椎动脉的解剖变异以及对颈椎手术影响的研究进展

郭春辉 宋文慧

一、椎动脉 (vertebral artery，VA) 正常解剖和标志

VA 在妊娠 5～6 周时由纵向吻合发展而来，连接胚胎期的第 1～7 颈椎节段间动脉。第 5 条和第 6 条颈间动脉退化，而第 7 条持续存在并成为锁骨下动脉，VA 起源于锁骨下动脉。VA 通常发出脊髓、肌肉、脑膜支、脊髓前动脉、四脑室脉络膜支、髓质内侧支和外侧支以及终末支、小脑后下动脉 (posterior inferior cerebellar artery，PICA)[1]。根据经典解剖学教材，VA 分为 4 段。在第 1 段，动脉从锁骨下动脉开始向背走行，直到进入 C6孔。第 2 段位于C6至 C2的横孔内。第 3 段是远端颅外段，短而弯曲。动脉穿过寰椎横突孔 (transverse foramen，TF)，然后向后弯曲，在寰椎侧块后方向内侧弯曲。然后它急转穿过硬脑膜，从而通过枕骨大孔进入颅骨。第 4 段完全位于颅内，当 VA 在脑桥下缘连接形成基底动脉时终止。血管起源部位、走行和分支模式的解剖变异并不常见，且具有特殊的临床意义[2]。

二、椎动脉发育不良 (vertebral artery hypoplasia，VAH) 与椎动脉优势

VA 直径在 3～5 mm 之间。它们在长度、口径和血管路线上表现出极大的差异。约 75% 的受试者存在 VA 不对称，大多数情况下右侧 VA 小于左侧[3]。

VAH 是一种常见的 VA 解剖变异，由于其高发病率，VAH 的临床影响已被评估。有证据表明 VAH 可导致后循环缺血 (posterior circulation ischemia，PCI)，尽管其潜在机制尚不确定。VAH 的颈动脉超声诊断标准如下：(1) VA直径 ＜ 2.5 mm；(2) VA 直径 ＜ 3.0 mm，双侧血管直径长度差 ≥ 1∶1.7；(3) VA 直径 ＜ 3.0 mm，收缩期峰值流速 ＜40 cm / s，阻力指数 ＞ 75。VAH 的诊断至少需要 VAH 的一个超声标准。文献报道的 VAH 患病率在 10.8%～43.5% 之间。这种差异可以归因于种族和方法学因素的研究[4-5]。

椎动脉优势 (vertebral artery dominance，VAD) 是一种常见的 VA 先天性变异，通常定义为两侧 VA 直径存在显著差异。关于 VAD 的标准定义，目前尚无普遍共识。Hong 等[6]在定义 VAD 时采用 VA 直径两侧相差 ≥ 0.3 mm的标准。此外，其它研究采用了当 VA 一侧的直径大于另一侧的至少 30% 时的标准。许多报告表明，左侧 VAD 的比例多于右侧 VAD[7]。

三、V1 段 VA 变异

两条 VA 通常起源于同侧锁骨下动脉，动脉从锁骨下动脉开始向背走行，直到进入 C6孔，构成了 VA 的 V1段。V1 段 VA 的变异主要为 VA 的异常解剖起源。尽管VA 的异常解剖起源很少见，通常无症状，但在进行主动脉上血管开放手术或血管内介入治疗以及其它干预之前，识别它们是至关重要的。此外，左侧椎动脉 (left vertebral artery，LVA) 的直接主动脉起源是 VA 最常见的解剖变异，易导致动脉夹层[8]。根据对文献的回顾，在 6.7% 的病例中观察到 LVA 直接起源于主动脉 (aorta，AA)。在大多数情况下，LVA 出现在左颈总动脉 (left common carotid artery，LCCA) 和左锁骨下动脉 (left subclavian artery，LSA) 之间。V1 段在目前研究中，变异的范围为 2.4%～6.9%[9]。

