基于铸型标本人股骨头内动脉的解剖学规律及临床意义*

耿凯龙 唐林峰 邓 伟 王宏宇 刘澒洞 汪丁松 居发新 侯瑞兴

（1 苏州瑞华骨科医院骨科，苏州 215104；2 苏州大学苏州医学院临床学院骨科，苏州 215123；3 宝应县人民医院骨科，扬州 225800；4 扬州大学医学院临床学院骨科，苏州 225009）

股骨头缺血性坏死是临床常见疾病，其致病因素多种多样[1]，但直接原因是各种因素导致的股骨头血供受损[2]，因此明确股骨头的血供来源，并改善股骨头受损的血供是治疗股骨头缺血性坏死的关键。人股骨头血供主要来源于发自旋股内、外侧动脉的上、下及前组支持带动脉[3-4]，目前关于人股骨头外支持带动脉的来源、数量、分布等解剖学规律已较为明确，但对股骨头内血管的解剖特点认识较少，且研究方法主要是灌注脱钙X线扫描、数字减影血管造影、核磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）及微型CT（micro computered tomography，MicroCT）等影像学手段[5-8]，尚未有通过去除骨质直接暴露人股骨头内血管，并在直视下进行研究的方法。本研究通过显微灌注环氧树脂经酸碱腐蚀制备人股骨头内动脉铸型标本，在直视下对人股骨头内滋养动脉解剖学特点进行研究，分析其解剖学规律，旨在为人股骨头内动脉研究提供一种新方法，并为临床上治疗股骨颈骨折、股骨头缺血性坏死等疾病提供血管形态学基础。

1 材料和方法

1.1 标本与器材

25例带髋周血管的新鲜离体人股骨头标本，左侧15例，右侧10例，男性13例，女性12例，年龄（45.2±8.7）岁，由苏州大学解剖学教研室提供。本研究经苏州瑞华骨科医院伦理委员会批准（批准号RX2019003）。

显微镜（镇江市卓创医疗科技公司；AC220V/50Hz）；显微外科操作器械、显微标尺（精度0.05 mm）、宠物留置针（26G）（常州润康科技有限公司）；环氧树脂AB胶（购于东菀市小马新材料科技有限公司）；50% NaOH溶液（NaOH固体由上海麦克林生化科技有限公司提供）；15%盐酸溶液（38% HCl溶液由江苏强盛功能化学股份有限公司提供）；大红色精（南京昊卓材料科技有限公司）。

1.2 实验方法

10倍显微镜下分别在股骨头、颈交界处的12点、7点及3点左右位置解剖出3组支持带动脉[9]，支持带动脉分别插入26G宠物留置针并固定。以适当压力灌注大红色精-环氧树脂铸型剂（环氧树脂A胶与B胶按质量比3∶1混合，加8滴大红色精，搅拌均匀后静置5 min消除气泡备用），灌注完成后将标本放置于30℃环境下24 h，待铸型剂完全凝固后在10倍显微镜下用显微镊剪去除股骨头、颈周围软组织，用50% NaOH溶液腐蚀股骨头软骨面，再用浓度15%盐酸溶液多次逐步腐蚀骨质，注射器冲洗去除骨质碎屑逐步暴露股骨头内动脉，制备人股骨头内动脉铸型标本（图1）。

图1 股骨头盐酸溶液腐蚀第1～8天及冲洗过程显微镜下图，×10.

1.3 观察与测量

50% NaOH溶液腐蚀后，去除股骨头周围软组织，用显微标尺测量各组最粗支滋养动脉的外径，测量位置在各支滋养动脉进入股骨头滋养孔前5 mm以内（图2）。完全暴露股骨头内滋养动脉后，肉眼及显微镜下观察人股骨头内滋养动脉的来源、走行特点、分布规律及数量。

图2 测量各组最粗支滋养动脉入头处的外径，白色箭头示一支滋养动脉入头处的外径是0.45 mm.

