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脊髓損傷水平與分類

Wise Young, Ph.D., M.D.

患脊髓損傷的人常被告知在脊髓哪個水平損傷了、是“完全”還是“非完全”損傷、以及根據美國脊髓損傷協會(ASIA)分類為A、B、C、D或E。脊髓損傷水平、完全和非完全損傷、以及脊髓損傷分類有什麼意義呢?在本文中我將嘗試解釋目前普遍接受的脊髓損傷水平和分類。

脊椎與脊髓節段水平

脊髓位於脊柱內。脊柱由一系列脊椎組成。脊髓本身的“神經”節段水平是根據脊椎之間進出脊柱的脊神經根而定的。如圖1所示,脊髓節段並不一定與脊椎骨一致。脊椎水平如左側所示,而脊髓水平分別列為頸段(紅色)、胸段(藍色)、腰段(綠色)和骶段(灰色)。

脊柱有7段頸椎、12段胸椎、5段腰椎和5段骶椎。脊髓比脊椎管短,通常止於腰1椎骨下方。頸1脊神經根在頸1脊椎骨上方穿出。沒有頸8椎骨,因此頸8脊神經根從頸7和胸1之間穿出。胸1神經根從胸1和胸2之間穿出,腰5神經根從腰1和骶1之間穿出。

第一和第二頸椎支撐頭部活動。頸1椎骨支撐頭顱,稱為寰椎。頭顱後部是枕骨,枕骨與頸1椎骨之間的關節稱為寰枕關節。頸2椎骨支撐寰椎的活動,稱為軸椎。頸1與頸2椎骨之間的關節為寰軸關節。頸段脊髓的神經支配膈肌(頸3)、三角肌(頸4)、二頭肌(頸4-5)、腕伸肌(頸6)、三頭肌(頸7)、指屈肌(頸8)以及手部肌肉(頸8-胸1)。

十二節胸椎與肋骨相連。脊神經根形成肋間神經,行走於肋骨底部,與肋間肌相連,並與皮節相關聯。約5%的人有退化了的第13肋骨。脊髓正好止于腰1下方。脊髓圓錐是脊髓尖部。圓錐下,腰2至骶5的脊神經根形成馬尾。下腰段脊髓損傷常傷及腰膨大。腰骶脊柱受損都會導致腰骶膨大的損傷。

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  Figure 1. Spinal cord and vertebral levels.
   

綜上所述,脊椎和脊髓節段的水平並非全部一樣。脊髓上端,前二個頸段脊髓大致與前二個頸段脊椎水平相當。但頸3至頸8段脊髓位於頸3至頸7脊椎之間。同樣,在胸段脊髓中,前二個胸段脊髓大致與前二段胸段脊椎水平相當。但胸3至胸12脊髓段位於胸3至胸8之間。腰段脊髓位於胸9至胸11椎骨之間,而骶段位於胸12至腰1椎骨之間。脊髓尖或稱脊髓圓錐位於腰2脊椎水平。腰2以下只有脊神經根,稱為馬尾。

運動和感覺功能檢查

每段脊髓都支配一片皮膚,稱為皮節。皮節可以通過某特定點來測輕觸覺(本體感覺)和針刺覺(疼痛)。受同一脊髓段支配的肌肉稱為肌節,但很少用肌節來檢查,因為每塊肌肉都有多段脊髓支配,而且肌節之間還有重疊。圖2是從ASIA網站上所列的神經檢查手冊中摘出。推薦每個皮節用一特定點來檢查,如圖所示。ASIA神經檢查中指定的肌群大體上太過簡單化了。幾乎每塊肌肉都受二節或以上神經支配。

頸2皮節包括枕部和頸的上半部,而頸3包括下頸部直至鎖骨。頸4皮節位於鎖骨下。手臂的皮節不是很直觀,頸5至胸2皮節在手臂外側由近至遠(頸5外側上臂、頸6橈側手部、和頸7中指),然後在手臂內側由遠到近(頸8尺側手部、胸1內側前臂、胸2內側上臂)。胸3皮節又回到胸部,在乳頭以上。乳頭在胸4中間。肚臍在胸10中間。胸12在骨盆帶之上,而腰1包括骨盆帶和腹股溝。腰2和腰3在大腿前部,而腰4和腰5包括下腿的內外側。骶1覆蓋腳跟和腿中背部。骶2在大腿背部,骶3覆蓋內側臀部,骶4/5覆蓋會陰部。

