脊柱

人間の脊柱を構成する椎骨は、脊柱の湾曲に対応する様々な身体部位に分けられます。関節を形成する椎骨は、脊柱の部位に応じて命名されます。これらの部位の椎骨は、わずかな違いはあるものの、基本的に同じ構造をしています。これらの部位は、頸椎、胸椎、腰椎、仙骨、尾骨と呼ばれます。頸椎は7個、胸椎は12個、腰椎は5個あります。

椎骨の数は部位によって異なる場合があるが、全体的な数は変わらない。ただし、頸椎の数はめったに変化しない。^{[ 4 ]}頸椎、胸椎、腰椎は独立した骨であり、一般的に非常によく似ている。仙骨と尾骨は通常融合しており、独立して動かすことはできない。2つの特別な椎骨は環椎と軸椎で、頭はその上に乗

典型的な椎骨は2つの部分から構成されています。1つは椎体（または椎体中心）で、腹側（標準的な解剖学的姿勢では前方）に位置し、軸方向の構造荷重を支えます。もう1つは椎弓（神経弓とも呼ばれる）で、背側（または後方）に位置し、肋骨や体幹の骨格筋の関節と固定点を提供します。これら2つが合わさって椎孔を囲み、一連の椎孔が並んで脊柱管を形成します。脊柱管は脊髄を収容する体腔です。小児期の発育過程で脊柱が脊髄よりも大きくなるため、成人期には脊髄はしばしば上部腰椎（L1/L2レベル付近）で終わり、脊柱管の下端（尾側）には、馬の尻尾に似た脊髄神経の束（ラテン語で「馬の尻尾」を意味するcauda equinaと呼ばれる）が収まり、仙骨と尾骨は中心孔を持たずに融合する。

椎弓は、腹側の一対の椎弓根と背側の一対の椎弓板によって形成され、7つの突起（関節突起4つ、横突起2つ、棘突起1つ）を支えている。棘突起は神経棘とも呼ばれる。横突起と棘突起、およびそれらに付随する靭帯は、背筋、脊柱傍筋、および胸腰筋膜の重要な付着部位となる。頸椎および腰椎の棘突起は皮膚を通して触知でき、臨床医学において重要な体表ランドマークとなる。

各椎骨の上下に2対の平面関節面を形成する4つの関節突起は、隣接する椎骨の関節面と関節を形成し、神経弓の薄い部分である椎間関節部によって連結されています。関節面の向きによって、椎骨間の可動範囲が制限されます。各椎弓根の下には、椎間孔と呼ばれる小さな穴（下の椎骨の椎弓根によって囲まれている）があり、そこから脊髄管から出る対応する脊髄神経と後根神経節が通過します。

上から下へ、椎骨は次のようになります。

• 頸椎（首）：7つの椎骨（C1～C7）
• 胸椎（胸部／上背部）：12個の椎骨（T1～T12）
• 腰椎（下背部）：5つの椎骨（L1～L5）
• 仙骨（骨盤部）：5つの（融合した）椎骨（S1～S5）
• 尾骨：4個（3～5個は癒合）の椎骨

脊柱は、人間の二足歩行の進化の結果、いくつかの箇所で湾曲しています。これらの湾曲により、脊柱の強度、柔軟性、衝撃吸収能力が高まり、直立姿勢での体の安定性が向上します。脊柱にかかる負荷が増加すると、湾曲の深さが増し（より湾曲が深くなり）、余分な重量に対応します。そして、重量が取り除かれると、湾曲は元に戻ります。^{[ 11 ]}

上部頸椎は、軸椎（第2頸椎）の歯突起の頂点から始まり、第2胸椎の中央で終わる、前方に凸状に湾曲しています。これはすべての湾曲の中で最も緩やかなものです。この内側に湾曲した部分は、前弯と呼ばれます。

胸椎の湾曲は前方に凹んでおり、第2胸椎の中央から始まり、第12胸椎の中央で終わります。後方で最も突出する点は、第7胸椎の棘突起に相当します。この湾曲は後弯症と呼ばれます。

