探讨盆腔筋膜胚胎发育过程,提高对盆腔筋膜结构层次的认识,为直肠癌的外科治疗和影像学诊断提供理论支持。
以"胚胎学""盆腔筋膜""直肠系膜"为关键词在万方数据、PubMed数据库查阅1908年6月—2015年6月发表的与直肠筋膜胚胎学研究相关文献,进行汇总分析。
盆腔筋膜的胚胎学发育经过间充质期、结缔组织形成期和脂肪组织形成期3个时期逐渐形成完整的环形筋膜结构,以直肠固有筋膜包绕的直肠与直肠系膜构成内层,以盆腔壁层筋膜及前方的Denonvilliers筋膜构成外层,与成人解剖研究中的环形筋膜结构相符。
盆腔筋膜的胚胎学研究进一步证实了盆腔筋膜的环形分布理论,为直肠癌影像学诊断及外科治疗提供了理论支持。
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1982年Heald教授提出全直肠系膜切除术的概念,引起相关专业领域对盆腔筋膜的重视。盆腔筋膜主要由直肠固有筋膜、骶前筋膜及Denonvilliers筋膜构成,直肠固有筋膜包裹直肠系膜构成环形结构的内层,骶前筋膜向前延续于Denonvilliers筋膜共同构成环形结构的外层。目前,在盆腔筋膜的研究中,对筋膜的命名、层次的划分一直争议不断;原因主要是大多研究是针对成人骨盆的解剖学研究,而对盆腔筋膜胚胎学研究较少,在国内这方面的研究更是空白[1,2]。由于解剖技术、标本质量甚至对于筋膜的认识、定义不同,导致研究者有不同的判断,致使目前对盆腔筋膜的命名与理解千差万别。了解盆腔筋膜的结构与层次,对直肠癌的影像学诊断与手术治疗有着重要的指导意义[3]。本文拟通过系统性分析有关盆腔筋膜胚胎学的研究成果,从而提高对盆腔筋膜结构层次的正确认识,为直肠癌的外科治疗和影像学诊断提供帮助。
在胚胎第3周末,后肠末端膨大与前方的尿囊相通,形成泄殖腔,其尾端被外胚层来源的泄殖腔膜所封闭,与体外相隔。妊娠5周时,中胚层来源的尿直肠隔将泄殖腔分隔为腹侧的初级泌尿生殖窦和背侧的肛门、直肠的前后两部分。随着尿直肠隔的不断下降,其与尾端的泄殖腔膜融合,形成将来的会阴部,同时泄殖腔膜被分为前方的尿生殖窦膜及后方的肛膜,其后肛膜破裂发展为原始肛管[4],至此直肠肛管形成。进一步研究发现,直肠的平滑肌层、肛门内括约肌、肛管均起源于内胚层,肛门外括约肌、肛提肌则起源于中胚层[5]。
直肠周围结缔组织构成了直肠周围的封套结构,由腹膜返折水平延续至耻骨直肠肌水平,成人这一区域被称为直肠系膜。直肠系膜所在的区域,在胚胎9周时由疏松的间充质填充,在其内部可观察到直肠上动脉的终末支、神经、早期淋巴组织;于胚胎16周时,间充质组织的外侧出现致密结缔组织形成的直肠固有筋膜[6],此区域逐渐被直肠固有筋膜包裹;21周后其内的疏松结缔组织被脂肪组织所替代,形成直肠系膜。
在胚胎3~4周,神经管两侧的神经嵴形成,进而形成外周神经系统;在9周时可于直肠周围见到早期的神经纤维;在21周时则可看到成形的盆腔植物神经系统。而原始心血管系统形成并开始血液循环是在胚胎第3周末,在第9周时可以看到直肠系膜内的直肠上动脉的终末支。