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圖2. 脊髓感覺和運動分段。美國脊髓損傷學會推薦用這些皮節和肌肉進行檢查。
   

十個肌群代表脊髓的運動功能。ASIA運動評分不包括腹部肌肉(即胸10-11),每節僅一塊肌肉。這樣,即使一個節段會支配其他肌肉,運動評分仍然使用肘屈肌(肱二頭肌)代表頸5、腕伸肌代表頸6、肘伸肌(肱三頭肌)代表頸7、指屈肌代表頸8、以及小指展肌代表胸1。髖屈肌(腰肌)代表腰2、膝伸肌(股四頭肌)代表腰3、踝背屈肌(脛前肌)代表腰4、足母長伸肌代表腰5、踝蹠屈肌(腓腸肌)代表骶1。

肛門檢查在ASIA檢查中是必檢的。如果病人在肛門周圍能感受到輕觸覺或針刺覺、或者能夠進行自主的肛收縮,不管其它結果怎樣,按定義這就是不完全性損傷。嚴格地說,深部直腸感覺不算,但這仍可能是一好的徵象。除非進行了肛門檢查,否則無法進行ASIA分類。

總結來看,脊髓節段對應相應的身體運動和感覺區域。感覺區域稱為皮節,皮節除了四肢外都是比較直接的。在手臂上,頸段皮節頸5至胸1在手臂橈側有近(頸5)至遠(頸6-8),再在手臂內側由遠至近(胸1)排列。在腿部,腰1至腰5皮節有近至遠覆蓋小腿前部,而骶節由遠到近覆蓋小腿背側。

脊髓損傷水平

脊髓損傷的定義在神經學和康復學上是不同的:醫生們對脊髓損傷常有不同的定義。對於同一神經學檢查結果,神經科醫生、物理治療師和外科醫生判斷的損傷水平可能並不一樣。神經科醫生定義的脊髓損傷水平是顯示功能異常的第一個脊髓段水平,而理療師的定義是最靠近“完整”階段的神經水平。這樣,舉例來說,如果一位病患二頭肌功能喪失,神經科醫生會說損傷的運動水平是頸5,而理療師會說運動水平是頸4。許多外科醫生把骨頭的損傷水平作為損傷水平。由於脊髓較短,例如頸6脊髓位於頸5椎體水平,脊椎水平通常較神經水平低,但在脊髓恢復一個水平時二者可以一致。

  • 例如:最常見的頸部脊髓損傷傷及頸4或頸5。假設一位病患頸5椎體爆裂骨折,損傷可能包括頸4脊髓、頸4和頸5椎體之間進出脊管的頸5神經根、甚至在頸5和頸6椎體間出脊管的頸6脊神經根。這樣的損傷可能由於頸5脊髓和脊根受損導致頸5皮節感覺功能喪失和二頭肌肌力減弱。由於脊髓水腫(腫脹),開始時可能三頭肌(頸4)肌力減弱,但可隨時間恢復。由於脊髓損傷,頸5以下的功能也受損。針對上述情況,神經外科或神經科醫生判定是頸5水平。但理療師認為是頸4,因為頸4是最低的“完整”節段。

低段胸椎和脊髓水平: 脊椎和脊髓順著脊柱往下二者差別越來越大,在胸段下部尤其明顯。例如,胸12脊椎損傷可能導致腰2段神經損傷。腰1脊椎損傷僅損害圓錐和骶段脊髓。腰2脊椎損傷可能根本不損害脊髓,僅導致馬尾損傷。