四、V2 段 VA 的 3 种变异

1.VA 入横突孔水平变异：VA 最常见的入口点是 C6椎体的横突孔 (transverse foramen，TF)，但也有报道称 C4、C5和 C7椎体动脉的入口。Wakao 等[10]观察到 1.1% 的患者进入 C4水平，6.2% 的患者进入 C5水平，1.5% 的患者进入C7水平。Eskander 等[11]在 1.8%、5.6% 和 0.6% 的患者中观察到 C4、C5和 C7水平的进入，Tellioglu 等[12]在 0.45%、1.84% 和 1.84% 的患者中分别观察到。在 Kim 等[13]的研究中，C5椎体的入口点也是最常见的变异，在 74.8% 的所有不寻常 VA 病程中观察到。在这项研究中，C5椎体的动脉入口也是最常见的变异 (占所有患者的 8%)，其次是 C7椎体 (4%) 和 C4椎体 (2%)[14]。

需要指出的是，起源于 AA 异常的 LVA 往往会出现变异和异常入口点。在 Woraputtaporn 等[15]的研究中，78.6% 来自 AA 的 LVA 进入 C5的 TF，其中一个进入 C4的TF。在右侧，在起源模式上未观察到任何偏差，99.2% 的RVA 进入了 C6TF。Li 等[8]的研究中也是如此，在该研究中，只有起源不典型的 LVA 才报告了 C5TF 处蜿蜒路线和异常进入的变化。Tardieu 等[16]认为，所有此类起源的LVA 病例在更中间的过程中上升，并呈现更高的起源点，更容易受伤[2]。

2.中线移位 (midline migration，MM)：MM 是研究中V2 段的另一个变异，它指的是距离颈椎中线较近的 VA。由于血管与中线之间的距离比正常情况下短，因此可能会在手术中受伤。MM 在该区域观察 VA 的走行过程，测量VA 中线与颈椎中线之间的距离。当距离 ＜ 1 cm 时，定义为中线偏移的变化。在 Wang 等[17]的研究中，MM 在颈左侧和右侧的发病率分别为 4.15% 和 3.74%。

前路手术入路用于治疗影响颈椎的各种疾病，包括退行性疾病、创伤、肿瘤、畸形和感染。Smith-Robinson入路可能是应用最广泛的。颈椎间盘切除融合术 (anterior cervical discectomy and fusion，ACDF) 和颈椎前路椎体切除融合术 (anterior cervical corpectomy and fusion，ACCF)通常通过颈椎前路手术进行。VA 在颈椎前路手术中有受伤的风险，因为它靠近手术部位[18]。VA 入横突孔水平变异的情况下，入口下方的血管不受骨骼结构保护，更容易受伤。Eskander 等[11]也将这种变异定义为横突孔外 VA 异常。观察 VA 入横突孔水平变异时，入口下方的操作应更加谨慎，并靠近中线，以避免 VA 受伤。一般来说，大多数前部损伤发生在 C4～6区域。有几个因素可能与这些损伤有关。例如，这个区域往往更容易受到疾病和创伤的影响。此外，在目前的研究中，结果显示 VA 入横突孔水平变异在该区域更为频繁，可能是造成这些损伤的一个可能原因。MM 的变异也与颈椎手术有关。由于动脉更靠近椎骨中线，因此更容易受伤。因此，重要的是术前检测这种变异，并在手术中更加谨慎地进行[17]。

