脊髓供血系统影像评估及在预防EVAR术后脊髓缺血中的研究进展

李丽丽 张计旺 范丽娟

脊髓供血系统由纵横两套供血系统及复杂的侧支网络构成，多层螺旋CT血管成像（CTA）及MR血管成像（MRA）技术的发展，可以很好地实现脊髓供血系统的可视化。由于主动脉腔内修复（endovascular aortic repair，EVAR）术中存在支架覆盖脊髓的重要供血动脉、低灌注、栓塞等危险因素，脊髓缺血仍然是EVAR术最严重的并发症之一。随着用于EVAR术的一些新设备出现，已开展了一些更广泛、更复杂的手术操作，但这可能会使术后脊髓缺血的发生率更高。影像检查对术前脊髓供血系统的评估及术后脊髓缺血的预防具有重要价值,同时对术后脊髓缺血的定位、定性诊断及EVAR术后并发症随访也有重要作用。

1 脊髓供血系统特点

1.1 组织胚胎学 脊髓主要由直径＞1 mm的中动脉（如肋间动脉或腰动脉等）和直径0.3～1 mm的小动脉（如前、后根髓动脉等）供血。当术中出现脊髓低压、低灌注时，中动脉受神经支配能调整脊髓血流量，小动脉受神经及各种体液影响来调整外周血管阻力和局部血流量并维持脊髓正常灌注压[1]。脊髓供血系统在胚胎6个月时已完全形成，胚胎期从背主动脉发出一系列小血管按一定间隔进入到体节间疏松结缔组织中形成背节间动脉，背节间动脉在颈部两侧纵向吻合形成2条椎动脉，在尾侧发育成肋间动脉或腰动脉，并发出根动脉。胚胎期有30～31对根动脉，位置与椎间孔一致，随后由于神经管与近腹侧的消化管等其他结构在生长发育速度上的差别，使得神经管逐渐向头侧偏移，引起脊髓神经根与根动脉向上斜行，于脊髓前、后动脉汇合处形成“发夹”样外形，发育过程中有许多根动脉变细、消失而不能到达脊髓[2]。

1.2 解剖及变异

1.2.1 脊髓供血系统 纵行供血系统由1条脊髓前动脉和2条脊髓后动脉构成，并通过动脉冠吻合。脊髓前动脉的起源、数量及直径变异较大，多数由2条椎动脉末端发出的左右支汇合而成，沿脊髓前正中裂下行，颈胸段较细，根最大动脉汇入后变粗。2条脊髓后动脉起自椎动脉或小脑下后动脉沿左、右脊神经后根基部下行，并相互有分支吻合。横行供血系统由节段性分布的根动脉构成，来源分为三大组：①锁骨下动脉分支，包括椎动脉，颈升、颈深动脉及上肋间动脉；②主动脉分支，包括肋间及腰动脉；③髂内动脉分支，包括髂腰、骶外侧动脉。根动脉的数量与粗细变异较大，有2～7条前根动脉穿过硬脊膜到达脊髓，成为前根髓动脉；后根髓动脉数量较多且细小，为10～23条。脊髓前、后动脉沿途分别汇入前、后根髓动脉，并与后者发出的上行支及下行支相吻合，其纵向血流是双向的，由于血流方向相反，可能会出现分水岭区域，这些区域正是脊髓缺血好发的区域[3]。

