
脊柱在水平面上的旋转和矢状面上的伸展起着一致的作用,可能是由创伤、综合征、先天畸形或神经肌肉疾病引起的。
在哺乳动物中,没有明显潜在原因的脊柱侧弯的发展只在人类中观察到,这被称为“特发性”脊柱侧弯,是最常见的1-3型。这种情况在其他健康个体中的患病率为1-4%,最常见的是青少年女性。
目前的治疗重点是限制脊柱弯曲的进展,直到骨骼成熟,这可能需要支撑治疗或脊柱融合手术。为了寻找特发性脊柱侧弯的病因,人们提出了许多理论。直立脊柱生物力学,意味着水平面稳定性的降低,被证明起着重要作用。
虽然脊柱侧弯的形状已经被描述了一个多世纪,但最近的观察表明,在不同病因的人类脊柱侧弯中,3D解剖结构是非常一致的,包括脊椎旋转到曲线凸起和椎间盘前部延长。
我们假设脊柱侧弯是一种普遍的脊柱补偿机制,包括脊椎旋转到曲线的凸面,并伴有椎间盘的前部延长,这可能是由脊柱平衡的不同主要挑战引起的。
其中一个挑战,也是人类特发性脊柱侧弯的一个可能解释,是独特的直立姿势,重心平衡在骨盆正上方,导致躯干的独特生物力学负荷。
人类脊柱的这种特定矢状面结构被证明会导致旋转稳定性下降,使其比自然界中的其他脊柱更容易失代偿性地发展为脊柱侧弯。
最近,我们有机会研究了一头患有创伤后脊柱侧弯的鲸鱼脊椎解剖正常区域的补偿曲线。鲸鱼是海洋哺乳动物,不知道会自发发生脊柱侧弯:有几篇关于鲸目动物脊柱侧弯的报道,但所有病例都有明确的原因,主要是创伤性的,例如船只碰撞后。
在目前的研究中,我们检查了一头年轻的普通小须鲸(Balaenoptera acutorostrata),它于2019年7月被发现搁浅在荷兰,有明显的脊椎创伤,随后出现严重的局部创伤后脊柱侧弯。
这种创伤后脊柱侧弯在未受创伤影响的脊柱区域启动了补偿3D曲线,显然是为了让动物重新调整躯干。
我们对这些补偿曲线感兴趣,因为它们可以深入了解控制哺乳动物脊椎排列的更普遍的内在机制。一个由生物学家、病理学家、兽医、动物标本剥制师、放射科医生和整形外科医生组成的多学科团队研究了这头鲸鱼,并对其脊椎进行了尸检和3D成像分析,并将研究结果与非侧弯鲸进行了比较。
该研究的目的是评估脊柱侧弯是否是一种普遍的补偿机制,其发生与病因和/或物种无关。
当前研究中测试的假设是,受伤的鲸鱼会通过在基本正常的脊椎中创建补偿曲线来重新调整躯干,这些曲线显示出与人类脊柱侧弯中观察到的相似的3D配置。
常见的小须鲸是一头403厘米长、530公斤重的雌性幼年鲸,估计年龄在0.5至4岁之间35。
除了脊椎明显的创伤后外侧弯曲外,外部检查的其他重要发现是皮下组织和背最长肌中存在多灶性深出血和水肿,以及椎管内存在略带血迹的液体以及大脑充血和出血。尽管最近喂食了,但这只动物的营养状况很差(鲸脂层为20-25毫米)。骨折椎骨的组织学显示纤维蛋白沉积、一些嗜酸性粒细胞和坏死,表明慢性变化仍在进行中。
因此,最有可能的死亡原因被认为是近期急性钝性创伤。此外,有明确证据表明,早期创伤导致腰椎骨折和其他变形,从而导致脊椎局部创伤后畸形。目视检查显示,畸形主要发生在冠状面,该区域没有明显的前凸或后凸。这是在去除整个脊柱的所有软组织后进一步研究的。
目视检查显示,L3椎体下端板左侧骨骺溶解,L4椎体右侧上端板爆裂,棘突多处骨折/缺失(图2)。
此外,在创伤影响区域外,在脊柱解剖正常的相邻部分观察到脊柱弯曲。因此,胸腰椎区域是急性(背侧)侧钝性创伤的疑似部位,随后在未受创伤影响的脊柱区域开始了颅骨双补偿曲线和尾部单补偿曲线D中分析了这些补偿曲线头对照鲸的非侧弯脊柱进行了比较。在补偿曲率的CT扫描分析之前,排除T11/12(严重楔入)和L3/L4(创伤性损伤)水平。
