲顶点的改变而发生显著改变。腰椎生物力学与终板形态密切相关，终板形态显著影响椎间盘的负载情况和退行性改变进程。终板形态学和生物力学的研究也为椎间植入物设计提供了解剖依据。

腰椎终板的临床意义

终板损伤：终板损伤在椎间盘退变和椎间盘疾病的发生过程中扮演重要的角色。以往的观点认为椎体终板是非渗透性的刚性结构。但目前已有研究表明，椎体终板在轴向负载的作用下会出现膨出甚至骨折。腰椎终板的损伤对椎间盘退行性改变的作用可能由营养障碍和应力改变两个途径发生。终板损伤，特别是软骨终板的损伤，已被证明能够导致椎间盘纤维化及髓核细胞基质减少，导致损伤终板所在椎间盘的渐进性结构改变。同时尸体标本研究表明，终板损伤能够减少髓核内压，在纤维环内产生过高的压力。这种压力的峰值通常出现在髓核后方的纤维环。Rajasekaran等的研究表明，相比纤维环撕裂所致的腰椎间盘突出，由终板连接损伤所导致的椎间盘突出更为普遍。

Berger-Roscher等研究了复杂负载对椎间盘的影响，软骨终板损伤可能是腰椎间盘突出症的必要条件。目前有研究表明终板损伤可能是椎间盘退行性改变进程的独立且强影响因素。由于终板损伤与BMI增加和年龄增加有关，这可能是高BMI和高龄成为椎间盘退行性改变危险因素的原因。部分研究者发现，突出的腰椎间盘常带有软骨碎片。Lama等对其来源进行了研究，通过组织学检查，证明椎间盘突出时带有的软骨碎片来自于软骨终板，出现软骨终板碎片可能由于软骨终板与椎体结合较疏松，而与髓核结合较为紧密；而软骨碎片的存在会增加坐骨神经痛的持续时间；同时，软骨终板的损伤会增加终板炎和椎间盘感染的发生几率。以上结果表明，终板损伤与椎间盘退行性改变和椎间盘疾病的发生密切相关。终板损伤被认为与椎间盘退变有关，但其临床病程仍不明确。Sahoo等研究了腰椎间盘突出症患者中终板损伤的发生率和类型，结果表明骨性终板损伤和软骨终板损伤的对临床症状的影响类似，但出现骨性损伤的腰椎间盘突出症患者在病程初始阶段的神经功能损害更为严重；同时骨性终板的损伤会降低保守治疗的改善效果。既往研究表明，终板囊肿形成被证明与融合术后较差的融合率相关。Weiner等的研究表明，椎间盘切除术后的终板，常在术前已有的终板损伤基础上出现轻度的加重，但这种术后的终板损伤并不影响手术后的预后。终板损伤和缺损的类型和机制各不相同，其在腰椎退变和腰椎间盘突出症病程中可能存在更大影响，在这一方向上仍需要进一步研究。

终板与脊柱截骨手术：在考虑进行截骨手术时，患者的终板状态是重要的参考因素之一。截骨手术会对椎体终板的功能状态产生巨大影响，同时状态良好的终板也是截骨手术成功的关键。在三种常见的截骨术式中，椎弓楔形截骨术(SPO)会造成脊柱力线后移和椎间盘前方结构的撕裂，经椎弓根椎体截骨术(PSO)保留了椎体终板，但对终板下方的椎体松质骨破坏巨大。同时，截骨去除了关节突关节，破坏了三关节复合体的稳定结构，增加终板的应力负荷。这些因素均可能引起术中和术后的终板损伤。既往研究表明，终板损伤是脊柱截骨术后的常见并发症。Kadam等认为，良好的骨密度状况是防止终板损伤的重要前提，而仔细防止终板损伤是手术成功的关键之一。

腰椎手术中的终板处理：目前腰椎终板与手术关联最为密切的领域在于椎间融合器和人工椎间盘的使用。作为椎间植入物与椎体的接触面，终板的状态直接影响术后的症状改善程度和并发症发生率。植入物沉降是椎间融合术和腰椎非融合手术的一种较为常见的并发症，可能与终板局部薄弱或损伤以及植入物设计不合理有关。Adam等对植入物沉降的研究表明，终板的负载能力很大程度上取决于终板下松质骨的骨密度。Oxland等研究了下腰椎(L3～5)椎体终板去除对椎体结构影响，在终板完整的情况下，终板不同区域的刚度和最大失效负荷有显著区别，终板后侧区域的刚度比中央区域更高；而在终板被去除后，平均失效载荷下降到终板完好时的33%左右，平均刚度也出现显著下降。

目前大多数椎间融合器的设计放置位置在终板中央区域，易导致植入物沉降等并发症的发生，影响手术预后。同时，在相同椎间隙的上下终板间存在较高的不对称性，且终板的形状及大小随着腰椎节段的变化差异显著，表明成人的腰椎终板并非对称的规则结构；而目前的人工椎间盘和椎间融合器的设计主要以规则形态为主，并未充分考虑椎间隙形态的适配。Chen等应用CT影像测量了83例的终板形态学数据，证明CT测量椎间隙形态参数能够为椎间植入物的设计提供参考，改善适配性以增强椎间植入物的生物力学性能。为适应不同节段终板的形态和生物力学特点，不同节段的人工椎间盘应该分别设计，为不同形态特征的椎间隙提供合适的椎间植入物。目前已有的人工椎间盘的设计所参考的椎间盘和终板形态学数据的可靠性和准确性可能需要进一步研究来证明。

目前，关于椎间融合术中是否应去除终板仍存在争议。部分研究者认为在椎间融合术中去除融合节段椎间隙的终板，能够给椎间隙提供良好的血运，促进植骨融合，而保留软骨终板会导致植骨处血运不足，影响融合效果。其他研究者认为，去除终板会显著降低终板的负载能力，增加植入物相关并发症的发生率。Lowe等认为良好的植入物结构和正确的放置位置能够降低植入物沉降的风险；研究发现去除终板会显著降低终板的负载能力；同时去除终板能够获得良好的局部血运，对促进植骨融合有积极意义，作者认为，去除部分终板可以达到机械功能和营养功能的平衡。

椎间盘退行性改变是一个复杂的过程，退变过程受到多重因素影响。作为椎间盘的重要组成部分和营养途径，终板退变程度、终板形态和生物力学状态、终板损伤等因素与椎间盘退变密切相关。同时，终板状态显著影响包括非融合技术和截骨手术在内的多种腰椎手术预后。揭示椎体终板在椎间盘退变中的参与途径仍需要进一步的研究.