  • 例如:最常見的胸段脊髓損傷常傷及T11和T12脊椎。由於腰1至腰4脊髓段位於胸11和胸12脊椎椎管內,胸12脊椎損傷的病人可能會失去腰2至腰4皮節斷的運動和感覺功能,包括小腿前部往下直到脛中水平。這樣的病人可能會失去髖屈肌、膝伸肌、甚至踝背屈肌功能。骶段功能如肛門感覺和肛門括約肌控制可能會丟失。由於腰膨大灰質損傷,胸11或胸12損傷病人可能會軟癱,因為運動神經元受損。胸12椎體損傷也許會恢復某些腰2的功能,包括髖屈肌功能。

圓錐和馬尾神經損傷:腰1或更低的脊柱損傷會損害稱為圓錐的脊髓尖端、或者是馬尾,“馬尾”是脊神經根,在腰1至骶5椎管中下行,在相應的脊椎水平穿出脊管。腰2至骶5脊神經根在馬尾中。嚴格地說,脊神經根是中樞神經系統外的。但馬尾損傷後運動和感覺功能通常很難恢復,因為圓錐或馬尾損傷可能使脊根內的運動神經元和感覺纖維受損,不能再進入脊髓。

  • 例如:馬尾神經損傷是最常見的腰骶椎受傷的後果。脊根中的運動纖維來自脊髓中的運動神經元。靠近運動神經元的運動神經軸突損傷,可能導致某些運動神經元的損失。脊神經根中的感覺纖維來自脊管外的背根感覺神經節。這些神經元發出軸突周圍神經以及軸突到脊髓。跨越中樞神經系統和周圍神經系統屏障的軸突無法再生。脊根內成纖維細胞可以形成粘連性疤痕,可能引起疼痛,並引起進一步損傷、阻止神經再生。

完全和不完全損傷

多數臨床醫生都會將脊髓損傷分為“完全”或”不完全”損傷。傳統上,“完成”意味著損傷部位或以下無自主運動、也無有意識的感覺功能。然而,這個定義往往難以適用。以下三個例子說明這個傳統上完全和不完全性脊髓損傷定義的不足和模糊之處。

  • 部分保留區:有些人在損傷部位以下幾個節段仍有部分功能,但在這些節段以下沒有運動和感覺功能。這其實是相當普遍的。許多人有部分保留區。 這些人是“完全”還是”不完全”損傷?在什麼水平?
  • 二側的差異:某病人可能一側有部分功能保留,但另一側沒有、或者在不同水平。例如,如果一個人一側損傷是頸4水平,而另一側是胸1水平,這個病人是否是完全損傷?在什麼水平?
  • 功能恢復:某病人在損傷平面以下最初可能沒有功能,但損傷部位以下後來恢復了運動或感覺功能。這位病人是“完整性”脊髓損傷?變成了“完全性”損傷?這不是一個簡單的問題,因為如果某人進行一項臨床試驗,規定需“完全性”脊髓損傷,那麼就必須確定是何時檢查為“完全性”的。

美國脊髓損傷學會(ASIA)建議修改定義,根據是否存在肛門感覺和肛門括約肌收縮來定義是否為“完全性”脊髓損傷。大多數醫生會認為如果一個人低於某一水平沒有任何運動或感覺功能存在,那麼這位病人就是完全性損傷。ASIA將這一標準加上邏輯限制,即如果某位病人存在有一個脊髓水平,低於這個平面就不存在任何神經功能,那麼該病人就歸類為“完全性”損傷。這樣“完全性”脊髓損傷就簡單定義為:代表骶髓最低段(骶4-5)的肛門和會陰區無運動和感覺功能。

決定以骶4-5是否有功能作為是否是“完全性”損傷的定義,解決的不僅是部分保留帶盒外側功能保留的問題,而且還解決了功能恢復的問題。事實證明,極少有骶4/5功能喪失的病人,能有自然恢復這些功能。如圖3所示, 雖然這樣簡化了評估損傷是否是“完全性”的標準,但美國脊髓損傷學會仍決定,運動和感覺水平應該在二側分別表示,並注明部分保留帶。

asia_zone_of_pp.gif  Figure 3. Neurological level, completeness, and zone of partial preservation