3.VA 高跨：VA 在经过 C1后弓上的凹槽上方之前，有一个穿过 C2的可变路线。动脉可以更向内侧、更向后或更向上走，从而限制了椎弓根螺钉安全插入，这被称为高骑椎动脉 (high-riding vertebral artery，HRVA)。如果 C2峡部厚度 ＜ 5 mm 和 (或) C2内部高度 ＜ 2 mm 和 (或) C2椎弓根宽度 ＜ 4 mm，则视为 HRVA[19]。根据 Wajanavisit等[20]进行的椎弓根定向 CT 扫描 (thinly-sliced pedicularoriented CT，TPCT) 测量，HRVA 的患病率为 16.54%，这与 Madawi 等[21]之前进行的尸体研究一致。Mandel 等[22]报道 HRVA 的患病率在 11.7%～20.0% 之间[20]。考虑到VA 的解剖过程，有两种操作与 VA 损伤相关的解剖变异有关：(1) 在 C1～2经关节螺钉固定期间，HRVA 增加了VA 损伤的风险；(2) 狭窄的 C2椎弓根增加了 C2椎弓根螺钉导致 VA 损伤的风险。据报道，HRVA 和狭窄 C2椎弓根的患病率分别为 14.5%～18.0% 和 9.5%～32.0%[23-24]。Jun等[25]在距椎管外侧边缘 3.5 mm 和 6.0 mm 处检查了矢状位重建 CT 图像。他们的研究结果表明，最安全的螺钉轨迹是通过狭窄峡部的最后部和最内侧部分。如果 HRVA 患者需要融合，可以在该侧使用经椎板螺钉、椎板钩、枢椎峡部螺钉、棘突螺钉固定或使用脊柱术中导航以及机器人辅助置钉，大大降低血管损伤的风险[26-28]。

五、V3 段 VA 变异

V3 段 VA 血管变异有三种类型，包括持续性第一节间动脉 (persistent frst intersegmental artery，PFIA)、C1周围的 VA 开窗 (fenestration of the VA，FA)，以及 VA C1～2节段小脑后下动脉 (posterior inferior cerebellar artery，PICA)分支的起源[29]。PFIA 是一种胚胎血管，主要存在于胚胎早期。然而，在罕见的情况下，PFIA 在成人中持续存在，是一种独特的血管，VA 在离开 C2横孔进入椎管后，在 C1弓下方异常走行，未穿过 C1横孔，进入 C1和 C2椎板之间的硬膜内间隙，沿着脊髓走行。这种 VA 变异通常是由血管造影偶然诊断出来的，在大多数情况下是无症状的[30]。PFIA 可引起神经血管压迫综合征 (neurovascular compression syndromes，NVCs)，如三叉神经痛、面肌痉挛，以及罕见的脊髓病或神经根病，一些学者报道了因椎动脉变异而导致神经脊髓症状出现的病例[30-33]。在第二种类型开窗 VA 中，VA 在 C1～2水平开窗；其中一个像往常一样进入椎管，另一个在 C1弓下方进入椎管，并在 C1弓上方汇合[34]。开窗 VA 使患者容易出现与头颈部血液供应有关的病理状况，可表现出眩晕、头晕或枕部沉重等症状。此外，它们经常与其它血管共存可能威胁中枢神经系统循环的异常，易导致动脉夹层和中风[35]。第三种类型的VA 走行正常，但 PICA 起源于 C1和 C2之间的 VA，并从C1的尾侧进入椎管。合并骨性变异患者 V3 段异常的总发生率为 25.9% (74 / 286)：PFIA 为 17.5%，FA 为 6.6%，PICA 为 1.8%。在无骨性变异的患者中，V3 段异常的总发生率为 2.7% (152 / 5671)：PFIA 为 1.76%，FA 为 0.4%，PICA 为 0.5%。在没有骨性变异的亚洲人群中，V3 段异常的总发生率为 5.8%，而在欧洲和美国人群中，V3 段异常的总发生率分别为 0.8% 和 0.6%[29]。