腰椎の湾曲は男性よりも女性の方が顕著で、最後の胸椎の中央から始まり、仙椎角で終わります。前方に凸状になっており、下位3つの椎骨の凸度は上位2つの椎骨の凸度よりもはるかに大きくなっています。この湾曲は腰椎前弯と呼ばれます。

仙骨の湾曲は仙椎関節から始まり、尾骨の先端で終わる。その凹面は下方および前方に向いており、後弯曲線となる。

胸椎と仙骨の後弯は胎児期から存在するため、一次弯曲と呼ばれます。頸椎と腰椎の弯曲は代償性、または二次性であり、出生後に形成されます。頸椎の弯曲は、乳児が頭を支えられるようになる頃（生後3～4ヶ月）と、座れるようになる頃（生後9ヶ月）に形成されます。腰椎の弯曲は、子供が歩き始める生後12～18ヶ月頃に形成されます。

前面

正面から見ると、椎体の幅は第2頸椎から第1胸椎にかけて増加し、次の3つの椎体ではわずかに減少する。その下では、仙椎角まで再び徐々に幅が増加する。この地点から尾骨の頂点まで急速に減少する。^{[ 12 ]}

後面

脊柱の後ろ側から見ると、正中線上に棘突起が現れる。頸椎部（第2および第7頸椎を除く）では、棘突起は短く、水平で、二分している。胸椎部の上部では斜め下向きに伸び、中央部ではほぼ垂直、下部ではほぼ水平である。腰椎部ではほぼ水平である。棘突起は腰椎部ではかなり間隔が広く、頸椎部では間隔が狭く、胸椎部の中央部では互いに接近している。これらの棘突起の1つが正中線からわずかにずれることがあり、これは脊椎の骨折や変位を示している場合がある。棘突起の両側には、頸椎部と腰椎部では椎弓板によって形成される椎溝があり、浅い。胸椎部では椎弓板と横突起によって形成される椎溝があり、深く広い。これらの溝には背中の深層筋が収まる。棘突起の外側には関節突起があり、さらに外側には横突起がある。胸部では、横突起は後方に位置し、頸部および腰部の同じ突起よりもかなり後方の平面上にある。頸部では、横突起は関節突起の前方、椎弓根の外側、椎間孔の間にある。胸部では、横突起は椎弓根、椎間孔、および関節突起の後方にある。腰部では、横突起は関節突起の前方にあるが、椎間孔の後方にある。^{[ 12 ]}

側面

脊柱の側面は、頸椎および胸椎では関節突起によって、腰椎では横突起によって後面から分離されています。胸椎では、椎体の両側は、肋骨頭との関節面となる関節面によって背面に印されています。さらに後方には、椎間孔があり、これは椎骨切痕の並置によって形成され、楕円形をしており、頸椎および胸椎上部では最も小さく、最後の腰椎に向かって徐々に大きくなります。これらは特殊な脊髄神経を通し、頸椎では横突起の間、胸椎および腰椎では横突起の前方に位置しています。^{[ 12 ]}

脊柱は脊髄を取り囲み、脊髄は各椎骨の中央にある穴から形成される脊柱管の中を通っています。脊髄は中枢神経系の一部であり、神経を供給し、体内の末梢神経系から情報を受け取ります。脊髄は灰白質と白質、そして中心にある空洞である脊柱管から構成されています。各椎骨のすぐそばから脊髄神経が伸びています。脊髄神経は体に交感神経系の支配を与え、そこから伸びる神経が交感神経幹と内臓神経を形成します。

脊柱管は脊柱のさまざまな湾曲に沿っており、頸部や腰部など、最も動きの自由度が高い脊柱の部分では大きく三角形で、動きがより制限される胸部では小さく丸みを帯びています。^{[ 17 ]}脊髄は脊髄円錐と馬尾で終わります。