补偿曲线D分析显示,椎体在横向平面内旋转到曲线的凸面。总补偿曲率的平均前后长度差异(AP%)为 + 鲸鱼9.4%。
这意味着代偿性脊柱侧弯的前(腹侧)长度比后(背侧)长度大9.4%,表明区域性脊柱前凸。这与非侧弯对照组脊柱同一部位的后凸明显不同,总AP%为-2.1 ± 0.4%,这意味着脊柱的前部长度比后部长度短2.1%(p 0.001)。
相反,椎体的骨形态与对照组相似;鲸鱼的椎体AP%为-2.5%,与对照组椎体后凸形状的-1.8相当 ± 0.8%(p = 0.429),几乎所有的前部延长都发生在椎间盘中,因为鲸鱼补偿弯曲处的椎间盘AP%为 + 99.5%,这意味着椎间盘的前凸形状的前部长度几乎是后部长度的两倍。这与−4.6的控制盘中的后凸形成鲜明对比 ± 5.0%(p 0.001). 每个级别的独立椎体和椎间盘的AP%如图所示。
特发性脊柱侧弯是一种脊柱三维失代偿,没有解剖异常,患者没有潜在的明显疾病。在寻找其病因的过程中,许多涉及身体器官系统的理论都被认为起到了一定的作用。
(相对脊柱前侧过度生长;RASO)的结果,可能是对神经和骨元素之间同步生长紊乱的补偿。最近的观察表明,这种前部延长主要发生在椎间盘,并不局限于特发性脊柱侧弯。我们提出,脊柱侧弯是一种
,这不是因为人类是两足动物(许多物种都是两足动物),而是因为人类的质心比任何其他物种都更靠后。这导致了矢状轮廓,使人类脊椎与自然界中的任何其他脊椎(类似于四足和两足)相比,是一种旋转不太稳定的结构。
这得到了以下观察结果的支持:人类先天性脊柱侧凸的补偿曲线显示出与特发性脊柱侧弯非常相似的3D形态,而在猪系链诱导的脊柱侧弯中,器械脊柱段外的补偿曲线表现出相似的旋转变形。本研究的目的是研究一种不知道会自发发生脊柱侧弯的动物在脊柱正常区域发生脊柱侧侧弯的机制。我们研究了鲸鱼因创伤导致的冠状面畸形周围补偿曲线D形态。(背侧)侧钝性创伤性损伤导致脊柱局部、急性、主要是侧向偏移,随后在脊柱解剖正常区域启动3D代偿性脊柱侧弯曲线。这些补偿曲线显示椎体旋转到曲线的凸面,以及顶端前凸(+ 9.4%),与对照组脊柱后凸(-2.1%)有显著差异。
尽管由于该动物仍在生长,出现了一些椎骨楔入,但矢状面上的椎体形状与对照组正常的脊椎后凸形状没有差异(-1.8%)。观察到的鲸鱼补偿曲线前凸仅位于椎间盘,它们显示出严重的前部延长(+ 99.5%),与对照组的后凸椎间盘(-4.6%)形成鲜明对比。这种3D形态与特发性脊柱侧弯的人类非常相似,但
。创伤性事故引起的急性原发性脊柱侧弯导致鲸鱼的头部和尾部错位,阻碍了正确的运动和游泳动作。由于许多哺乳动物都有自我恢复的前庭反射,鲸鱼很可能会
,试图将头部与尾部重新对齐,从而在脊椎解剖正常区域产生补偿曲线D形态与人类脊柱侧弯极为相似。由于重力与躯干肌肉的稳定作用(即跟随者负荷),自然界中的大多数脊柱都需要付出巨大的代价才会永久性的旋转畸形,而人类脊柱的旋转稳定性则要低得多,因为其独特的矢状面轮尊龙凯时科技廓,身体重心正上方,而不是骨盆前方。这减少了稳定的前向剪切载荷,甚至诱导了向后定向的剪切载荷,使相关的脊柱节段在水平面上不稳定。这种罕见的脊柱侧弯发生在一个不知道会自发形成脊柱弯曲的物种中,为在完全不同的模型中研究脊柱侧弯提供了一个独特的机会。
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