椎动脉变异与寰枢椎脱位个性化手术寰枢椎脱位系列讲座（八）

王建华，夏虹

继续教育

椎动脉变异与寰枢椎脱位个性化手术寰枢椎脱位系列讲座（八）

王建华，夏虹

寰枢关节；脱位；椎动脉；畸形；骨板；骨螺丝；内固定器；手术中并发症；手术后并发症；体层摄影术，X线计算机

寰枢椎位于颅颈交界区，该部位的创伤、炎症、肿瘤等常引起寰枢椎脱位，压迫脑干和延髓等高级神经中枢，导致瘫痪甚至死亡的严重后果。由于该区域位置深在，解剖复杂，因此手术治疗寰枢椎脱位一直是脊柱外科的难点。近年来随着现代脊柱外科手术的进步，以及各种前后路新技术的不断涌现，寰枢椎手术在国内许多医院得到开展和普及。但相关神经、血管损伤并发症的临床报道日益增多，引起人们的高度重视［1-4］。在寰枢椎手术的各种并发症中，椎动脉损伤是极为严重的并发症，一旦损伤，轻者引起小脑梗死（图1），重者导致死亡［5-7］。因此，提高对上颈椎椎动脉变异规律的认识，实施个性化手术，对于降低寰枢椎脱位手术风险、减少围手术期并发症、提高手术效果具有重要意义。本文介绍椎动脉的变异规律、术前评估技术、个性化手术策略等，旨在帮助术者正确认识椎动脉变异对寰枢椎手术安全性的影响，进而提高寰枢椎脱位的临床治疗水平。

图1 椎弓根螺钉置钉失误导致双侧椎动脉孔闭塞、小脑梗死

1 椎动脉在颅颈交界区的走行变异及其对寰枢椎脱位手术的影响

椎动脉的走行分为4段：横突孔前段、横突孔段、寰椎后弓段和颅内段［8］。在颅颈交界区，椎动脉出C3横突孔后进入枢椎椎动脉孔，上行一定高度后水平向外拐出，继续上行进入寰椎横突孔，然后绕寰椎侧块后缘向内经寰椎后弓椎动脉沟穿寰枕膜进入枕骨大孔。研究发现，颅颈交界区的骨发育畸形常伴有椎动脉走行变异［9-12］。如寰椎枕骨化患者，其椎动脉可不经寰椎横突孔，直接自寰椎后弓下方进入椎管（图2）。Tokuda等［13］的椎动脉造影结果亦显示，少数椎动脉不经寰椎横突孔及椎动脉沟，而是出C2椎动脉孔后直接从寰椎下方进入椎管（0.7%）；也有椎动脉分为2支，一支正常走行，另1支经C1、C2椎板间进入椎管后上行，与第一支汇合后再形成椎动脉颅内段（1%，图3），或直接形成小脑后下动脉（0.7%）。还有椎动脉在椎动脉沟处膨隆外露，并与其他外周血管形成吻合枝（图4），显露过程中极易受到损伤。

以上变异均对后路手术显露、置钉等操作造成影响。在显露过程中如盲目使用电刀，而未考虑椎动脉分支在C1～C2之间进入椎管及其他椎动脉变异的可能，就有可能切断椎动脉分支，造成难以控制的出血。即使结扎止血成功，也会对颅内血供造成影响，尤其是优势侧椎动脉，一旦损伤或结扎，则很有可能导致小脑梗塞。在实施寰椎后路置钉时也容易伤及椎动脉分支，造成严重后果。因此，对骨发育畸形患者，术前应常规行椎动脉造影检查，通过三维重建，显示椎动脉与椎骨之间的比邻关系，判断有无椎动脉的走行变异情况，一旦发现异常，应采用必要手段对椎动脉加以保护和隔离，规避损伤，提高手术成功率。

2 椎动脉走行孔道变异与寰枢椎后路安全置钉

2.1 寰椎椎动脉沟变异与寰椎后路安全置钉

目前临床常用的寰椎后路螺钉技术有两种，即 Goel-Harms寰椎侧块螺钉技术［14-15］以及Rensenk等［16］、Tan等［17］提出的经寰椎后弓椎弓根螺钉技术。前者是在寰椎后弓下方侧块部位选择进钉点，其优点是可以有效避开椎动脉，但寰枢椎后方有丰富的静脉丛，易损伤出血，影响视野，不利于操作。后者选择寰椎后弓作为入钉点，经过寰椎后弓骨髓腔隙进入寰椎侧块，螺钉全程均在骨道内，有效地避开寰椎后弓上方的椎动脉以及下方的静脉丛，且钉道较长，力学性能更佳，是首选的寰椎后路置钉方式［18-20］。但并非所有患者寰椎后弓的厚度均能容纳3.5 mm螺钉，其有效置钉厚度因受到寰椎后弓上方寰椎椎动脉沟的影响而存在较大变异。