二分脊椎は、椎弓の閉鎖不全を伴う先天性疾患です。脊髄膜や脊髄がそこから突出することがあり、これを嚢胞性二分脊椎と呼びます。突出を伴わない状態は、潜在性二分脊椎と呼ばれます。場合によっては、すべての椎弓が不完全なままになることもあります。^{[ 18 ]}

もう一つ、まれではあるが先天性疾患としてクリッペル・ファイル症候群があり、これは頸椎のうち2つが癒合する病気である。

脊椎すべり症とは椎骨が前方にずれる状態であり、後方すべり症とは隣接する椎骨に対してある椎体が後方にずれる状態であり、そのずれは脱臼には至らない程度である。

脊椎分離症（椎弓間部欠損とも呼ばれる）は、椎弓の椎弓間部における欠損または骨折のことである。

椎間板ヘルニアは、一般的に「椎間板脱出」と呼ばれ、椎間板の外側の輪（線維輪）に亀裂が生じ、柔らかいゲル状の物質である髄核がヘルニアとして飛び出すことで起こります。

脊柱管狭窄症とは、脊柱管が狭くなる病気で、脊椎のどの部位でも起こり得ますが、胸椎部では比較的まれです。狭窄によって脊柱管が圧迫され、神経障害を引き起こすことがあります。

尾骨の痛みは尾骨痛として知られています。^{[ 19 ]}

脊髄損傷とは、脊髄の機能に一時的または永続的な変化を引き起こす損傷のことです。脊髄損傷は、完全切断、半切断、脊髄中心部損傷、脊髄後部損傷、脊髄前部損傷に分類されます。

椎骨の凹みは、椎体後部の凹みが増大した状態です。側面X線画像やCTおよびMRIスキャンの矢状面で確認できます。凹みは、腫瘤によって椎骨にかかる圧力が増大したことが原因です。脊髄星状細胞腫、上衣腫、神経鞘腫、神経線維腫、軟骨無形成症などの脊髄内腫瘤が椎骨の凹みを引き起こします。^{[ 20 ]}

過度または異常な脊椎湾曲は、脊椎疾患または背部疾患に分類され、以下の異常な湾曲が含まれます。

• 後弯症とは、矢状面における胸椎部の過剰な後弯（凸状）湾曲のことで、過後弯症とも呼ばれます。これにより、いわゆる「猫背」または「老婦人のこぶ」と呼ばれる状態が生じ、これは一般的に骨粗鬆症によって引き起こされる症状です。
• 腰椎前弯症とは、矢状面における腰椎部の過剰な前弯（凹状）湾曲のことで、腰椎過前弯症、または「反り腰」とも呼ばれます。妊娠中は一時的な腰椎前弯症がよく見られます。
• 脊柱側弯症（側弯）は最も一般的な異常弯曲であり、人口の0.5%にみられます。女性に多くみられ、1つまたは複数の椎骨の両側の成長が不均等なために、椎骨が適切に融合しないことが原因である可能性があります^{[ 21 ] [ 22 ]} 。また、喘息や気胸でみられるような肺無気肺（1つまたは複数の肺葉の部分的または完全な虚脱）によっても引き起こされることがあります。
• 脊柱後側弯症とは、脊柱後弯症と脊柱側弯症が合併した状態を指します。

人間の脊柱を構成する個々の椎骨は触診によって確認でき、表面解剖学的情報として利用できます。基準点は椎体の中央から取られます。これにより、腰椎穿刺などの処置をガイドするための解剖学的ランドマークが得られるだけでなく、臓器の位置など、人間の他の解剖学的部位の位置を示すための垂直基準点としても利用できます。