1.4 统计学处理

所有测量数据用SPSS 21.0统计学处理软件进行分析。服从正态分布或近似服从正态分布的统计数据采用±s表示。

2 结果

上、下、前3组支持带动脉从滋养孔进入股骨头后直接延续为上、下、前3组滋养动脉主干，3组滋养动脉主干沿皮质下向股骨头中心走行。

根据人股骨头内滋养动脉的来源及形态特点，人股骨头内滋养动脉可分为3个区：滋养动脉主干区、主干动脉网区及终末动脉网区（图3～5）。3组滋养动脉主干组成人股骨头内动脉的滋养动脉主干区，滋养动脉主干进入股骨头后向中央走行，并相互交织吻合组成主干动脉网区，主干动脉网区血管外径与滋养动脉主干外径近似。滋养动脉主干及主干动脉网发出丰富的终末动脉支组成终末动脉网区，分布在股骨头软骨面下方的区域。

图3 人股骨头内滋养动脉铸型标本实物图（A）和图3A虚线框中铸型放大图（B）.

图4 人股骨头内滋养动脉分布。A：人股骨头内滋养动脉铸型标本实物图（正面观），主干动脉网区（白色虚线框）、终末动脉网区（黄色虚线框） ； B：人股骨头内滋养动脉终末动脉网区镜下观（×10，黄色虚线框） ； C：人股骨头内滋养动脉主干动脉网区镜下观（×10，白色虚线框）.

图5 人股骨头内滋养动脉主干区分布图。蓝色箭头：上滋养动脉主干；白色箭头：下滋养动脉主干；红色箭头：前滋养动脉主干。A：人股骨头内滋养动脉铸型标本实物图（上面观） ； B：人股骨头内滋养动脉铸型标本镜下观（×10，上面观） ； C：人股骨头内滋养动脉铸型标本实物图（斜位观）.

人股骨头内共有（9.84±1.12）支滋养动脉主干，其中上滋养动脉主干支数最多、外径最粗。各组滋养动脉主干的支数及各组最粗支滋养动脉主干的外径见表1。

表1 人股骨头各组滋养动脉分支情况及各组滋养动脉最粗支入头处外径[ ±s，（min～max）]

表1 人股骨头各组滋养动脉分支情况及各组滋养动脉最粗支入头处外径[ ±s，（min～max）]

滋养动脉位置动脉支数动脉外径（mm）上滋养动脉组6.04±1.18（3～8）0.56±0.12（0.35～0.90）下滋养动脉组2.64±0.84（1～4）0.44±0.10（0.25～0.75）前滋养动脉组1.16±0.83（0～2）0.20±0.07（0.10～0.40）

3 讨论

股骨头坏死的致病因素较多，总体可分为创伤因素和非创伤因素2大类[10]。虽然股骨头坏死的机制尚不十分明确，但不同病因导致股骨头滋养动脉供血障碍已成为公认的股骨头坏死的原因[11]，因此明确股骨头血供来源及供血模式是预防及治疗股骨头坏死的关键。目前对于人股骨头外动脉的研究报道较多，且较为明确，发自旋股内侧动脉、旋股外侧动脉的支持带动脉是股骨头的直接供血动脉，小凹动脉、股骨干滋养动脉及臀下动脉也是股骨头血供来源的重要组成部分[12-14]。而股骨头内的血管位于致密的骨组织内，暴露难度较大，目前研究相对较少，且研究方法也主要基于影像学。Trueta等[15]对人股骨头标本灌注对比剂，脱钙后用X线扫描，观察到不同来源的动脉在股骨头内逐级分支，并互相交织吻合成网状结构。Boraiah等[6]通过钆增强MRI观察到股骨头内血管相互交联的网状结构。Qiu等[16]采用30%明胶-硫酸钡悬液对离体新鲜人股骨头标本灌注后经MicroCT扫描，构建人股骨头内动脉三维构架图，并对骨内、外动脉的口径、分布等进行量化测量。以上对人股骨头内滋养动脉的研究方法均是基于影像学的间接手段。在对骨内血管的直接研究上，有学者成功制备出猪股骨头内及猪胫骨骨内动脉铸型标本[17-19]，在直视下观察猪股骨头内及猪胫骨骨内动脉的解剖特点。由于血管位于坚硬的骨质内，制备骨内动脉铸型标本难度较大，本研究在总结组织器官内血管铸型制备技术及骨内血管铸型制备技术的基础上[20-21]，通过建立人股骨头内滋养动脉铸型标本，对人股骨头内滋养动脉的来源、走行、分布规律等解剖学特点在肉眼直视下进行观察，同时该方法也为研究人股骨头、肱骨头、手舟骨等骨内动脉提供了一种新途径。