图2 寰椎枕骨化患者椎动脉出枢椎椎动脉孔后直接从寰椎下方进入椎管［13］

图3 椎动脉一支正常走行，另1支经C1、C2椎板间进入椎管后上行，与第一支汇合后再形成椎动脉颅内段［13］

图4 椎动脉在椎动脉沟处膨隆外露，与其他外周血管形成吻合枝

何帆等［21］研究发现，因椎动脉沟的发育差异，寰椎后弓的厚度也有所不同（图5）。临床上可分为3种变异类型：Ⅰ型（普通型），椎动脉沟上方的寰椎后弓厚度＞3.5 mm，可采用经寰椎后弓的置钉方法；Ⅱ型（轻度变异型），寰椎后弓较薄，无法完整容纳3.5 mm螺钉，这时可采用部分经后弓侧块螺钉技术，术中应尽量使用双极电凝控制静脉丛出血；Ⅲ型（重度变异型），由于受椎动脉沟的影响，此类寰椎后弓薄且实心，缺乏髓腔，无法通过螺钉，此时建议采用后弓下方经侧块螺钉方式置入螺钉，或行寰椎后弓椎板钩固定。

术前采用层厚1 mm薄层CT对寰椎后弓进行连续扫描并获取其椎弓图谱，或结合矢状位重建图像测量椎动脉沟下方寰椎后弓高度，即可判断后弓类型，帮助确定合理的手术方式（图6）。我们认为，寰椎置钉一般无需刻意解剖椎动脉，这样反而会增加椎动脉损伤或因刺激导致椎动脉痉挛的风险；采用尽量避开椎动脉的方式置钉，更有利于减少椎动脉损伤几率。术前三维CT重建对于判断寰椎后弓结构的变异也有重要价值，当寰椎后弓存在椎动脉沟环时，椎动脉被包绕在骨性管道中（图7），术者可能被患者后弓宽大的假象所迷惑，此时置钉尤需当心，以免误判而伤及椎动脉。

2.2 枢椎椎动脉沟变异与枢椎后路安全置钉

枢椎椎动脉沟的形态是影响螺钉安全置入的最重要因素［22-23］。解剖学研究发现，椎动脉沟内上方区域的骨质存在一个置钉的安全区间［24］（图8）。为保证安全置钉，螺钉应在安全区域内走行，故一般的置钉原则是以枢椎椎弓根的上壁和内侧壁为参照，遵循“宁上勿下、宁内勿外”的原则，以有效避开椎动脉沟，防止椎动脉损伤。

图5 寰椎后弓分型（根据椎动脉走行处形成压迹的深浅差异所导致的寰椎后弓高度不同来分型）［21］Ⅰ型（普通型）：后弓厚度超过3.5 mm，有髓腔 Ⅱ型（轻度变异型）：后弓厚度＜3.5 mm，髓腔较狭窄 Ⅲ型（重度变异型）：后弓厚度薄，且无髓腔

图6 对寰椎行连续无缝衔接扫描（层厚1 mm），了解寰椎后弓出现层数，判断后弓总厚度，以此明确是否可置入3.5 mm螺钉 该病例寰椎后弓左右均出现4层，故判断其厚度超过4 mm，适合采用经寰椎后弓方式置钉；也可在矢状面重建图像上测量寰椎后弓的高度，判断是否适合置钉

在一项解剖学研究中，我们观察了不同个体枢椎椎动脉沟变异对其安全区间形态的影响，结果发现椎动脉沟的上拐点（球部）距侧块上关节面的垂直距离及距椎弓根内壁的水平距离是决定置钉安全区间的两个关键因素［22］，因而存在4种类型的变异情况（图9［25］），包括Ⅰ型（松散低拐型）、Ⅱ型（紧密高拐型）、Ⅲ型（紧密低拐型）和Ⅳ型（松散高拐型）。Ⅰ型、Ⅲ型均为低拐型，椎动脉沟的拐点位置低，其内上方有足够的空间容纳3.5 mm螺钉，对于此类椎动脉孔变异病例，椎弓根螺钉是首选的置钉方式。Ⅱ、Ⅳ型均为高拐型，或称为高跨型。Ⅳ型椎动脉沟虽然拐点位置较高，但距椎弓根内壁的水平距离较远，其内侧仍有足够的空间容纳3.5 mm螺钉，仍可实施椎弓根螺钉置钉；而Ⅱ型椎动脉沟与椎弓根内壁距离很近，严重挤压了置钉空间，是椎弓根螺钉的置钉禁忌，对于此类病例建议使用椎板螺钉等其他内固定替代方式，以降低上颈椎手术的风险，提高治疗水平。