他の動物の椎骨の一般的な構造は、ヒトとほぼ同じです。個々の椎骨は、椎体（体）、椎体の上下から突き出た弓状突起、および椎体や弓状突起から突き出た様々な突起から構成されています。椎体の上部から伸びる弓状突起は神経弓と呼ばれ、魚類、ほとんどの爬虫類、一部の鳥類、一部の恐竜、および尾の長い一部の哺乳類の尾椎では、椎体の下部に血道弓が見られます。椎骨の突起は、構造に剛性を与えたり、肋骨との関節を助けたり、筋肉の付着点として機能したりします。一般的な突起の種類としては、横突起、横突起、側突起、および関節突起（頭側関節突起と尾側関節突起の両方）があります。椎骨の椎体は、構成要素の融合の程度に基づいて分類することができる。テムノスポンディル類では、棘突起、胸椎、椎間椎などの骨はそれぞれ独立した骨化体である。しかし、これらの構成要素が融合している場合、その椎骨はホロスポンディル類に分類される。

椎骨は、椎体の両端の形状によっても説明できます。平らな端を持つ椎体は、哺乳類の椎体のように無凹型です。これらの平らな椎体の端は、圧縮力を支え、分散するのに特に適しています。両凹型椎骨は、両端が凹型の椎体を持っています。この形状は、ほとんどの動きが制限されている魚類によく見られます。両凹型椎体は、完全な脊索と一体化していることが多いです。前凹型椎骨は、前方が凹型で後方が凸型です。カエルや現代の爬虫類に見られます。後凹型椎骨は反対で、前方が凸型で後方が凹型です。サンショウウオや一部の非鳥類恐竜に見られます。異凹型椎骨は、鞍型の関節面を持っています。この種の構造は、首を引っ込めるカメや鳥類に見られる。なぜなら、神経索を過度に伸ばしたり、長軸を中心にねじったりすることなく、広範囲にわたる左右および垂直方向の屈曲運動を可能にするからである。

馬では、アラビア種は椎骨が1つ少なく、肋骨も1対少ないことがある。この異常は、アラビア種と他の品種の馬との間に生まれた子馬では消失する。^{[ 23 ]}

椎骨は脊柱内の位置によって定義されます。頸椎は首の部分にある椎骨です。ナマケモノ属（CholoepusとBradypus）とマナティー属（Trichechus）^{[ 24 ]}を除いて、すべての哺乳類は7つの頸椎を持っています。^{[ 25 ]}他の脊椎動物では、頸椎の数は両生類の1つの椎骨から、ハクチョウの25個、絶滅したプレシオサウルス類のElasmosaurusの76個まで様々です。背椎は首の下部から骨盤の上部まであります。肋骨に付着している背椎は胸椎と呼ばれ、肋骨に付着していない背椎は腰椎と呼ばれます。仙椎は骨盤領域にある椎骨で、両生類では1個、ほとんどの鳥類や現代の爬虫類では2個、哺乳類では3個から5個まであります。複数の仙椎が融合して1つの構造になったものを仙骨と呼びます。仙骨結合は鳥類に見られる同様の融合構造で、仙骨、腰椎、胸椎と尾椎の一部、および骨盤帯から構成されています。尾椎は尾部を構成し、最後の数個は鳥類では尾骨骨端に、チンパンジー（およびヒト）では尾骨に融合することがあります。

肉鰭類の椎骨は、3つの独立した骨要素から構成されている。椎弓は脊髄を取り囲み、他のほとんどの脊椎動物に見られるものとほぼ同じ形状をしている。椎弓のすぐ下には、脊索の上面を保護する小さな板状の側椎体があり、その下には、脊索の下縁を保護するより大きな弓状の椎間体がある。これらの構造は両方とも、単一の円筒形の軟骨塊の中に埋め込まれている。同様の構造は原始的な迷歯類にも見られたが、爬虫類（ひいては哺乳類や鳥類）へと進化する過程で、椎間体は拡大した側椎体に部分的または完全に置き換わり、それが骨性の椎体となった。^{[ 26 ]}条鰭類の ほとんど、すなわちすべての硬骨魚類では、これら 2 つの構造は融合し、哺乳類の椎体に表面上似た固い骨の中に埋め込まれている。現生の両生類では、椎弓の下に円筒形の骨があるだけで、初期の四足動物に存在した別々の要素の痕跡はない。^{[ 26 ]}

