正常脊柱只有生理性前凸和生理性後凸,而無任何側凸,所以側凸超過20°,則有臨床意義。各種不同原因引起的脊柱側凸各有其不同病理特點,但脊柱側凸的基本變化則大致相同。
(一)脊柱側向彎曲畸形
這是脊柱側凸的主要變化,首先出現的某一部位彎曲稱為主要曲線,也即是原發曲線。主要曲線的上下可出現相反方向的曲線,稱為代償性曲線,也稱為繼發性曲線或次要曲線。常見的主要曲線有頸胸曲線、胸椎曲線、胸腰曲線和腰椎曲線。主要曲線通常只有一個,但也可同時出現兩個主要曲線,如雙胸曲線或胸椎與腰椎雙主要曲線,兩曲線的大小可相似,但方向相反。不論何種曲線,在曲線的範圍內的椎間隙總是凹側變窄,凸側變寬,尤以頂端即最凸處最寬。
(二)脊柱的結構性變化
在早期,除一些先天性畸形外,脊椎很少會出現結構性改變。側凸畸形在脊柱屈向凸側時,可以消失或減輕。隨著側凸的持續存在,主要曲線首先逐漸出現結構性變化,而側屈活動時,畸形也不在消失。次要曲線一般不出現結構性變化,但至後期,也可出現結構性改變,使畸形變得僵硬。
脊柱的旋轉畸形是結構性變化的重要方面,也是區分結構性彎曲和非結構性彎曲的主要依據之一。由於旋轉,椎體轉向凸側,棘突隨之偏離中線而轉向凹側,並隨發展而向凹側偏斜。在生長發育過程中,凹側的椎體、椎弓根和椎板發育均差,椎體變成楔形,以頂端尤甚。椎弓根變短變狹,椎板變小,椎板和棘突明顯傾斜,使脊椎的旋轉更為嚴重,而旋轉也使凹側的關節突將在狹窄但厚而硬的椎板間受壓,關節突也發育差,早期就可發生軟骨的退行性變,日後甚至有自發性融合。
(三)軟組織變化
隨著側凸畸形的持續存在,凹側的軟組織將發生攣縮而增厚,形成影響畸形矯正的一個重要因素。凸側則相反,軟組織被牽伸變長。這種變化以脊椎與椎間盤之間,脊椎與肋間的韌帶更為明顯。內在和外在的肌肉也相應地發生變化。
(四)肋骨與胸廓畸形
由於胸椎和肋骨互相形成關節,所以當脊柱有側凸和旋轉畸形時,必然造成肋骨與胸廓畸形。通常,凸側的肋骨隨脊柱轉向後方,方向垂直,呈扇狀散開,相互分離。肋骨角的角度也新增,可大於90°,使後胸壁形成一條脊狀隆起,有如老式刮胡刀,故稱“剃刀背畸形”,病人前屈時更為明顯。凹側的肋骨則隨脊椎轉向前方,方向水准比特,互相擠在一起,使該側胸壁向前凸出。這種胸廓畸形可使胸腔容量减少。畸形愈重,容量愈小。
(五)對內臟的影響
脊柱與胸廓畸形不僅使胸腔容量變小,胸廓的活動度减少,也可使臟器變比特,發育不良,其生理功能也受影響。凸側的胸內臟器,尤其是肺將受壓,發育减少,肺活量也减少,甚至發生肺不張。右心則肥大,心臟向下移位,因而造成肺高壓和右心衰竭;在中年或較年輕時就可發生。此外,主動脈、食道也隨之而發生變比特。腹腔內臟器也可因腹腔容量小而受壓,向盆腔內移位。畸形越嚴重,臟器及其功能的影響也越大。
(六)對脊髓與神經根影響
由於側凸畸形屬慢性進展,所以一般不影響脊髓和神經根功能。但畸形嚴重時凹側曲線頂端處的椎弓根可壓迫移位的脊髓而造成癱瘓。對於嚴重畸形,如先天性畸形,神經纖維瘤病等均可影響神經。年齡較大的側凸病人,可由於關節突的退行性變和邊緣骨贅增生,使椎間孔變小,椎板和黃韌帶增厚更可使之變小,從而壓迫神經根,產生根性神經痛。通常為單側性,站立或行走時加重,坐下或平臥可消失。直接因脊柱側凸而壓迫神經根,引起疼痛,則極少見。嚴重腰痛多因其它原因,很少是由於脊柱側凸本身的直接因素。側凸引起的椎管變形可導致椎管狹窄,產生類似椎管狹窄症所引起的間歇性跛行症狀,從輕微的神經根症狀,直至頑固性疼痛,以及括約肌和性功能障礙。