图7 寰椎后弓椎动脉沟被骨性结构包绕，形成椎动脉沟环

图8 椎弓根螺钉置钉安全区——枢椎椎动脉沟内上方［24］椎弓根螺钉置入时应遵循“宁内勿外，宁上勿下”的原则，以有效避开椎动脉，防止钉道误入椎动脉沟内

3 椎动脉变异术前评估技术

椎动脉变异术前评估内容包括判别椎动脉走行变异，以及评估椎动脉走行孔道变异对置钉安全性的影响。常用技术包括颈椎椎动脉CT造影和寰枢椎连续薄层扫描图谱技术，必要时还可借助3D打印技术打印复合椎动脉的颈椎3D模型，直观观察椎动脉及其孔道的变异情况，判断其对寰枢椎后路手术显露和置钉的影响，从而确定最佳手术方案。

3.1 颈椎椎动脉CT造影技术［26-28］

术前注射血管造影剂，然后对患者实施薄层CT扫描和三维重建，通过专业软件删除无关软组织和血管，仅保留椎动脉及椎骨，就可以充分显示椎动脉在椎动脉孔内各段的走行情况，观察优势椎动脉，判断其对手术显露和操作的潜在风险，以提醒术者加倍注意。

3.2 寰枢椎连续薄层扫描判读技术

我们提出一种基于连续薄层CT扫描的寰枢椎薄层特征图谱法，量化分析椎动脉的走行孔道变异对置钉安全性的影响，有一定的实用价值。在对寰椎实施层厚1 mm的连续薄层扫描之后，根据椎弓根出现的层数来估算椎弓根厚度；同时观察寰椎后弓有无髓腔等，进而判断其后弓类型；还可在最大层面测量虚拟钉道的角度、长度等参数，指导术者正确选择置钉方式。如椎弓根出现的层数达4层以上，说明其椎弓根厚度＞4 mm，适合采用经椎弓根螺钉方式；如果不到3层，则建议采用部分椎弓根侧块螺钉固定；如层数少于2层，呈实心状，则建议行椎弓根下方侧块螺钉方式固定。

图9 根据枢椎椎动脉孔内上方置钉安全区的不同形态对枢椎椎弓根进行分型［25］9AⅠ型（松散低拐型）9BⅡ型（紧密高拐型）9CⅢ型（紧密低拐型）9DⅣ型（松散高拐型）

对枢椎也可采用斜向20°左右、顺枢椎椎弓根方向连续薄层CT扫描的方法获取枢椎椎弓根的特征薄层图谱［29］。通过数层法观察椎动脉孔开始出现在第几层，估算其安全置钉区的参数e值，通过测量椎动脉孔与椎弓根内壁的距离，获得参数a值，然后根据a值、e值大致判断椎弓根螺钉置钉安全区的范围及椎弓根的亚型，从而指导术者采取合理的置钉方法，降低椎动脉损伤的风险。具体判别方法如表1，图10所示。

3.3 3D打印技术

术前将基于患者颈椎CT血管造影获取的DICOM原始数据输入MIMICS软件进行三维重建，获得骨骼模型和血管模型的STL文件，然后导入3D双色打印设备，即可打印出包含椎动脉的颅颈椎双色模型（图11）。这种模型不仅可以清晰展现骨骼的解剖变异情况，而且还能直观显示椎动脉的走行变异，以及其与寰枢椎的解剖关系。

表1 基于椎动脉孔特征型的枢椎椎弓根解剖类型与置钉方式

图10 对枢椎椎弓根方向行连续无缝衔接扫描（层厚1 mm），获得枢椎椎弓根和椎动脉孔的连续扫描图谱 该病例根据两侧枢椎椎动脉孔首次出现在第5层确定e值左侧为5 mm、右侧为5 mm，根据该层椎弓根的测量，确定左侧a值＞4.5 mm、右侧a值＞4.5 mm，两侧均为Ⅰ型，予以实施椎弓根螺钉固定

