正常人颈椎伸屈运动时,脊髓的体积是不变的,但脊髓的形态和在椎管内的位置是变化的。颈椎由屈曲向后伸转变时,脊髓在颈椎管内逐渐贴近椎管前壁。脊髓的长度在屈曲时将伸长,后伸时将缩短,同时脊髓的横截面也会随之变化,前屈时拉长变细,后伸时折叠变粗,但因变化幅度较小且有硬膜囊的缓冲间隙而影响不大,同时脊髓也不会因椎管生理性动态矢径的改变而受压。颈椎病的发生则是颈椎病患者椎管内的退变结构长期对脊髓形成慢性脊髓损伤的结果。
颈椎管容积并非恒定不变,已经证明在伸屈条件下颈椎椎管大小有变化,在不同的颈椎曲度下其形态、矢径也随之发生变化。这种变化在生理条件下与黄韧带伸缩和椎间盘的突出有密切关系。在颈椎屈曲位时,颈椎椎管变长,矢径增宽,椎板间隙扩大,黄韧带拉伸变薄,黄韧带在椎管后方并不皱折进入椎管。而伸展位时,颈椎椎管短缩,矢径变窄,黄韧带缩短、增厚,退变后其弹性降低,易折曲而突入椎管,最厚处可占据椎管矢径的1/4-1/2。椎间盘在颈椎伸、屈活动中,与中立位比较其突出程度均会加重。因为主动前屈时髓核内压有明显的增高,椎间隙的内压应力加大,髓核易向后推移后伸位时变性、退变的纤维环松弛,使纤维环和髓核易向后突出。黄韧带突入椎管和颈椎间盘的突出都可导致颈椎管有效容积的减小,而且后伸位时,两个因素相叠加使椎管容积更小,脊髓受压更重。后伸位颈椎椎管狭窄程度增加率明显高于前屈位。同时,颈椎在伸屈过程中伴有脊髓、硬膜囊等结构的变化。硬膜囊的矢径在某种意义上就反映了椎管的矢径。颈椎在正常生理范围内的伸屈运动,在一定限度内硬膜囊及脊髓有相应的缓冲空间,一般认为,颈椎椎管矢径正常者即使出现明显的退行性改变也可能由于存在足够的缓冲间隙而不产生临床症状或症状较轻。而颈椎退变后或发育性椎管狭窄者,其椎管缓冲间隙相对较小,在此基础上则很容易造成脊髓受压。Homels.et.al发现C2-C7节段在由过屈位向过伸位转变时,椎管容积平均改变约为1.9ml,随着颈椎由过屈位向过伸位转变时,椎管容积逐渐减小,且成一线性减小趋势。颈椎屈伸角度改变20°可致椎管容积变化约为1ml。并且颈椎侧屈时,椎管容积也是减小的,但其改变没有在过屈过伸位时的容积改变明显。Sohn.et.al研究发现,颈椎椎间孔的大小主要取决于椎间盘的高度以及颈椎的曲度,椎间隙高度丢失与椎间孔高度、宽度及面积之间存在多元线性相关关系,随着椎间盘逐步退变其高度逐步丢失,相应节段椎间孔高度、宽度及面积相应减小。颈椎生理曲度在前凸角度加大时椎管容积是减小的,在曲度变直或过屈后凸时容积虽然可以增加,能减轻颈椎管的狭窄,但其是一种非生理性体位,持久前屈必然会促使或加重颈椎病的发生,甚至脊髓损伤`一。伴随颈椎后凸成角的增加,脊髓内张力也相应增加,脊柱后凸节段的脊髓受到来自前方的压迫导致脊髓的腹侧血管分布减少,出现功能障碍。近年来,恢复和维持正常的颈椎生理曲度越来越受到骨科医师的重视。椎间高度和生理曲度的恢复是维持正常颈椎生物力学的基础,对防止邻近节段乃至整个颈椎的进一步退变有积极作用。早期的生理曲度改变可以通过牵引锻炼来纠正。