股骨头颈部血供的研究现状与展望

刘时伟，贾光耀(综述)，梅 炯(审校)

同济大学附属同济医院骨科，上海 200065

股骨头颈部血供的研究现状与展望

刘时伟，贾光耀(综述)，梅 炯(审校)

同济大学附属同济医院骨科，上海 200065

目前国内外主要的解剖学专著、骨科学专著以及相关的教科书中，关于股骨头颈部血供分布的描述，或为示意图，或为二维图，均没有提供有关股骨头颈部骨内和骨外血供分布的三维全景图像。这一方面不利于初学者对该部位血供的学习理解，另一方面也影响临床医师对股骨颈骨折后股骨头血供受损情况的判断及其治疗方法的选择。应用当今先进的影像学技术和计算机图像处理技术，可建立精准的股骨头颈部骨内和骨外血供分布的三维全景图像。有利于探讨不同股骨颈骨折对股骨头血供可能造成的影响，设计对不同类型股骨颈骨折的个体化治疗方案。

股骨头;血供;股骨头坏死

髋部骨折的发生率随着人口平均年龄的增加而增加。其治疗结果至今仍不尽人意，是老年人群患病和死亡的重要原因之一。在美国，每年约有28万人发生髋部骨折(每周大于5 000)，在髋部骨折发生1年内，与其相关的死亡率高达30%。预计到2040年，该人数很可能超过50万，其医疗费用将达到98亿美元［1－3］。在我国有关髋部骨折的发病情况及其对社会和经济的影响尚缺少相关的数据统计，但基于巨大的人口基数和相对缺乏的卫生资源，相应的数据相对美国必将沉重得多。

股骨颈骨折是最常见的髋部骨折。对于无移位的股骨颈骨折进行内固定手术，目前已有较普遍的共识［4］。但对于有移位股骨颈骨折的治疗，尤其是对于60～80岁全身情况较好的患者，其最佳选择仍存在争议［4，26］，尽管如此，但对于股骨颈骨折后股骨头血供的判断及其对骨折愈合和继发股骨头坏死的影响，必定是医师选择治疗方法的首先考虑［5，6］。

因此，股骨颈骨折后股骨头颈部的血供状况，将在股骨颈骨折的临床治疗中起举足轻重的作用。对股骨头颈部血供的研究也一直是骨科医生关注的焦点。

1 髋关节囊外血供研究

髋关节的关节囊较大，从各个方向包绕髋臼、股骨头和股骨颈。髋关节囊外的股骨头血供来源，比较经典的主要有:①股骨头圆韧带内的小凹动脉，提供股骨头凹部的血液循环;②股骨干滋养动脉升支，沿股骨颈进入股骨头;③旋股内、外侧动脉的分支，是股骨头、颈部的重要营养动脉。

早在1743年，William Hunter就对基底动脉环以及上、下干骺端血管的直径和数目进行了解剖学观察。随着研究的深入，人们逐渐认识到旋股内侧动脉是股骨头最主要的滋养动脉，因此了解其解剖走行对于判断骨折引起血供破坏、尤其是避免医源性损伤该血管具有重要的意义［7，8］。Grose 等［9］研究了旋股内侧动脉与臀下动脉及其吻合支血供对股骨头血供的分布，观察发现旋股内侧动脉与臀下动脉吻合后，其吻合支发出的终末血管在后方关节囊下方穿行，沿股骨颈攀升，终止于股骨头外侧的骨骺端。Gautier［10］经股动脉或髂内动脉使用氯二丁烯-乳胶灌注24具尸体标本，对旋股内侧动脉的走行进行了详细的解剖观察，发现旋股内侧动脉的深支在股方肌的近侧缘发出股骨粗隆血管支，再从后方传经闭孔外肌往上走行，往前到达联合腱、闭孔内肌和上孖肌，在上孖肌水平穿过关节囊到达囊内。旋股内侧动脉深支在关节囊的内侧在股骨颈的后上方走行，并于关节滑膜分成2～4分支。Zlotorowicz等［11］也通过血管灌注研究，证实了臀下动脉可通过梨状肌支与旋股内侧动脉形成血管吻合。旋股内侧动脉是股骨头血供最重要的来源，该动脉在关节囊内分为后上方与后下方营养血管，滋养股骨头。

2 股骨头颈部骨内血供研究

髋关节囊外血管分布常用血管灌注-直接观察法，而对于股骨头和股骨颈骨质内部的血供研究，自上世纪五、六十年代以来的半个多世纪中，没有革命性的进展。其中以 Trueta［12］和 Sevitt［13，14］的研究成果最具有代表性。他们的研究以动脉造影X线观察方法，获得了股骨头血管分布的大致信息，证实了股骨头内血管主要由圆韧带血管、外侧骺血管和下内侧的干骺端血管三部分构成。不仅分析了不同血管损伤对股骨头血供的影响，还对股骨颈骨折后股骨头坏死的血供状况进行了细致的观察。