图11 采用双色技术打印的3D模型

4 椎动脉保护与寰枢椎个性化手术策略

4.1 优势椎动脉优先保护原则

椎动脉两侧明显不对称时，我们称其中较粗的一侧为优势椎动脉。对于寰枢椎后路或前路手术，判断优势椎动脉的位置对于指导手术策略至关重要。手术剥离、显露或置钉过程始终应遵循“优势椎动脉优先保护”的原则，也就是说，应尽可能选择最为安全的措施，最大限度地保护优势椎动脉不受损伤。就置钉方式的选择而言，在非优势侧，可优先选用椎弓根螺钉技术，以获得最佳的力学强度；在优势侧，需酌情避免使用那些可能导致椎动脉损伤的置钉技术，如后路椎弓根螺钉技术、前路逆向椎弓根螺钉技术等，建议采用椎板螺钉技术、椎体螺钉技术等固定方式，以策安全。

4.2 基于保护椎动脉的寰枢椎后路手术策略

术前通过连续薄层CT扫描判断寰枢椎椎动脉的变异类型，然后针对具体类型，采用个性化组合式内固定手术策略，具体方案如图12所示。对Ⅰ型寰椎椎动脉变异采用经椎弓根螺钉，Ⅱ、Ⅲ型变异采用侧块螺钉或部分经寰椎后弓侧块螺钉固定；对Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型枢椎椎动脉变异采用经椎弓根螺钉固定，Ⅱ型变异则建议行枢椎椎板螺钉固定。这样可以针对具体的变异类型和侧别，形成各种安全的混搭固定方式，有助于最大限度地降低置钉风险，提高手术成功率（图13）。

4.3 基于保护椎动脉的寰枢椎前路手术策略

实施经口寰枢椎复位钢板内固定手术时，无论是寰椎还是枢椎置钉，均需考虑椎动脉损伤的风险［30］。寰椎一般采用侧块螺钉固定方式，在保证手术安全性的同时，也可获得足够的固定强度，但螺钉进钉点和螺钉长度均需有所考量：应避免进钉点位置过高，尤其在螺钉穿透侧块较多的情况下，螺钉可能进入寰椎后弓上方的椎动脉沟，造成椎动脉损伤或挤压。如果将进钉点位置稍偏下方，即使有较长螺钉穿透侧块，也无伤及椎动脉之虞。当然，为了追求最佳的寰椎固定效果，也可在透视下使螺钉经寰椎侧块进入寰椎后弓，以获得最佳的固定效果，但这样做有一定的风险。

相比寰椎置钉而言，枢椎置钉方式的选择是重点和难点。一方面，枢椎的固定强度对于维持复位更加重要，另外，枢椎的固定可采用椎体螺钉或逆向经椎弓根固定方式。后者的固定强度优于前者，但实施起来并不容易，且具有一定的风险。我们建议根据术前椎动脉造影确定的优势椎动脉侧别，及薄层CT扫描确定椎动脉孔的变异类型来选择安全的置钉方式［31］。具体方法如图14，15所示。对非优势椎动脉一侧可考虑应用逆向椎弓根螺钉固定；对优势椎动脉侧可根据枢椎椎动脉孔变异的具体情况考虑逆向椎弓根螺钉或椎体螺钉固定：针对Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型椎动脉变异类型，可采用枢椎逆向椎弓根螺钉置钉方式，对Ⅱ型椎动脉孔变异类型，则建议采用较为安全的椎体螺钉固定方式。这样可形成多种混搭式固定方式，既保证手术的安全性，又获得了较为理想的固定强度。

图12 寰枢椎后路个性化手术策略

图13 寰枢椎脱位后路个性化置钉手术病例（男，45岁，寰枢椎脱位伴游离齿状突）寰椎CT和MRI测量后弓高度＞4 mm（Ⅰ型），枢椎薄层扫描显示左侧椎动脉孔Ⅱ型、右侧椎动脉孔Ⅱ型，采用寰椎椎弓根螺钉、枢椎椎板螺钉固定，术后1周X线片检查示寰枢椎脱位复位，CT检查示枢椎椎板螺钉道位置满意

4.4 基于保护椎动脉的数字骨科手术策略

针对儿童病例，以及合并颅颈交界畸形的颅底凹陷症等各类复杂病例，可引入数字骨科技术，将计算机辅助设计-快速成型应用于个性化手术设计，通过3D实物模型观察、模拟手术、个性化手术导航模板辅助置钉（图16）等方式，清晰直观地观察椎动脉走行及其他变异情况，确定椎动脉变异分型，判定手术方式，提高置钉准确性，进一步降低置钉风险。

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图14 经口前路寰枢椎钢板（TARP）复位内固定个性化手术策略

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R684.7，R687.32

A

1674-666X（2016）04-242-10

2016-06-11；

2016-07-13）

（本文编辑：白朝晖）

10.3969/j.issn.1674-666X.2016.04.009

广东省科技计划项目（20120318084）；广东省科技计划项目（2014A040401060）；广州市科技计划项目（1561000281）

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