本研究首次构建出人股骨头内滋养动脉铸型标本，根据铸型标本可将人股骨头内滋养动脉分为3个区，即滋养动脉主干区、主干动脉网区、终末动脉网区。上、下、前3组支持带动脉主干发出数支分支，穿滋养孔进入股骨头内直接延续为上、下、前3组滋养动脉主干，组成滋养动脉主干区，可见滋养动脉主干是股骨头的直接主要血供来源，当滋养动脉主干损伤时，股骨头血供将严重受损。通过观察铸型标本可见，各组滋养动脉主干主要分布区域之间存在血管分布较少的“血管空白区”，临床上在治疗股骨颈骨折时若将空心拉力螺钉等内固定材料置入在“血管空白区”将会减少对股骨头血供的进一步破坏。在3组滋养动脉主干中，上组滋养动脉主干支数最多，外径最粗，可见上支持带动脉及上组滋养主干是人股骨头血供的优势动脉。Theron等[22]通过超选择性动脉造影研究也显示上支持带动脉是人股骨头的优势动脉，上支持带动脉的血流障碍是发生股骨头坏死的主要原因。本研究在25例人股骨头标本中有18例可见前支持带动脉存在主干，但口径较为细小，仅10例成功置入留置针灌注，但在灌注其他组支持带动脉时，所有标本前支持带动脉区域均可见有铸型剂溢出。从动脉铸型标本观察，所有标本均存在前组滋养动脉主干，但其支数仅有1支多，入头处外径也较细，入头最粗支外径大约为0.20 mm，有时易误认为是其他组滋养动脉的分支，可见前支持带动脉及前滋养动脉组是人股骨头非主要供血动脉，这与既往所发现的前支持带动脉解剖学特点相一致[23]。

3组滋养动脉主干向股骨头中心走行，并相互吻合成网状结构组成主干动脉网区，主干动脉网区的存在使股骨头内不同来源的血供相互联通成一个整体。当某一组支持带动脉或滋养动脉主干供血受损时，来自其他组的血液便可通过主干动脉网区进行代偿。从铸型标本观察，主干动脉网区也主要由上滋养动脉主干末端组成，而且主干动脉网区血管外径与滋养动脉主干外径近似，即若能保留上支持带动脉-上滋养动脉主干区-主干动脉网区系统便能维持整个股骨头的血供。主干动脉网区发出丰富的终末动脉支，各支滋养动脉主干在走行过程中也发出终末动脉支，发自滋养动脉主干及主干动脉网区的终末动脉支之间相互吻合组成一个整体结构，即终末动脉网区。终末动脉网区分布在股骨头软骨面下方的区域。

恢复股骨头血供是预防股骨头坏死的关键。临床上有学者[24]成功吻合股骨颈骨折患者断裂支持带动脉重建股骨头血供，并且取得了较理想的临床效果。本课题组[25]通过剔除猪股骨头标本头、颈交界处的部分骨质暴露游离出一定长度的股骨头内滋养动脉，成功将猪股骨头外断裂的动脉与猪股骨头内的滋养动脉吻合。故临床上对于支持带动脉在滋养孔处断裂或撕脱的病例，可在滋养孔处去除部分骨质暴露出适当长度的滋养动脉主干与股骨头外支持带动脉吻合，有望恢复股骨头的血供，从而减少股骨颈骨折后股骨头坏死的发生。上支持带动脉组是人股骨头的优势动脉，故应首选吻合上支持带动脉及上滋养动脉，以求最大程度恢复股骨头血供。滋养动脉主干起始处走行位置较为表浅，可通过剔除骨质进行游离，人股骨头上组滋养动脉最粗支外径0.56 mm左右，目前的显微外科技术已能完成吻合，但手术操作空间间隙较深、游离在体股骨头内滋养动脉难度较大、术后护理等仍面临挑战。

综上所述，本研究成功建立了人股骨头内滋养动脉铸型标本，通过动脉铸型标本对人股骨头内滋养动脉的来源、分布、分支、血管外径等解剖学特点进行了总结，将人股骨头内滋养动脉分为滋养动脉主干区、主干动脉网区及终末动脉网区。通过对人股骨头内动脉解剖学特点的研究，可为股骨头缺血性坏死、股骨颈骨折的治疗提供血管形态学参考。同时，通过灌注环氧树脂经酸碱腐蚀建立骨内血管铸型的方法为研究手舟骨、肱骨头等其他骨内血管提供了一种新方法。但本研究尚存在一些不足，如标本数量较少、未同时对人股骨头内静脉及小凹动脉进行研究、人工测量数据存在一定误差等。