ساختار دیسک های بین مهره ای

 

 

دیسک های بین مهره ای دو وظیفه اصلی دارند: جدا کردن vertebral body مهره ها که منجر به افزایش تحرک می شود، و همینطور انتقال لود به vertebral body مهره بعدی. بنابراین سایز دیسک به مقدار تحرک و همچنین به مقدار لود بستگی دارد. دیسک ها حدود 20 تا 33 در صد طول ستون فقرات را تشکیل می دهند و از ناحیه سرویکال تا لومبار بزرگتر می شوند. ضخامت دیسک در ناحیه سرویکال حدود 3 میلی متر است در حالیکه در ناحیه لومبار که بیشترین weight-bearing را انجام می دهد حدود 9 میلی متر است. نسبت ضخامت دیسک به ارتفاع vertebral body نشان دهنده میزان تحرک مهره است. به طوری که هرقدر این نسبت بیشتر باشد میزان تحرک نیز بیشتر است. این نسبت در مهرهای سرویکال از نواحی دیگر بیشتر است که به ترتیب در نواحی لومبار و توراسیک کمتر می شود. این موضوع نشان دهنده این است که در نواحی سرویکال و لومبار تحرک فانکشن اصلی است در حالیکه در ناحیه توراسیک تأمین ثبات وظیفه اصلی است. بیشتر دانش موجود در باره دیسک های بین مهره ای حاصل مطالعات صورت گرفته بر روی دیسک های لومبار است. مدت ها تصور می شد که ساختار دیسک های توراسیک و سرویکال همانند لومبار است. اما به نطر می رسد که این تصور درست نیست خصوصا در مورد دیسک های ناحیه سرویکال.

دیسک های بین مهره ای از سه قسمت تشکیل شده اند: nucleus pulposus، anulus fibrosus و vertebral end plate (شکل 1).

شکل 1- تصویر شماتیک دیسک لومبار، نشان دهنده قسمت های سه گانه

nucleus pulposus یک توده ژلاتینی است که در مرکز دیسک وجود دارد، anulus fibrosus حلقه فیبروزی خارجی است و vertebral end plate لایه ای عضروفی است که سطح فوقانی و تحتانی دیسک ها را می پوشاند و آنها را از استخوان متراکم vertebral body مهره های بالایی و پایینی جدا می سازد. این سه قسمت از آب، کلاژن و پروتئوگلیکان تشکیل شده اند، اما نسبت توزیع این عناصر در آنها متفاوت است. در nucleus مایعات و پرتئوگلیکان زیادی وجو دارد، در حالیکه در vertebral end plate  و قسمت خارجی  anulus کلاژن فراوانی وجود دارد. گرچه nucleus pulposus از anulus fibrosus قابل تمایز است، اما این دو ساختار مرز کاملا مشخصی از یکدیگر ندارند.

Nucleus Pulposus

70 تا 90 درصد nucleus pulposus از آب تشکیل شده است که بستگی به سن و همچنین به زمان روز دارد. پروتئوگلیکان ها حدود 65 درصد قسمت خشک nucleus را تشکیل می دهند که به دلیل داشتن گلیکوسامینوگلیکان باعث ایجاد قابلیت جذب مولکول های آب می گردند. 15 تا 20 درصد قسمت خشک از فیبرهای کلاژن تشکیل شده است و مقدار باقیمانده از کلاژن، کندروسیت، فیبرهای الاستین، پروتئین و آنزیم های پرتئولیتیک تشکیل شده است. در nucleus pulposus هر دوی کلاژن نوع I و II وجود دارد، اما نوع II به دلیل داشتن قابلیت مقاومت در برابر نیروهای کمپرسیو غالب است. در واقع، مقدار بسیار کمی از کلاژن نوع I در مرکز nucleus وجود دارد. nucleus pulposus بیشتر به یک بالون آب شبیه است. به همین دلیل، زمانی که کمپرس شود، تغییر شکل می یابد و زمانی که تحت فشار قرار گیرد دیواره های آن در همه ابعاد کشیده می شوند (شکل 2).

