椎动脉的走行变异及临床意义
▲ 为防失联点击上方“离床医学”，再点击右上角的“···”，选择设为星标，文章每天自动推送
椎动脉的走行变异及临床意义
椎动脉一般起源于锁骨下动脉,分为4段(V1-V4),在颅内段两条椎动脉汇合形成基底动脉。然而,除了这种典型的描述之外,人体中还可能出现几种解剖学上的变异。虽然在某些情况下,这种变异可能是无症状的,但它们也可能与一些病理状况:如神经系统并发症、手术并发症和发生脑血管疾病的风险增加有关。因此,获得足够的解剖信息对于了解椎动脉的变异是至关重要的。本文将对椎动脉的走行变异及临床意义进行综述,希望有助于临床医师在诊疗过程中对此有一定的识别和判断,提高手术大夫对局部解剖结构的理解,提高对椎动脉走行变异的重视,减少手术并发症的发生。
1 椎动脉的正常解剖、走行及分段
1.1 椎动脉正常解剖及走行
双侧椎动脉起源于双侧锁骨下动脉,而双侧锁骨下动脉的来源不同,左侧从主动脉弓分出,右侧则源于头臂干动脉。椎动脉进入颈椎的第六横突孔,由此开始上升,经过第一横突孔后折向后部,沿着寰椎的侧后部,随后转向内侧,经过寰椎后膜、硬脊膜与蛛网膜,最终进入蛛网膜下腔。越过硬脊膜后,椎动脉分出供给颈髓的脊髓前动脉及脊髓后动脉,并分出供应部分小脑以及第四脑室脉络丛的小脑后下动脉(posterior inferior cerebellar artery, PICA)。进入颅腔后,椎动脉会沿着延髓的腹侧前行至斜坡,在此分出PICA后,两侧椎动脉汇合形成基底动脉,以供应小脑幕下结构,包括中脑、脑桥、延髓以及小脑。基底动脉经过脑桥腹侧的基底动脉沟,到达脑桥的上缘,然后分为两个主要分支即左、右大脑后动脉。在颅外段和颅内段椎动脉中层以及外层的弹性纤维也有所减少,导致其外膜以及中层的厚度均有下降[1]。
1.2 椎动脉分段
椎动脉的分类通常可以被划分为4个部分[2]:V1段,即被公众所熟知的骨外段或横突前段,这部分由椎动脉的发源点至第六颈椎横突孔;V2段,被称为横突段或椎间孔段,位于第六横突孔至第二横突孔之间的部分;V3段定义为寰椎段,范围是从第二颈椎横突孔至椎动脉穿过硬膜的部位,这部分较短且急转弯曲;V4段则被认为是颅内段或硬膜内段,此部分的椎动脉先穿透硬膜和蛛网膜,穿入蛛网膜下腔后与另一支椎动脉汇聚,形成基底动脉。然而,一些作者也开始借鉴神经介入治疗的知识,将椎动脉划分为5个部分[3]:V1段,起源点到C6横突孔;V2段,C6到C2横突孔之间的部分;出了C2横突孔后就变成V3段;从V3段持续向上到达寰枕膜的部分被取名为V4段;最后穿过寰枕膜和硬脑膜进入枕骨大孔,从枕骨大孔到基底动脉之间的部位被称为V5段。值得注意的是,由于V5段的血管没有外膜,所以在实施外科治疗或者血管介入手术治疗的时候,医生需要极其注意这种情况。
2 椎动脉起源异常
2.1 单起源异常
椎动脉起源异常指的是椎动脉的起源点位于锁骨下动脉以外的其他血管,尤其是左侧椎动脉起源的变异,它主要位于左锁骨下动脉和左颈总动脉之间的主动脉弓,并且呈现出不同的走向[4-5]。此外,椎动脉起源于颈总动脉、颈外动脉、头臂干,或与其他的动脉组成共干也是其中的变异之一[6⇓-8]。椎动脉从主动脉弓中垂直分出,无论是血液供应还是冲击力,都比其他血管更有优势。在正常的情况下,这可能会降低因椎动脉血流不足引发的缺血事件,但如果椎动脉发育异常或出现硬化,可能会造成椎动脉狭窄,从而增加夹层或者是动脉瘤破裂的风险[9]。