VA 损伤是上颈椎手术后路手术中一种罕见但潜在的灾难性并发症[1-2]。上颈椎或 V3 段异常可能是意外受伤的潜在原因，也可能会妨碍后路螺钉的安全插入。V3 段血管异常的识别对避免术中医源性损伤非常重要[29]。在V3 段异常中，由于 VA 或其主要分支低于 C1弓，这些异常会造成手术挑战，因为这些异常血管可能在手术中受伤钻孔、攻丝和插入侧块螺钉。因此，当检测到 V3 段异常时，应选择一个更理想的 C1固定入钉点，以避免与VA 损伤。在这些情况下，可以使用五种替代技术 3 来避免 V3 节段损伤。第一种方法是选择上侧块作为 C1后路螺钉置入的替代起点，前提是 C1上侧块的高度足以插入3.5 mm 或 4.0 mm 螺钉。尤其是对于最常见的 V3 节段异常的 PFIA。第二种方法是选择 C1背弓作为放置 C1螺钉的入口点。对于开窗 VA 或早期 PICA 分支的病例，C1后弓可能是最佳的操作切入点。第三种方法涉及 C1～2经关节螺钉固定，以避免损伤 C1后弓下方的异常 VA。然而，足够大的 C2椎弓根和不存在同侧高位 VA 是 C1～2经关节螺钉固定的先决条件。第四种方法是跳过 C1螺钉固定，并将固定水平向近端或远端延伸。最后一项技术是在 C1下外侧块螺钉置入前，将 VA 与 C2神经根一起下移。然而，当它是主要的 VA 时可能是危险的，C1螺钉可能会在术后压迫 VA[34]。

弓状孔 (foramen arcuale，FA) 是在寰椎后弓上代替VA 沟形成的骨突起，又称为骨桥。这是一种解剖学骨性变异，当骨桥存在时，它部分或完全环绕枕下神经、椎静脉丛和 V3 段，因为它离开横孔。弓状孔在文献中被广泛描述，其发病率的首次报告可追溯到 19 世纪。在 Pękala等[36]的最新研究中，完全弓状孔和不完全弓状孔的总体合并患病率分别为 9.1% 和 13.6%。关于偏侧性，神经外科医师应该意识到，如果观察到完全骨桥，在寰椎对侧放置螺钉时应特别注意，因为也存在骨桥的概率为 53.1%(对侧完全骨桥为 31.1%，对侧不完全骨桥为 22.0%)。弓状孔的形成可能会干扰 VA 的正常功能。50% 以上头部旋转发生在寰枢关节，VA 在这一层易受压缩和拉伸。弓状孔的形成可引起眩晕、椎基底神经功能不全、颈痛、肩痛、颈源性头痛等症状[37-38]。寰椎侧块螺钉固定用于治疗寰枢椎不稳，而术前侧位片上对这种异常的精确识别应提醒外科医师避免使用骨桥作为手术的起点。寰椎宽背弓被认为是这种改良螺钉轨迹的最佳指征。VA 通过的骨桥可能被错误地认为是宽背弓，外科医师可能会错误地将螺钉插入骨桥，从而损伤 VA。这种医源性损伤会导致脑卒中，甚至因 VA 血栓形成、栓塞或剥离而死亡。颅 - 椎交界处的外科后路手术，尤其是外侧剥离和减压 C1椎板切除术可能会导致 VA 损伤[39]。

六、V4 段 VA 的变异

V4 段 VA 位于颅内，从枕骨大孔延伸至左、右 VA 吻合形成椎基底动脉，基底动脉形成大脑动脉环的尾部，为后脑提供血液供应，后脑有控制呼吸和心脏功能的中枢。基底动脉的几何形状取决于双侧血管的形态。当双侧血管不对称或其它解剖变异时，基底干有时会从中线弯曲。先前报道的颅内血管解剖变异包括终止于 PICA 的 VA，称为闭锁、开窗、不对称和发育不全。变异的存在与某些病理过程、神经并发症以及后循环区域血管疾病的风险有关[40-41]。

七、总结

医源性 VA 损伤是颈椎手术一种潜在并罕见的严重并发症，了解 VA 的解剖变异及频率并且在术前识别 VA 对手术具有重要意义。处理 VA 损伤的最佳策略就是预防，计算机断层血管造影术 (computed tomographic angiography，CTA)是识别和诊断此类异常的重要工具，当怀疑存在血管变异时，应使用 CTA 来识别，从而避免灾难性的并发症。