شکل2. کمپرشن دیسک. a- در این شکل شماتیک nucleus pulposus همانند یک توپ گرد در مرکز anulus fibrosus قرار دارد. b- تحت نیروهای کمپرسیو ، فشار از همه ابعاد خارج می شود  که باعث گسترده تر شدن  nucleus pulposus می شود. c-  دو نیروی در خلاف جهت هم اما برابر از anulus به nucleus وارد می شود که موجب گسترده تر شدن nucleus  و ایجاد تعادل می شود. فشار nucleus از طریق anulus به  end plate منتقل می شود.

Aulus Fibrosus

anulus fibrosus از 60 تا 70 درصد آب تشکیل شده است که همانند nucleus pulposus  به سن و زمان روز بستگی دارد. فیبرهای کلاژن 50 تا 60 درصد وزن قسمت خشک را تشکیل می دهد و پرتئوگلیکان ها تنها 20 درصد وزن قسمت خشک آن را تشکیل می دهند. مشخصات متفاوت anulus  و nucleus نشان دهنده تفاوت ساختار آنهاست. بقیه قسمت های خشک از فیبرهای الاستین و سلول هایی مثل فیبروبلاست و کندروسیت تشکیل شده است. بازهم کلاژن نوع I و II حضور دارند اما در اینجا نوع I به خصوص در قسمت های خارجی غالب است. به همین دلیل anulus fibrosus نسبت به nucleus pulposus در برابر نیروهای tensile مقاوم تر است. anulus fibrosus توسط فیبرهای Sharpey به end plate های غضروفی در plateu مهره ای فوقانی و تحتانی مهره مفصل شده و به ناحیه حلقه اپی فیزیال متصل است.

Vertebral End Plates

vertebral end plate لایه های غضروفی با ضخامت 0.6 تا 1 میلی متر هستند که ناحیه vertebral body که توسط حلقه اپوفیز در هر دو سطح فوقانی و تحتانی احاطه شده است را پوشش می دهند. این لایه ها تمام nucleus و قسمتی از anulus را می پوشانند. vertebral end plate اتصال سختی به anulus دارد در حالیکه اتصال آن به vertebral body ضعیف است. به همین دلیل بیشتر به عنوان مکمل دیسک شناخته می شود تا مکمل vertebral end plate. vertebral end plate از پرتئوگلیکان، کلاژن و آب تشکیل شده است. به علاوه سلول های غضروفی هم در امتداد کلاژن ها قرار دارند. همانند دیگر قسمت های دیسک در این قسمت بیشترین مقدار آب و پروتئوگلیکان شبیه به nucleus و بیشترین مقدار کلاژن شبیه به anulus و استخوان تحت غضروفی vetebral body وجود دارد. غضروف vertebral end plate از هر دو نوع هیالین و فیبروکارتیلج است. غضروف هیالین در نزدیکی vetebral body قرار دارد و عمدتا در دیسک های جوان یافت می شود. فیبروکارتیلج در نزدیکی nucleus pulposus قراد دارد و با افزایش سن مکمل اصلی vertebral end plate می شود که همراه با کاهش مقدار غضروف هیالین نشان دهنده نیاز به تحمل نیروهای کمپرسیو زیاد است.

عصب دهی و تغذیه

دیسک های بین مهرهای در یک سوم تا یک دوم خارجی فیبرهای anulus fibrous تعصیب می گردند. در نواحی سرویکال و لومبار دیسک ها توسط شاخه هایی از عصب vertebral و sinuvertebral عصب دهی می شوند. عصب sinuvertebral همچنین بافت همبند پریدیسکال و لیگامان های مخصوص مرتبط با ستون مهره ای را عصب دهی می کند.

دیسک های بین مهره ای هیچ خونی از شاخه های اصلی شریانی دریافت نمی کنند.شریان های متافیزیال از شبکه مویرگی متراکم در قاعده غضروف های vertebral end plate و از استخوان تحت غضروفی در عمق vertebral end plate شریان های کوچکی هستند که سطح خارجی anulus را تغذیه می کنند. بقیه قسمت های دیسک با انتشار تغذیه می شود.