Tudose等[10]进行meta分析发现左侧椎动脉起源于主动脉弓发生率为4.81%,右侧椎动脉起源于主动脉弓、右侧颈总动脉、头臂干动脉比例分别为0.1%、0.1%及0.5%。一篇针对尸体解剖的meta分析提示:左侧椎动脉起源异常较右侧常见,分别为6.7%及0.25%[11]。根据Budhiraja等[12]的研究结果表明,在印度的尸检研究中可以观察到有17.3%的椎动脉起源异常,而在泰国,Woraputaporn等[4]也在尸体上发现了5.3%的同样问题。这给椎动脉起源异常可能受到种族差异的影响提供了依据。对此,大多数科研人员认为椎动脉起源异常是由于胎儿发育过程中背主动脉主干和椎动脉背外侧支的未正常萎缩或闭合所导致,从而使椎动脉异常地从主动脉弓发出。另外,因椎动脉进入颈椎位置的不正常,也是椎动脉起源异常的相关因素之一。有学者发现[13-14]起源异常的椎动脉通常位于比正常椎动脉更高的位置进入横突孔,所以V1段的椎动脉会变得更长和更扭曲,在活动颈部时可能会对不受颈椎横突保护的部分产生伤害,引发严重的脑血流缺血事件。此外,在进行颈部或主动脉弓手术时,也应充分了解椎动脉起源情况,对该部位血管进行全面评估,避免损伤椎动脉[15]。Tsai等[16]研究表明,右椎动脉起源异常与迷走神经型右锁骨下动脉有一定的联系,右锁骨下动脉的异常走行有时会导致食管受压,引起食管受压性吞咽困难。此外, 异常的左椎动脉起源不会影响血液流速,然而可能导致手术并发症以及主动脉弓的血管内病变[17]。
2.2 椎动脉双干起源异常
单支椎动脉双干是指椎动脉在近端有两支,而后汇合成一支上行,在临床比较少见。随着彩色超声技术及头颈CT血管成像(computed tomography angiographics, CTA)及磁共振血管成像(magnetic resonance angiography, MRA)技术提高,此变异也逐渐被认识到[18⇓-20]。双支椎动脉在一侧出现的比率波动在0.295%~0.79%[19,21],左边的两个主干主要来源于主动脉弓和左侧锁骨下动脉,而右侧的双主干通常来自右锁骨下动脉,也可能由右颈总动脉分出一干。双主干的交汇点通常位于C4-C5水平,而且在双主干的内径比较中,内侧分支比外侧分支要大。根据过去的研究,一侧的椎动脉双干与一些脑血管疾病,例如动脉瘤、动静脉肿瘤、动静脉畸形和夹层等有所关联[22-23]。大部分的双干椎动脉并没有明显的症状,一些研究人员针对这些椎动脉进行了血流动态测试,发现了血流动力学的改变[19],这加大了后循环缺血的发生危险,更容易得脑血管疾病。此外,当进行颈动脉支架等介入手术或者靠近椎动脉起始部位的颈椎前路手术等创伤性操作时,了解一侧双干椎动脉的解剖路径能指导治疗方案和操作路径,也有助于避免医源性损伤或者出血。
3 椎动脉进入横突孔的水平异常
