实验研究
基于动脉铸型标本的猪股骨头内滋养动脉分布规律的解剖学研究
中华解剖与临床杂志, 2022,27(8) : 581-585. DOI: 10.3760/cma.j.cn101202-20210825-00224
摘要
目的

探讨猪股骨头内滋养动脉的分布规律及其意义。

方法

选择20例带髋周血管的新鲜猪股骨头标本,制备成股骨头内滋养动脉铸型标本。肉眼及显微镜下观察股骨头骨内动脉的来源、数量、走行特点及分布情况,显微镜下测量股骨头内滋养动脉中最粗骺动脉主干起始点的外径。

结果

在猪股骨头内,动脉依其分支走行分布可分为骺动脉区、骺动脉网区和骺上动脉区共3个区。骺动脉起源于支持带动脉,其总数量为5~13(8.7±2.2)支;骺动脉区分为上骺动脉、下骺动脉、前骺动脉3组,分别为(3.2±1.4)、(3.2±1.3)、(2.3±0.8)支,各组中最粗支起始点外径分别为(0.43±0.16)、(0.50±0.08)、(0.34±0.12)mm。3组骺动脉沿皮质下走行,跨越骺板后直接吻合交通形成骺动脉网区。3组骺动脉及骺动脉网向上发出的呈辐射状分支组成骺上动脉区,分布于股骨头软骨下,近中央致密,近周边稀疏。

结论

在猪股骨头内,动脉根据其分支、走行及分布分为3个区,其中骺动脉区动脉的走行特点和口径大小为显微吻合提供了解剖学基础,骺动脉网的存在可能为股骨头整体供血理论提供了解剖学依据。

引用本文: 周广良, 张向南, 邓伟, 等.  基于动脉铸型标本的猪股骨头内滋养动脉分布规律的解剖学研究 [J] . 中华解剖与临床杂志, 2022, 27(8) : 581-585. DOI: 10.3760/cma.j.cn101202-20210825-00224.
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股骨头缺血坏死是临床常见疾病1, 2, 3,其中创伤性股骨头坏死主要是由于外力作用造成股骨头的供血血管损伤,使股骨头血供中断或减少所致4, 5;非创伤性股骨头坏死主要是由于激素类药物的应用、酗酒、自身免疫性疾病等引起的股骨头血供下降所致6, 7。股骨头血供变化与股骨头坏死的发生及发展联系紧密,因此,明确股骨头的血供来源对研究股骨头坏死相关疾病的研究具有重要意义。

探讨股骨头骨内外血管的分布是明确股骨头血供的解剖学基础。股骨头骨外动脉的相关研究较早、较多,结论也较明确。由于技术方法的原因,有关股骨头骨内动脉分布情况的研究相对较少,而且仅有的研究也是通过影像学方法观察股骨头内血管的分布情况8, 9, 10,尚未见通过应用解剖学方法来直接观察人或猪股骨头骨内血管分布的研究文献报道。鉴于此,我们通过建立猪股骨头骨内滋养动脉铸型标本对猪股骨头骨内滋养动脉分布情况进行直视下观察,并分析其分布规律,探讨股骨头整体供血的理论基础,以期为人股骨头内滋养动脉的研究提供一种新思路。

1 材料与方法
1.1 标本

20例带髋周血管的新鲜猪股骨头标本由吴江市田宇生物科技有限公司提供,猪龄8~12个月、平均10个月。本研究经苏州大学附属瑞华医院伦理委员会批准(批准号RX2019003)。

1.2 试剂与仪器

环氧树脂购于东莞市小马新材料科技有限公司,NaOH固体购于上海麦克林生化科技有限公司,38% HCl溶液购于江苏强盛功能化学股份有限公司。

AC220V/50Hz显微镜购于镇江市卓创医疗科技公司。显微标尺对比卡(精确度0.05 mm)。

1.3 股骨头内滋养动脉铸型标本的制作

显微镜下于关节囊外后上(11~1点钟)、后下(7~8点钟)及前方(2~4点钟)寻找3支支持带动脉主干11,在主干动脉的起始点分别置入0.65 mm的宠物留置针并固定。以适当压力(16~17 kpa)同时在3支主干动脉注入动脉铸型剂环氧树脂。环氧树脂凝固24 h后,去除股骨头血管周围软组织,50% NaOH溶液和10% HCl溶液交替腐蚀股骨头至骨内动脉完全暴露。