損傷部位以下運動和感覺功能確實並不一定意味著沒有軸突有穿過損傷部位。許多醫師將“完全性”脊髓損傷等同於缺乏軸突穿過損傷部位。許多動物和臨床資料表明,多達5-10%的動物或人最初損傷部位以下沒有感覺和自主功能,但後來恢復了某些功能。如果是不完全性損傷,最近的研究表明,通過強化練習和操練,近90%將恢復了獨立行走功能。再生和再髓鞘治療的目標是讓更多的人變成”不完全性”損傷。

脊髓損傷分類

很早以前醫生就已開始使用臨床分級來判定神經損失的程度。最初由斯托克斯曼維爾在二戰前設計,20世紀70年代弗蘭克爾推行開的,原計分辦法將病人分為五類,即無功能(A)、僅感覺功能(B)、某些感覺和運動功能(C)、有用的運動功能(D)和正常(E)。美國脊髓損傷學會殘損分級(AIS)沿用弗蘭克爾分級,但與舊分級相比有幾處重要差別。第一,AIS A的定義是骶4至骶5段運動和感覺功能缺失。第二,AIS B需要保留骶4至骶5的感覺功能。第三,AIS C有一個量化標準:損傷平面以下半數肌肉運動評分為3/5或以下。由於3分表示抗重力,這意味著有一半的肌肉肌力不超過自己重量。

這些變化大大提高了分類的可靠性和一致性。AIS的一種分類繞過前面所說關於“完全性”損傷的的含糊之處,就“完全性”脊髓損傷採取合乎邏輯的定義,即導致某脊髓段平面以下所有自主運動和有意識針刺和輕觸覺喪失的損傷。同樣,要求檢查肛門感覺,使AISA B更加統一。另一方面,現在的分類根據單一的臨床結果,肛門感覺或肛門括約肌自主收縮是否存在。如果沒有進行該項檢查、某些情況如手術不允許檢查、周圍神經損傷、或者其他病情損壞了肛門感覺或運動功能,那麼這個分級就不適用。

原弗蘭克爾分級要求醫師評估下肢功能的作用。這不僅將主觀因素引入分級,而且還忽視頸脊髓損傷患者的手臂和手的功能。為了解決這個問題,ASIA規定,如果超過一半的評估肌肉肌力小於3/5級病人將是一個AIS的C。如果不是,救歸為AIS的D。AIS的E是大致為“正常”,在某種意義上說,運動和感覺評分應該是正常的。然而,這類病人可能有痙攣或強直、協調或平衡問題、或零星的肌無力。這些病人膀胱也可能有問題。ASIA分類系統並不針對這些問題。

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美國脊髓損傷學會殘損分級(AIS) A表示在骶段 S4 - S5 無任何感覺或運動功能保留,為完全性脊髓損傷。

AIS分級B是感覺不完全性損傷,包括骶段 S4- S5在內尚存感覺功能。

AIS分級C是運動不完全性損傷,但半數以上關鍵肌肌力小於 3 級。

AIS分級D也是運動不完全性損傷,但半數以上關鍵肌肌力等於或大於3級。

AIS分級E表示感覺和運動評分“正常”。留意這類病人ASIA分類也為E。

ASIA認定五個不完全性的綜合征。中央脊髓綜合征是上肢肌力減弱重於下肢。布郎-塞卡綜合征反映一側脊髓損傷更大。脊髓前柱綜合征損傷主要在脊髓前束,包括前庭脊髓束。圓錐和馬尾神經綜合征意味著圓錐或脊髓根損傷。

  Figure 4. ASIA Impairment Scale and Clinical Syndromes.  
       

小結

圍繞著脊髓損傷水平、嚴重程度和分類相關的術語存在許多混亂。美國脊髓損傷學會努力去理清這些問題,並對用來描述脊髓損傷的語言進行規範化。現在與脊髓損傷相關的幾乎所有主要組織都已經採納美國脊髓損傷學會(ASIA)的分類方法。這使得世界各地用來描述脊髓損傷結果的術語更加一致。

© Wise Young

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