通常情况下,椎动脉的颈椎入口是C6横突孔,亦有进入C7、C5、C4和C3横突孔的情况[9,24]。在Matula等[25]采用解剖、血管造影、彩色多普勒等手段,对402例椎动脉的解剖走行进行研究后发现,椎动脉进入C6横突孔发现率为90%,分别有7%和3%病例进入C5和C7横突孔。另有Bruneau等[26]通过磁共振以及CTA成像研究确认,椎动脉按照标准路径进入C6横突孔的比例为93%,非正常水平进入C3、C4、C5、C7横突孔的比例,分别为0.2%、1.0%、5.0%与0.8%。48.6%发生在右侧,51.4%发生在左侧。12.4%为单侧变异,0.8%为双侧变异。在我国对于椎动脉先天性发育异常的研究中[9],在1250例此类病例中发现,横突孔异常穿入的情况在椎动脉先天性发育异常中占比14.88%。在所有的穿入异常的患者中,以单侧穿入异常为主,双侧穿入异常占比13.44%,以左侧穿入异常较为常见。椎动脉的起源变异与椎动脉进入颈椎横突孔水平异常有一定的相关性[27]。既往研究发现[13,28],当椎动脉异常起源时,它进入椎间孔的位置通常会比正常起源的椎动脉高一些。这就意味着未进入横突孔的V1段椎动脉会因此变得更长、更弯曲,而且失去了颈椎横突的保护,所以颈部活动可能导致椎动脉受损,从而可能引发严重的脑缺血症状。在椎动脉进入横突孔之前,它只有颈长肌的保护,骨质结构的保护并不足,由于椎动脉通常较表浅,因此颈椎手术过程中,如果在切割颈长肌的过程中可能会损伤到椎动脉,造成出血或其他一些长期潜在的危险[29]。另外,普通的放射影像检查可能忽视了椎动脉的这种异常,值得注意的是,如果观察到一侧的横突孔比另一侧小,就需要分析这是由于椎动脉的发育异常还是椎动脉并未进入,而是从上面一个横突孔进入。因此,对于需要进行颈椎手术的患者,必须要获取更准确、详尽的椎动脉路径信息,以降低对椎动脉的医源性损伤。需要进一步进行研究了解其发生的频率、变异的种类以及分布情况,这将对手术计划以及手术风险评估有所帮助。
4 椎动脉V3段变异
椎动脉在V3段存在4种不同的变异方式[30]:第一,被标记为“C2节段型椎动脉”或者“持久的第一节段间动脉(Frst intersegmental artery,FIA)”的C2节段型,主要是指椎动脉并没有上升至寰椎横突,反而是在寰椎的后弓下方进入椎管[31-32];第二,被称为开窗型,椎动脉在出了枢椎横突孔后形成两个分支,一个正常流向,另一个通过枢椎和寰椎的椎板进入椎管,并向上汇聚于第一个分支,形成颅内段椎动脉;第三, PICA起源的位置下移,通常PICA应该从椎动脉颅内段开始,在这种变异中,椎动脉在离开枢椎横突孔后立即产生PICA;最后一种是寰椎后弓构成了环绕椎动脉的骨桥。在以上4种变异中,C2节段型椎动脉的发生率为3.2%,开窗型发生率为0.9%,以PICA为终点的比例为1.1%,寰椎后弓的几率为5%,且上述情况在女性中更为普遍[32]。Omotoso等[33]总结了17项研究共涉及10820名患者,发现持续性第一节段间动脉发生率为1.8%, PICA起源于硬膜外椎动脉发生率为1.6%。开窗畸形0.7%。
杨小卫等[34]根据椎动脉 V3段异常发生原因,将该区域内异常椎动脉分为两型:Ⅰ型为骨质异常导致,Ⅱ型为走行异常导致,分别占异常椎动脉的27.60%和72.40%。根据椎动脉被骨质覆盖的程度,又分为半钩环型、钩环型、全骨质内型。根据椎动脉在寰椎后弓上下走行的不同又分为不同类型。从病因学来看,椎动脉 V3段涉及的寰枢椎疾病较复杂,可因创伤、先天发育、炎症、关节退变等情况造成局部解剖的力学关系改变,致使毗邻血管和脊髓受到刺激,导致椎动脉的异常。寰枢椎失稳与椎动脉变异发生率升高有一定的相关性[35]。对MRA中发现这种变异的患者,建议通过头颈部CTA检查明确诊断,因为后者可以同时观察到骨骼结构。术前检查并发现这种变异是必要的,以避免手术过程中出现并发症。另外沟桥的存在对于椎动脉变异及病变的影响也比较大。合并沟桥侧的椎动脉的变异率也较不合并沟桥侧要高,可表现为单纯压迫引起局部狭窄,刺激神经引起椎动脉串珠样狭窄等[36]。