虽然现代医学科技发展日新月异，但由于骨内毛细血管分布丰富、阻力巨大，重叠严重，加上没有有效的方法去除骨骼，对于股骨头颈骨内血供的空间分布，目前仍不能满足临床需求。甚至迄今为止，国内外最经典的解剖学与骨科学的教科书乃至大型专著，均不能提供精确的股骨头内血供的三维分布图。

也有不少研究试图通过现代的影像学技术方法观察股骨头颈部骨内血供分布，通过在动脉中注入对比的造影剂进行CT或MRI成像，以观察股骨头颈部骨内血供的分布情况。目前较为精确的方法是通过动脉注入造影剂钆(Gd)，进行动态的磁共振成像，此方法虽在计算血流参数方面性能卓著，但仍不能有效地提供股骨头内血管的解剖学信息。Boraiah 等［15］采用钆作为造影剂通过 MRI，可获得股骨头内血供分布数据，并且发现股骨头内存在丰富的血管吻合情况，在一侧血管结扎后，另一组血管可以进行部分代偿。

针对股骨颈骨折对股骨头血供造成的破坏，Ehlinger等［16］尝试通过CT造影观察股骨头内血供的变化情况，并将其与股骨粗隆间骨折、正常侧股骨头进行对比，结果只提示股骨颈骨折后股骨头内血流低于正常侧，但在不同类型的股骨颈骨折、股骨颈骨折与粗隆间骨折之间没有产生统计学差异。因此认为采用CT造影的方法不适合进行股骨颈骨折后股骨头血供的评估。也有学者采用DSA方法观察股骨颈骨折后股骨头的血供状况，其临床应用价值还需要更大样本的临床观察研究［25］。

目前股骨颈骨折常用的分型主要依据于骨折的移位程度(Garden分型)与骨折线的形态(Pauwell分型)，这些骨折分型对于判断骨折预后具有一定的意义。虽然无移位的股骨颈骨折发生股骨头坏死以及GardenⅣ型骨折不发生坏死的病例均为小概率事件［17］，但临床上病人的结果出乎医师预计的情况并不少见。根据最近的meta分析显示［17］，股骨颈骨折后股骨头坏死发生率依然不低，有的仍高达17.5%［18］。值得注意的是在这些病例中，已经排除了初期就选择作人工关节置换的患者。可以推测，如果加上这部分初期即作人工关节置换的患者，股骨头坏死的比例还会更高。相对于1941年美国骨科学会(AAOS)对Smith-Petersen钉疗效的总结(愈合率72.9%)［19］，当今疗效并没有跨越性的提高。有研究认为，股骨颈骨折后血肿所致关节囊内压力增高是造成股骨头坏死的重要因素，因而建议在骨折后6小时内行关节囊内穿刺减压以降低股骨头坏死的发生。但该观点尚缺少大样本临床病例和循证医学证据的支持［17，20，21］。从循证医学的角度可以明确的是，骨折移位程度、复位质量与股骨头坏死率有关，而年龄、手术时期、内固定方式等均与坏死率无关［17，22］。也就是说，股骨颈骨折后股骨头是否坏死，其命运在受伤时已基本决定。Toh等［23］研究中，骨折不愈合和股骨头坏死的发生率为13%和11%，而骨折移位，骨质疏松状况，螺钉的分布与螺钉的位置并不影响骨不连和股骨头坏死的发生。预后不良的因素包括患者年龄，分离移位程度，骨折对线情况，而骨折复位的质量最重要［17，23］。

因此，股骨颈骨折后股骨头颈部血供受损情况的判断以及如何最大程度的保留股骨头残留的血供和恢复其受损的血供对于降低股骨颈骨折的并发症将有十分重要的意义。

3 股骨头颈部血供研究的临床意义

如何判断股骨颈骨折后股骨头血供的受损情况?现有的股骨头颈血供的研究结果虽然可以反映股骨头颈血供的大致分布，但不能较直观的反映不同类型的骨折其血供可能受损的部位和程度。如果有一个直观的可视化股骨头颈的三维血供分布图，根据股骨颈骨折移位的部位、方向和程度，则可较准确地判断某一类型骨折可能造成的血管损伤，为个体化判断股骨颈骨折后股骨头的预后打下坚实的基础。