1.2.2 根最大动脉 根最大动脉是较粗大的前根髓动脉，由波兰病理学家Adamkiewicz的名字命名，又称为Adamkiewicz动脉，简称AKA动脉。其是脊髓前动脉水平以下脊髓腹侧的重要或唯一的供血动脉，在纵向长度上维持脊髓血供。AKA动脉的起源高度及起始侧是可变的，起源高度在T6-L2，T8-T12占80%～90%，其中T9、T10最多见，起始侧都是单侧且以左侧多见，占70%～80%；AKA进入椎间孔的水平常常高于相应肋间或腰动脉发自主动脉的水平，这两者不一致的概率大约为18%[4]。AKA动脉的远端与脊髓前动脉形成特征性的“发夹”样弯曲连接，N’da等[5]详细描述了AKA动脉-脊髓前动脉连接的显微解剖特点，并根据其造成术后脊髓缺血风险分类：Ⅰ类，脊髓前动脉在AKA动脉连接点以上水平较细，AKA动脉汇入后明显增粗，称为优势型AKA动脉，EVAR术中覆盖AKA动脉将增加脊髓缺血的风险；Ⅱ类，脊髓前动脉与AKA动脉的上升支直径基本相同，又称非优势型AKA动脉，发生脊髓缺血的风险较低。

1.2.3 脊髓侧支网络 近年来大量的实验研究及临床实践证明了脊髓侧支网络的存在，包括以下3部分：①椎旁侧支，存在于椎管内、硬膜外间隙和椎旁肌肉，它们相互联通并与脊髓的营养动脉相交通。②AKA动脉的侧支供血动脉，指AKA动脉的供血节段动脉中断后有肋间动脉的肌支、左侧胸廓内动脉及胸背后动脉、邻近的肋间或腰动脉可进行侧支供血。③盆腔内侧支网络，指通过髂内动脉维持远端脊髓供血的侧支动脉网络[6-7]。

2 影像学评估

2.1 数字减影血管造影（DSA） 选择性插管的DSA可以提供空间分辨力极佳的高质量的脊髓血管影像，是识别直径为亚毫米至毫米的AKA动脉及其他细小的脊髓供血动脉的金标准。但该方法有创、耗时、操作过程复杂、辐射剂量高，特别是在主动脉疾病病人中有严重并发症，因而很少在临床中应用。

2.2 CTA CTA具有很高的时间和空间分辨力，通过扫描参数的调整，对AKA动脉的显示率高达95%～100%。国内外研究中一般采用120 kV常规管电压，管电流为自动毫安调节，使用高浓度（含碘350或370 mg/mL）、大剂量（1.5或2.0 mL/kg体质量）对比剂，采用高压注射器以高流率（4～5.5 mL/s）经肘静脉团注，兴趣区设置在T7-9椎体水平降主动脉，使用对比剂追踪技术，触发阈值设定为200或250 HU，达阈值后10 s左右开始扫描。AKA是被骨性结构包围的小血管，这一解剖学特征使其在CTA影像中极易受到骨性伪影的影响而降低影像质量及显示率。为克服这一局限性，有研究[8-10]通过采取低管电压（如70、80、100 kV）联合迭代重建或采用锐化滤波核心的滤过反投影技术，实现了提高AKA动脉的显示率及影像质量，同时降低了辐射剂量。因为70 kV扫描获得的有效光子能量在碘的最大吸收范围内，能显著提高血管碘强化，而且锐化的滤波核心能提高血管边缘强化及空间分辨力，因此明显提高了位于骨性结构周围的小动脉的显示率。另有研究[11-12]显示，采用1 024 mm×1 024 mm矩阵和0.25 mm层厚的超高分辨力CT较常规CT能提高AKA动脉的显示率。在图像后处理方面，应用血管后处理软件对图像进行容积再现、最大密度投影及多平面重组，可显示AKA动脉解剖细节及走行，并观察AKA动脉-主动脉的连续性。脊髓前静脉和大前神经根延髓静脉与脊髓前动脉和AKA动脉平行，且脊髓前静脉-大前神经根延髓静脉的连接与脊髓前动脉-AKA动脉的连接有相似的“发夹”样外观，由于CTA扫描延迟时间不够精确，使得动、静脉鉴别困难。研究[13]发现CTA对主动脉夹层病人AKA动脉的检出率及影像质量低于主动脉瘤病人，正是因为CTA扫描延迟时间不够精确，无法鉴别动、静脉。也有研究[14]评估了CTA无法检测到的AKA动脉风险因素，包括肥胖、动脉疾病的风险因素（如代谢综合征、高血压、吸烟等）以及降主动脉动脉瘤、附壁血栓和一般的主动脉疾病，其中肥胖被认为是最重要的风险因素。Yoshioka等[15]对AKA动脉起源的节段动脉闭塞的胸和胸腹主动脉瘤病人进行了64层或320层CT扫描，结果发现在83%的病人中显示出AKA动脉在脊柱周围和胸壁的侧支通路。由此可知，CTA能较好地评估AKA动脉的侧支通路。

