维持脊柱稳定的基本单位是运动节段或功能单位（functional spinal unit，FSU），包括相邻的两个椎体及其之间的椎间盘，小关节及韧带结构等。在接受各种外力及内部应力作用而产生变形，从而构成了脊柱的正常活动。力及应力包括压缩、牵拉、扭转、剪切等形式，在生理载荷下，FSU不会出现异常应变，因而保证了脊柱的稳定。
脊柱的稳定是由其前部及后部结构的完整性及其周围肌群的正常肌力所维持，其中任何环节遭到破坏，都可引起或诱发脊柱不稳。脊柱不稳是引起腰痛的主要原因之一，引起脊柱不稳的原因主要为创伤、退变、感染、肿瘤和手术等。
当腰椎的某一结构出现伤病后，可出现3种结果：①其他结构对伤病结构的功能进行正常的代偿；②代偿适应过程较长，这种结果仍属正常功能，但改变了脊柱的稳定性；③引起代偿结构以至全部结构损伤，出现全部腰椎系统的功能障碍和下腰痛。在这种状态下增加负荷和保持不良姿势，可提前引起功能异常。
椎间盘是人体最早发生退行性变的组织之一，随着年龄的增长、疲劳骨折、化学溶核术、感染等因素，导致椎间盘慢性的、均匀一致的退行性改变。腰椎退变是引起腰椎节段不稳的主要原因，而椎间盘退变则起主导作用。
椎间盘退变致节段不稳可分以下3个阶段。
一、节段性不稳阶段
纤维环、髓核和透明软骨板是紧密地连结在一起的牢固整体，当脊柱前屈或后伸时，椎体后缘在L5以上是在一条弧线上。
椎间盘变性最早出现在软骨板，失去向髓核的双向渗透作用；继之，无血管供应的纤维环出现透明变性、纤维增粗和排列紊乱，渐而出现裂隙，使上下椎体的连接失去牢固而引起松动；纤维环变性及椎体松动继发髓核变性，吸水功能减退，组织崩解，失去其光滑的滚球作用，相邻椎体间产生不协调或过度活动，如过度的屈伸或前后滑移详见第16章，无法制约椎体的正常弧形运动。由于节段性松弛和不稳，使相邻椎体过度移位，如腰前屈时易见L4向前移，后伸时后移（图3-7）。上下椎体的运动轴在屈伸、旋转、侧弯3个方向的角度测量的NIR测量值都增高，并伴有小关节的退变。
二、节段性过伸阶段
腰部后伸受纤维环前部纤维的限制，因上述的纤维环和髓核的变性脱水进一步发展，纤维环前部纤维退变明显并松弛，造成节段过伸，后关节半脱位（图3-8）。
三、椎间盘狭窄阶段
图3-7 腰椎节段不稳
A．正常；B．腰前屈L4前移；C．腰后伸L4后移
椎间盘退变后，在载荷的反复作用下，各结构的高度下降，椎间盘膨出半径增大，其后关节必然出现跨越（override或译为重叠）现象和半脱位，并倾向于过伸位（图3-9），尤其当病人的腹肌松弛或伴有阔筋膜张肌紧张，以及过于肥胖，过度劳累，穿高跟鞋，均加重这种半脱位及节段性过伸改变。这是由于受累关节的关节面处于伸直极限位，对过伸运动失去应有的保护限度。
这种现象可用腕部损伤做比拟，当腕部处于中立位时，用一中等强度的力量打击手掌，不会引起损伤与疼痛，这是由于打击手掌的力量被腕部的后退所吸收。但是，如果腕部处于完全背伸位置时，再用同样的力量打击手掌，就容易产生损伤和疼痛，这是因为这时已没有防护性缓冲余地，所有的打击力量全部作用在腕关节囊的缘故（图3-10）。
同样的力学原理也适用于脊柱，脊柱处于中立位时，中等强度的过伸扭力不会引起损伤，而处于过伸位的脊柱，即使只受到日常生活中的伸直应力，也会发生关节囊性损伤。所以椎间盘退变后，造成脊柱力学上的不稳，容易受外力而产生韧带或后关节囊的损伤致痛。
图3-8 椎间盘退变
图3-9 椎间盘间隙狭窄阶段改变
A．椎间盘正常高度，后关节对合良好；B．椎间盘退变后高度降低；后关节呈现骑跨或重叠现象和半脱位
图3-10 节段过伸位易受损伤
引起脊柱力学不稳的另一个重要原因是手术，任何一种脊柱手术均将影响其稳定性。小关节切除使脊柱旋转增加，致使纤维环的张力及椎间盘的压力增加，关节囊松弛，脊柱矢状运动范围增加。小关节应力增大可引起椎间盘液体含量减少。腰椎管狭窄的主要原因是脊柱节段不稳，脊柱手术使65%病人出现椎管狭窄，其病理运动与相邻椎体运动方式不同。
（杜东鹏）
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