最近一项关于医源性损伤发生率的meta分析揭示了解剖结构异常的患者更容易发生医源性损伤[37]。有学者[38]对需要进行上颈段手术的患者进行椎动脉V3段解剖进行分析,有骨异常患者V3段异常的总发生率为25.9%,无骨异常患者V3段异常的总发生率为2.7%,另外发现无骨异常的亚洲人群V3段异常的总发生率为5.8%,而欧洲和美洲人群分别为0.8%和0.6%。对于在颅颈交界处进行手术,特别是针对颅颈交界后区的钉棒固定技术,在对颈交界肿瘤、创伤以及先天性畸形等问题进行治疗时具有广泛的应用。但在执行寰枢椎后路固定融合手术,或者手术区域正好位于V3段异常血管经过的地方,或者寰椎骨桥的形成可能误导医生对于钉点的判断,都可能会因为忽视此部分的解剖异常而导致意外的伤害和潜在的严重并发症。另外有学者[39]发现存在颅颈交界区畸形患者椎动脉V3段变异总发生率可高达93.3%,双侧髙骑跨椎动脉、永存第一节间动脉在颅颈交界畸形中尤为常见,而双侧髙骑跨椎动脉是后循环梗死的危险因素。关于颈部眩晕,椎动脉 V3段的变异能够影响椎动脉的血液供应。在转动颈部的时候,向对方旋转的椎动脉血液流动速度在患者中比在健康人中下降得更为明显,从而导致椎基底动脉的缺血症状。
5 椎动脉止于PICA变异
椎动脉在进入颅内后,与对侧的椎动脉正常的合并,从而形成了基底动脉。有一部患者可以出现椎动脉终止末端变异,直接进入其主要分支PICA。在常规脑MRA中发现异位血管末端 (PICA-VA)[40],迄今为止只有少数研究报道了这种血管变异的普遍性。这个问题可归因于先天性发育不全和获得性闭塞。在这种情况下,建议进行CTA或者DSA平行解剖扫描来区分这两种情况[41]。同样值得一提的是,在极少数情况下双侧(1.1%)均起源于椎动脉外,位于第一和第二颈椎之间,更常见的是单侧[27]。然而,也有相当罕见的双侧硬膜外异位的病例报道[42]。有学者对PICA-VA进行研究,发现PICA-VA在后循环缺血组的患病率18.7%,而在正常健康对照组发生率为6.3%,大部分PICA-VA测量不符合椎动脉发育不良标准,但与非PICA终止组相比,PICA-VA的内径相对细,流速快,阻力指数高,而基底动脉的直径小,大脑后动脉的内径细,故而提出PICA-VA可能对脑血流动力学有不利影响[43]。Aoyama等[40]的研究也同样发现了PICA-VA的内径较对侧细,同时在年龄上发现小于39岁与大于50岁相对比,PICA-VA的出现率明显下降。一侧发育不全并终止于PICA的椎动脉,容易受到颈椎的压迫,并可能表现出与头部水平旋转相关的同侧椎动脉旋转闭塞综合征[44]。
总之,椎动脉的走行变异在人群中比较常见,可见于起源异常、进行横突孔水平异常、V3段的走行及发育变异、末端终止于PICA。了解这些变异,对于解释走行变异而发生的缺血性疾病有一定的帮助,可增强脊柱外科手术医生对变异椎动脉的了解,减少手术损伤,有助于神经介入医生在手术操作过程中了解椎动脉的走行及变异。