Fritsch[6]通过对人类胚胎标本切片的观察,将胚胎盆腔筋膜组织的发育分为3个阶段:间充质期(9~12周)、结缔组织形成期(13~20周)和脂肪组织形成期(21~38周)。在间充质期,可以发现盆腔器官周围由浓集的间充质带包绕,这些间充质带在后期发展为各器官的包膜,各器官间的间隙内由未分化的间充质细胞填充。结缔组织形成期,致密的结缔组织开始形成,分布于直肠、膀胱、腹膜返折等表面,各器官之间由结缔组织鞘分隔开来,在盆底处一些结缔组织鞘与壁层筋膜相连,各间隙由疏松结缔组织填充。在脂肪组织形成期,疏松结缔组织逐渐被脂肪组织取代,盆腔的结构分界也不像结缔组织期那么明显。
进一步研究发现,胚胎9周标本内可以观察到直肠周围浓集的间充质带,其内可见直肠周围的神经血管分支及早期的淋巴结,此间充质带形成早期的直肠固有筋膜,但其内并无结缔组织;直肠固有筋膜的外侧由未分化的间充质细胞围绕。在胚胎13~20周标本内可见,直肠周围的间充质带发育为排列紧密的纤维组织,最终形成包绕于直肠及直肠系膜的直肠固有筋膜;而直肠固有筋膜周围的间充质由疏松结缔组织取代。在胚胎21周时可观察到直肠后方的筋膜层次基本成形;直肠固有筋膜在发育过程中逐渐变厚,筋膜包绕的疏松结缔组织逐渐被脂肪组织取代,形成直肠系膜[7,8,9]。
在9周的胚胎标本内并不能观察到成形的盆腔壁层筋膜组织,只能根据直肠固有筋膜后方的间充质细胞与骶前的间充质细胞走行方向不同,区分出一条分界线,这条线的后方可见骶前正中动脉与骶前静脉丛。在13~20周的胚胎标本内,直肠固有筋膜周围的间充质由疏松结缔组织取代,在骶骨前方可发现早期的壁层筋膜出现。在20周时,可观察到直肠后方的筋膜层次基本成形,由直肠固有筋膜及骶前筋膜将直肠后方、骶骨前方的空间分为前后3层,内由疏松结缔组织与脂肪组织填充。在20周时,可于S4平面观察到骶前筋膜与直肠固有筋膜融合为Waldeyer筋膜[7,8]。
Denonvilliers筋膜的存在已被学术界所公认,但其胚胎学起源仍存在较大争议,目前主要为腹膜融合学说和间充质浓集学说。腹膜融合学说认为,Denonvilliers筋膜由胚胎期的腹膜不断融合而形成。支持者认为,在胚胎期直肠膀胱陷凹(或直肠子宫陷凹)的位置与成人相比较低;在发育过程中,腹膜不断融合使陷凹不断地向头侧移动[10,11,12],从而形成Denonvilliers筋膜,但更多的研究者对此产生质疑。Silver[13]发现陷凹的头侧移动只存在于胚胎期的前3个月内。而持"间充质浓集学说"者则认为Denonvilliers筋膜是由胚胎期填充于直肠前方的疏松的"间充质"通过浓集形成的。Ludwikowski等[14]通过对人类胚胎标本的观察发现,在9周时可以见到直肠前方浓集的间充质带;在12周时,间充质带形成筋膜组织,在女性筋膜靠近子宫、阴道的后壁,在男性靠近前列腺,并在筋膜与直肠之间的疏松结缔组织内可见神经纤维的存在。筋膜在向外侧走行过程中逐渐变得疏松,向外侧包绕泌尿生殖血管束,外侧边止于侧方的疏松结缔组织,在直肠前外侧可见下腹下丛的主干与Denonvilliers筋膜的下1/3交叉。
关于盆腔筋膜层次,日本学者Takahashi等[15]将直肠周围分为3个空间:后方的直肠固有筋膜环绕直肠系膜形成内层,壁层筋膜、Denonvilliers筋膜与直肠固有筋膜及之间的空间为中层,髂内动脉的外侧为外层。而后Bisset和Hill[16]提出的袜套样结构与前者有众多的共同点,特别是在盆丛与壁层筋膜的关系上,二者均认为盆丛位于壁层筋膜内。Denonvilliers筋膜形成于12周后,与直肠固有筋膜之间以疏松结缔组织填充,二者之间的间隙也为外科操作提供了平面。