另外，CTA作为诊断方法的金标准可用于EVAR术前计划制定和术后监护。术前CTA可以确定动脉瘤的大小和形态、近端和远端附着区。Gozzo等[16]研究显示，EVAR术并发症发生率为16%～30%，并发症包括系统性并发症（如脊髓缺血）及支架相关并发症（如内漏、移位、变形、血栓及感染等），因此需要长期随访，建议随访的时间间隔为1、6和12个月或怀疑有并发症时进行CTA检查。目前随访时可采用区分钙化和对比剂渗漏的非对比采集以及检测大多数内漏的动脉期早期(阈值后12 s)和低流量内漏的延迟期(阈值后120～300 s)影像，而新一代双能量CT扫描技术可以通过从对比增强采集中去除碘成分来获得虚拟平扫影像，从而减少辐射剂量[16]。可见，术后监测可以对早期和晚期并发症进行可靠的评估。

2.3 MRI MRA通过使用快速采集结合对比剂团注技术、专用脊柱线圈、高场强（3.0 T）和相对较高剂量及高弛豫对比剂（如钆贝葡胺）进行成像，并使用硝酸甘油扩张血管，再加上良好的图像后处理技术，大大提高了血管成像的信噪比。有研究[13]显示，相比CTA，MRA对脊髓血管的显示不受血管周围骨性结构及病人肥胖的影响，3.0 T高时间分辨对比增强MRA可以鉴别脊髓动、静脉，对AKA动脉的显示率可达88%，对主动脉夹层病人与主动脉瘤病人的AKA动脉检出率无明显差异。此外，MRA无电离辐射，使用的含钆MR对比剂具有更好的安全性。但MRA扫描时间长，且从病人的安全性及医疗资源和成本方面来看，除了常规的CTA之外，MRA是不必要的，仅适用于CTA上没有明确识别AKA动脉或有碘对比剂禁忌证的病人。

另外，MRI是急性脊髓缺血症状病人急诊成像的首选方法，可以对EVAR术后脊髓缺血损伤做出准确的定性、定位诊断，并且可以随访恢复情况[17]。国外一项关于脊髓缺血的病因、临床症状和影像特征的研究[18]显示，11%的病因为外科主动脉手术或EVAR，MRI影像特征主要包括矢状面T2WI典型的“铅笔状”高信号、横断面“蛇眼征”或“猫头鹰眼征”。此外，MR扩散成像及磁敏感加权成像在脊髓缺血性损伤的早期诊断、治疗和预后中均具有重要价值[19]。

3 脊髓供血系统解剖特点及影像评估预防EVAR术后脊髓缺血的意义

3.1 AKA动脉AKA动脉是脊髓胸腰段的主要供血动脉，保留接受EVAR病人的AKA动脉是非常重要的。若EVAR术中AKA动脉被覆盖，那么无论术前是否行脑脊液引流，脊髓缺血的风险都很高[20]。EVAR术前识别AKA动脉及主动脉-节段动脉-AKA动脉-脊髓前动脉整条连接链的连续性，谨慎选择支架覆盖范围，并进行适当的重建或保留，已被证明可以降低脊髓缺血的风险，同时缩短手术时间[4]。随着开窗和分支EVAR等复杂的血管内修复技术不断发展[21-22]，Plotkin等[23]研究证实在术前影像评估存在有大的优势肋间动脉的病人中保留肋间动脉是可能的,并可以有效预防脊髓缺血。

