一般認為腰椎間盤突出引起腰腿痛有三個方面的機制。
機械壓迫機制
突出的椎間盤對神經根、馬尾神經、硬脊膜等產生壓迫，使其靜脈回流受阻，毛細血管血流減少，影響神經根的營養，進一步增加水腫，從而增加了神經根對疼痛的敏感性，這是引起腰腿痛的主要原因。但隨著研究的深入，已發現這一觀念並不能解釋所有臨床表現有些患者在影像學資料上可見椎間盤突出嚴重，壓迫明顯，而臨床症狀輕微。大量研究表明神經根機械壓迫並不是腰腿痛的唯一原因。
炎性反應機制
在手術中常可發現神經根炎性充血水腫。原因在於破裂的椎間盤會釋放出許多化學刺激性物質，導致受累的神經根或脊神經節發生炎症反應。此時神經根對疼痛敏感度增加，即使沒有突出髓核的直接壓迫，也會出現腰腿痛的症狀。
神經體液機制
生物化學物質和神經肽在疼痛感受中起著重要作用。背根神經節是機體內多種神經肽的製造場所和輸送站，椎間盤纖維環、後縱韌帶、關節囊部位富含神經肽。損傷時神經肽類物質釋放，可直接刺激周圍的感受器引發疼痛。
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