サメなどの軟骨魚類では、椎骨は2本の軟骨管から構成されています。上側の管は椎弓から形成されますが、椎骨間の隙間を埋める追加の軟骨構造も含まれており、脊髄をほぼ連続した鞘で包み込んでいます。下側の管は脊索を取り囲んでおり、複雑な構造をしており、多くの場合、複数の石灰化層が含まれています。^{[ 26 ]}

ヤツメウナギには椎弓はあるが、高等脊椎動物に見られるような椎体とは全く似ていない。椎弓も不連続で、体のほとんどの部分では脊髄の周りの弓状の軟骨の別々の断片から成り、尾部では上下に長い軟骨の帯に変わる。ヌタウナギには真の脊柱がなく、そのため厳密には脊椎動物とはみなされないが、尾部に小さな神経弓がいくつか存在する。^{[ 26 ]}

ヒトの椎骨の一般的な構造は、他の哺乳類、爬虫類、鳥類（羊膜類）に見られるものとかなり典型的です。ただし、椎体の形状は、グループによって多少異なります。ヒトや他の哺乳類では、通常、上面と下面は平らですが、爬虫類では、前面に凹状のソケットがあり、そこに次の椎体の拡張した凸面がはまります。しかし、これらのパターンも一般的なものであり、単一の種内でも、脊椎の長さに沿って椎骨の形状に変化がある場合があります。珍しい変化としては、鳥類の頸椎間の鞍状のソケットや、ヤモリやムカシトカゲの椎体の中央を走る狭い中空の管があり、脊索の名残があることなどが挙げられます。^{[ 26 ]}

爬虫類は、隣接する椎骨の間にある小さな三日月形の骨要素である原始的な椎間骨を保持していることが多い。同様の構造は、哺乳類の尾椎にもよく見られる。尾では、これらは脊柱の基部の下に付着し、筋肉を支えるのに役立つ血道弓と呼ばれる山形骨に付着している。これらの後者の骨は、おそらく魚の腹側肋骨と相同である。爬虫類の脊柱の椎骨の数は非常に多様で、ヘビの種類によっては数百個になることもある。^{[ 26 ]}

鳥類では、頸椎の数は様々で、頸椎は脊椎の中で唯一真に柔軟な部分を形成することが多い。胸椎は部分的に融合しており、飛行中に翼を支えるしっかりとした支柱となる。仙椎は腰椎、および一部の胸椎と尾椎と融合して単一の構造である仙骨を形成しており、そのため哺乳類の仙骨よりも相対的に長い。現生の鳥類では、残りの尾椎はさらに融合して尾羽の付着部となる尾骨骨を形成している。 ^{[ 26 ]}

尾を除けば、哺乳類の椎骨の数は概ね一定である。頸椎はほぼ常に7個（ナマケモノやマナティーは数少ない例外）あり、その後に肋骨の数に応じて胸椎と腰椎に分かれた約20個の椎骨が続く。仙骨には通常3～5個の椎骨があり、尾椎は最大50個にも及ぶ。^{[ 26 ]}

恐竜の脊柱は、頸椎（首）、背椎（背中）、仙椎（腰）、尾椎（尾）から構成されています。竜盤類恐竜の椎骨には、側腔と呼ばれる特徴が見られることがあります。側腔は椎骨の側面に空洞があり、穴が開いて椎骨内部の気室への入り口となっています。これにより、強度を損なうことなく骨の重量を軽減することができました。これらの側腔には気嚢が満たされており、さらに重量が軽減されていました。既知の陸上脊椎動物の中で最大である竜脚類恐竜では、側腔と気嚢によって、場合によっては1トン以上も体重が軽減されたと考えられています。これは、体長が30メートルを超える動物にとって、非常に便利な進化上の適応でした。多くのハドロサウルス類や獣脚類の恐竜では、尾椎は骨化した腱によって補強されていた。3つ以上の仙椎が骨盤と関連して存在することは、恐竜の特徴の一つである。後頭顆は、恐竜の頭蓋骨の後部にある構造で、第一頸椎と関節を形成する。^{[ 27 ]}