3.2 侧支网络

3.2.1 椎旁侧支 术中脊髓主要供血动脉血流中断时，椎旁侧支由于灌注压的改变而适应性地生成更多的侧支小动脉，包括已有小动脉的增粗及微动脉的形成[6]。由此保证了在血压足够高的情况下，血液再分布，以维持脊髓灌注压的稳定。特别是在严重动脉粥样硬化的病人中，侧支可能已经形成，EAVR术中覆盖脊髓主要供血动脉，但并不会发生脊髓缺血。分阶段EVAR术使脊髓缺血发生率下降，正是因为第一阶段中节段动脉的损伤激发了椎旁侧支网络的构建，保证了第二阶段手术中脊髓的灌注。EVAR术前选择性栓塞节段动脉也起到同样的作用[24]。术后低体温及使用肌肉松弛剂可以同时减少脊髓和椎旁肌肉的代谢需求，从而减少由于椎旁肌肉中侧支小动脉窃血而导致的脊髓缺血[25]。

3.2.2 AKA动脉的侧支供血动脉 有文献[26]报道，冠状动脉搭桥术后发生脊髓缺血时，在排除了其他术中的危险因素后得出胸廓内动脉是AKA动脉的侧支供应者。国外有研究[27]对223例接受胸主动脉EVAR的病人术前不放置脑脊液引流管，并允许高血压，专注于保留左锁骨下动脉血流，术后脊髓缺血发生率为0。该研究表明了锁骨下动脉、胸廓内动脉作为脊髓供血重要侧支及术前影像评估的重要性。一些研究[28-29]报道，如果在EVAR术中必须封堵AKA动脉的供血节段动脉，保留远端一级的节段动脉，可能会增加AKA动脉的侧支形成可能，降低术后脊髓缺血的风险。节段动脉闭塞的数量比单一某支动脉闭塞更能预测脊髓缺血的风险[30]。另有研究[31]发现支架数量是脊髓缺血的独立危险因素，推测原因是支架数量越多覆盖的节段动脉越多，会增加脊髓缺血的风险。对于胸腹主动脉瘤病人采取分期的EVAR方案，发现术后脊髓缺血的发生率减低，在一期发生脊髓损伤的病例，术后随访表明大多完全恢复，这也是由于一期能保留足够多的节段动脉，并在二期术前形成足够的侧支[32]。Gallis等[33]研究发现EVAR术中覆盖15个以上的节段动脉与脊髓缺血风险增加有关。

3.2.3 盆腔内侧支网络 对于AKA动脉高位起源或长期受损的病人，盆腔内侧支动脉对终末脊髓的血液供应有重要贡献[34]。Morisaki等[35]对1例双侧髂内动脉严重粥样硬化且左侧髂内动脉闭塞的病人进行CT检查，结果发现髂腰动脉增粗，并推测髂腰动脉是脊髓供血的重要盆腔侧支来源。EVAR术后由于单侧或双侧髂内动脉闭塞导致脊髓缺血的发生率达2%～4%[36]。Maier等[34]在EVAR术中通过检测躯体运动及感觉电位发现，功能性闭塞双侧或单侧髂内动脉可以导致间歇性电位减弱或消失，提示有脊髓缺血的发生。有研究[37]发现伴有腔内血栓及髂内动脉严重粥样硬化会增加EVAR术后脊髓缺血的风险，推测原因是EVAR术中血栓或粥样硬化斑块在操作过程中脱落，导致髂内动脉或其他可能的脊髓侧支动脉栓塞。综上，髂内动脉作为脊髓重要供血侧支动脉来源具有一定的重要性。

4 挑战与展望

无创性的脊髓血管成像可以术前明确定位主要的供血动脉，对EVAR术前手术策略的制定及术后脊髓缺血的预防是有益的，但对侧支血管的评估及复杂主动脉疾病病人脊髓血管的评估仍存在很大困难。将来需要更加先进及完善的个体化图像采集和后处理技术以提高脊髓供血系统的成像质量及显示率，以及更多的研究来了解和掌握健康和疾病人群中脊髓供血系统的个体间差异。