建立股骨头颈骨内的三维血供模型，详细了解股骨头内血供分布规律，就可根据骨折的具体情况，判断骨折后股骨头内残存血供的状况，评估所选择的内固定方法可能对残存血供造成的不利影响。从当今骨科界对股骨颈骨折的手术方式选择来看，对于无移位的股骨颈骨折进行内固定手术一般没有异议。但对于有移位股骨颈骨折的治疗，是选用内固定还是关节置换?尤其是对于60～80岁全身情况较好的患者，仅仅根据患者年龄和骨折是否移位选择治疗方法，这种脱离了骨折本身特点的选择方式，一方面可能给社会医疗资源造成浪费，也可能给患者带来了二次手术的痛苦。其次，股骨头内血供分布有助于把握股骨颈骨折后股骨头内血供破坏的严重程度，进而预测骨坏死的发生或早期即进行干预措施。目前仍无有效地预测股骨头坏死发生的办法。

建立股骨头颈骨内的三维血供模型，可以减少对股骨头内残存血供的医源性损伤，根据骨折后股骨头内血供分布特点，对于不需要切开复位的患者，选择相对安全的区域进行内固定手术;对于需要切开复位的患者，选择何种切口入路，最大限度避免对股骨头残存血供的破坏而使受损的股骨头血供雪上加霜。并可望根据股骨颈骨折特点与残存血供的关系研究，通过一点时间的临床观察，建立能较准确预测股骨头坏死发生概率的数字模型，这对于提高股骨颈骨折治疗的预后具有重要的临床意义。虽然近年来国内也有研究股骨头血供的文献报告，如谢巍等［24］采用羧甲基纤维素水溶液加氧化铅行对新鲜成人标本动脉灌注CT扫描，图像数据经工作站导入Mimics10.01软件，对骨骼和血管表面进行表面显示法(shaded surface display)三维重建，但其研究手段仍较简单，研究内容仍主要限于股骨头外、髋关节周围血供分布，对于股骨头的主要供应血管重点不突出，也没有显示股骨头内的血供分布信息。

股骨头颈内血管分布的三维模型重建，对于科学地评估股骨颈骨折后股骨头血供受损情况，选择合适的治疗方法、手术方式，并早期预测股骨颈骨折后的预后无疑具有重要的临床意义。这也是老年化社会中股骨颈骨折患者日渐增多的情况下，进一步提高对股骨颈骨折的疗效所迫切需要解决的关键科学问题。对于非创伤性股骨头坏死的基础和临床研究也具有重要的参考价值。

［1］ Cooper C，Campion G，Melton LJ.Hip fractures in the elderly:A world-wide projection［J］.Osteoporos int，1992，2(6):28－289.

［2］ Cummings SR，Rubin SM，Black D.The fracture of hip fractures in the United states.Numbers，costs，and potential effects of postmenopausal estrogen［J］.Clin Orthop Relat Res 1990，252(3):163－166.

［3］ Johnell O，Kanis JA.An estimate of the worldwide prevalence，mortalityand disability associated with hip fracture［J］.Osteoporos int 2004，15(11):897 －902.

［4］ Bhandari M，Devereaux PJ，Tornetta P 3rd Swiontkowski MF，et al.Operative management of displaced femoral neck fractures in elderly patients.An international survey［J］.J Bone Joint Surg Am，2005，87(9):2122 －2130.

［5］ 危杰，周力，王满宜.股骨颈骨折术后股骨头缺血性坏死的发生及转归［J］.中华骨科杂志，2005，25(1):1 －6.

［6］ Davidovitch RI，Jordan CJ，Egol KA，et al.Challenges in the treatment of femoral neck fractures in the nonelderly adult［J］.J Trauma ，2010，68(1):236 －242.

［7］ Kalhor M，Beck M，Huff T，et al.Capsular and pericapsular contributions to acetabular and femoral head perfusion［J］.J Bone Joint Surg Am，2009，91(2):409 －418.

［8］ Papadakis SA，Segos D，Kouvaras I，et al.Integrity of posterior retinaculum after displaced femoral neck fractures［J］.Injury ，2009，40(3):277 －279.

［9］ Grose AW，Gardner MJ，Sussmann PS，et al.The surgical anatomy of the blood supply to the femoral head:Description of the anastomosis between the medial femoral circumflex and inferior gluteal arteries at the hip［J］.J Bone Joint Surg Br，2008，90(10):1298 －1303.

［10］ Gautier E，Ganz K，Krugel N，et al.Anatomy of the medial femoral circumflex artery and its surgical implications［J］.J Bone Joint Surg Br，2000;82(5):679 －683.

［11］ Zlotorowicz M，Szczodry M，Czubak J，et al.Anatomy of the medial femoral circumflex artery with respect to the vascularity of the femoral head［J］.J Bone Joint Surg Br，2011，93(11):1471－1474.