但此间隙空间狭小,需注意筋膜后方的神经纤维。关于成人Denonvilliers筋膜在侧方止点的研究众说纷纭:有研究者认为,Denonvilliers筋膜在侧方并无明确的附着点[17,18];Kinugasa等[19]认为,Denonvilliers筋膜在侧方以分束的形式穿过盆壁筋膜后继续向侧方走行。Ludwikowski等[14]在胚胎学研究中发现,Denonvilliers筋膜在向侧方走行过程中逐渐松散,最终融合于侧盆壁的疏松结缔组织内,并未发现明确止点,但可观察到其侧方与下腹下丛及泌尿生殖血管束关系密切。目前,在成人骨盆研究中,大多观察到下腹下丛走行于盆腔壁层筋膜内;据此推断Denonvilliers筋膜在侧方应与盆腔壁层筋膜有交汇的地方,在直肠的前侧方,直肠固有筋膜与盆腔壁层筋膜及Denonvilliers筋膜之间存在解剖学间隙。
详细了解盆腔筋膜的结构与层次,对提高直肠癌诊疗水平有极为重要的意义,而筋膜的胚胎学研究为我们提供了关键的理论支持。肿瘤对环周切缘(circumferential resection margin, CRM)的侵犯与局部术后复发率密切相关。当CRM阳性时,局部复发率可达到20%,而CRM阴性的局部复发率仅有4%[20]。术前MRI可准确显示直肠筋膜及其周围结构,不仅可以帮助制定治疗方案、判断预后、提高病灶的手术切除率,而且可以减少手术并发症的发生[21]。目前,盆腔MRI及经腔内超声(endorectal untrasound, ERUS)对直肠癌术前分期的作用已得到了学术界的公认[22],并受到美国国立综合癌症网络及欧洲肿瘤内科学会的推荐。MRI与EUS对术前T分期的准确率比较差异无统计学意义;而MRI能够很好地展现原发肿瘤及可疑淋巴结与直肠固有筋膜之间的距离,评价CRM的受累情况。对筋膜结构及其发生发展过程的研究对于准确评价CRM极为重要。
通过对胚胎标本的连续观察,在胚胎20周可以观察到成形、完整的环形筋膜结构,以直肠固有筋膜包绕的直肠与直肠系膜构成内层,以盆腔壁层筋膜及前方的Denonvilliers筋膜构成外层。直肠系膜内有连接直肠的肠系膜淋巴结,因此直肠固有筋膜对于直肠癌组织对外扩散有重要的屏障作用,癌肿在直肠系膜内的扩散状况和系膜切除的完整程度影响患者的疗效和预后,特别与术后局部复发率密切相关[11,12,23]。这就决定直肠固有筋膜在手术中必须完整地切除。直肠前方的切除范围因Denonvilliers筋膜的来源与定义不清争议不断。越来越多的研究证实,Denonvilliers筋膜并非之前学者认为的"腹膜融合"形成,而是类似于其他盆腔筋膜,由间充质浓缩、发育形成的一层独立筋膜,其与后方的直肠固有筋膜之间的间隙为外科操作提供了方便[10,11,12]。成人的解剖学观察中发现,在直肠前侧方,Denonvilliers筋膜从前侧方包绕泌尿生殖血管束,并且与前侧方的下腹下丛关系紧密,在Ludwikowski的胚胎学研究中也得出极为相似的结论。可以认为,在泌尿生殖血管神经束与直肠固有筋膜之间存在操作间隙,这个间隙位于Denonvilliers筋膜后方、盆腔壁层筋膜内侧方,在此间隙内操作不会损伤前外侧下腹下丛神经及泌尿生殖血管束,并保证直肠固有筋膜的完整性。直肠后方的筋膜层次结构于胚胎期20周时已基本成形,直肠固有筋膜与骶前筋膜之间的间隙形成在成人解剖中见到的Holy平面,为外科手术提供了操作空间。