［12］ Trueta Jand Harrison M.H.M.The normal vascular anatomy of the femoral head in adult man［J］.J Bone Joint Surg Br，1953，35(3):442－461.

［13］ Sevitt S.Avascular necrosis and revascularization of the femoral head after intracapsular fractures［J］.J Bone Joint Surg Br，1964，46(2):270 －296.

［14］ Sevitt S，Thompson RG.The distribution and anatomoses of arteries supplying the head and neck of the femur［J］.J Bone Joint Surg Br，1965，47(3):560 －573.

［15］ Boraiah S，Dyke JP，Hettrich C，et al.Assessment of vascularity of the femoral head using gadolinium(Gd-DTPA)-enhanced magnetic resonance imaging［J］.J Bone Joint Surg Br，2009，91(1):131－137.

［16］ Ehlinger M，Moser T，Bierry G，et al.Can injection CT scan assess the residual femoral head vascularity after acute neck fracture?［J］.Orthop Traumatol Surg Res，2011，97(4):367－372.

［17］ Wright JG.Evidence－ based orthopaedics:The best answers to clinical questions.1st ed［M］.Philadelpjia:PA.Saunders Elsevier，2009.396 －400.

［18］ Gao YS，Zhu ZH，Chen SB，et al.Injury-to-surgery interval does not affect the osteonecrosis of osteonecrosis of the femoral head:a prospective study in a canine model of femoral neck fractures.［J］.Med Sci Monit.，2012，18(7):259 －264.

［19］ AAOS.Treatment of fractures of the neck of the femur by internal fixation.Report of the Fracture Committee of the American Academy of Orthopaedic Surgeons［J］.J Bone Joint Surg Am，1941，23(2):386 －390.

［20］ Upadhyay A，Jain P，Mishra P，et al.Delayed internal fixation of fractures ofthe neck ofthe femurin young adults.A prospective，randomized study comparing closed and open reduction［J］.J Bone Joint Surg Br，2004，86(7):1035 －1040.

［21］ Maruenda JI，Barrios C，Gomar-SanchoF.Intracapsular hip pressure after femoral neck fracture.［J］.Clin Orthop Relat Res，1997，340(7):172 －180.

［22］ 艾自胜，张长青，刘粤，等.股骨颈骨折内固定术后随访资料的Harris评分分析［J］.中国修复重建外科杂志，2009，23(4);435－439.

［23］ Toh EM，SahniV，Acharya A，etal.Managementof intracapsular femoral neck fractures in the elderly:is it time to rethink our strategy?［J］.Injury，2004，35(2):125 －129.

［24］ 谢巍，周小兵，李靓，等.股骨头血供的三维可视化建模及意义［J］.解剖学杂志，2011，33(1):124－125.

［25］ Xiao J，Yang XJ，Xiao XS.DSA observation of hemodynamic response of femoral head with femoral neck fracture during traction:a pilot study［J］.J Orthop Trauma，2012，26(7):407－413.

［26］ Callaghan JJ，Liu SS，Haidukewych GJ.Subcapital fractures:a changing paradigm［J］.J Bone Joint Surg B，2012，94(11 Suppl):19－21.

Clinical application of the blood supply to the femoral head and neck

Liu Shi-Wei，Jia Guang-Yao，Mei Jiong
Department of Orthopedics，Tongji Hospital，Tongji University，Shanghai200065，China

In terms of distribution of blood supply to the femoral head and neck(FHN)，schematic diagrams or planar graphs are expressed in all classical works and textbooks of anatomy and orthopedics.An exact presentation of intra-and extraosseous blood supply to FHN can not be provided which leads to poor understanding of 3D vasculature.On one hand，it is of disadvantage for new learners to know the real circulation to FNN;on the other hand，it makes against reasonable judgment of the severity of local vessels and logical treatment of femoral neck fractures for orthopedic surgeons.To achieve the accurate 3D vasculature networks of FHN through contemporary techniques of radiography and computer image processing.The computer-aided technique of virtual reality is employed for clinical cases of various femoral neck fractures，and further combined with radiographic and histopathological methods to focus on the damaging effect of various femoral neck fractures on the blood supply to the femoral head，and designing individual and optimal treatment protocols for different femoral neck fractures.

Femoral head;Blood supply;Femoral head necrosis

R 683.42

A

2095-378x(2012)02-0158-04

国家自然科学基金资助项目(81271991)

刘时伟(1986－)，男，湖南籍，硕士在读，研究骨关节创伤.

梅炯，主任医师，博士生导师，研究方向:骨科临床信息化技术、骨肿瘤.E-mail:meijiong@tongji.edu.cn.