1.4 股骨头内动脉的观察及测量

肉眼及显微镜下观察股骨头内滋养动脉的来源、数量、走行特点及分布位置,使用显微标尺对比卡测量股骨头内滋养动脉中各组骺动脉最粗主干起始部的外径。

1.5 统计学方法

应用Excel对数据进行处理,服从或近似服从正态分布的计量资料以x¯±s表示。

2 结果

根据猪股骨头内滋养动脉的位置及血管形态可分为骺动脉区、骺动脉网区和骺上动脉区,3区分布见图1

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图1
猪股骨头内滋养动脉分布示意图及铸型标本 1A 猪股骨头内滋养动脉铸型标本(正面观),股骨头内滋养动脉分为骺动脉区(红方框)、骺动脉网区(黑方框)及骺上动脉区(绿方框)1B 显微镜下猪股骨头骺动脉网区分布示意图(上面观)及铸型标本上面观(×10),虚线圆圈内为骺动脉网区的范围,实线外圈为股骨头头颈交界的支持带动脉入头点位置
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图1
猪股骨头内滋养动脉分布示意图及铸型标本 1A 猪股骨头内滋养动脉铸型标本(正面观),股骨头内滋养动脉分为骺动脉区(红方框)、骺动脉网区(黑方框)及骺上动脉区(绿方框)1B 显微镜下猪股骨头骺动脉网区分布示意图(上面观)及铸型标本上面观(×10),虚线圆圈内为骺动脉网区的范围,实线外圈为股骨头头颈交界的支持带动脉入头点位置

猪股骨头内滋养动脉主要来源是位于股骨头后上、后下及前方的3支支持带动脉,每支支持带动脉在支持带下方走行中发出1~3支分支,组成支持带动脉组。3组支持带动脉在股骨头头颈交界处的滋养孔处进入股骨头后,分别延续为3组骺动脉,即上骺动脉、下骺动脉、前骺动脉,构成股骨头内滋养动脉的骺动脉区。3组骺动脉的主干沿皮质下0.5 cm以内向股骨头近端方向走行,跨越骺板后近似垂直走向股骨头中心,在股骨头中心骺板上方交汇,动脉主干直接吻合交通形成的骺动脉网区,其血管直径略小于骺动脉。3组骺动脉及骺动脉网向上发出的各级分支组成骺上动脉区,区内动脉分支呈辐射状走向股骨头软骨下,分布不均,近中央区域致密,近边缘区域稀疏;骺动脉区中,上骺动脉分支数量多、直径小,下骺动脉分支数量较多、直径较大,前骺动脉直径小、数量较少。

20例标本中,股骨头骺动脉总数量为5~13(8.7±2.2)支,每组骺动脉中有1支动脉较粗,3各组骺动脉分支情况及最粗支外径测量结果见表1

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表1

20例猪股骨头内3组骺动脉的分支情况及最粗支动脉外径测量结果

表1

20例猪股骨头内3组骺动脉的分支情况及最粗支动脉外径测量结果

骺动脉分支动脉分支数(x¯±s动脉外径[mm,min~max(x¯±s)]
上骺动脉1~6(3.2±1.4)0.20~0.70(0.43±0.16)
下骺动脉1~6(3.2±1.3)0.40~0.75(0.50±0.08)
前骺动脉1~4(2.3±0.8)0.20~0.55(0.34±0.12)
3 讨论

人体股骨头颈部血管的研究对股骨头坏死的诊治具有重要意义。由于股骨头外血管较易暴露,便于直视下研究,目前对于其研究较多,且了解较为透彻。而对于股骨头内滋养动脉的研究,主要以灌注造影剂后行X线透视,以及增强MRI、DSA和CT扫描等间接方式进行。股深动脉发出的旋股内外侧动脉及其分支以囊外动脉环的形式走行于股骨颈基底部,走行中发出分支穿关节囊进入关节内,并沿支持带下方走行至股骨头下滑膜处,于滑膜反折的滋养孔处进入股骨头。古丽扎尔·阿布都热西提等12通过对4例新鲜成人股骨头标本的腹主动脉灌注红色乳胶,观察股骨头支持带动脉的位置及其出现率,但对于支持带动脉的研究局限于支持带内的较粗血管。随着显微外科技术及影像学的发展,Zhao等13对成人的股骨头支持带动脉灌注硫酸钡悬浮液后进行Micro-CT扫描,观察到骨内血管连接成网,相互交通。但由于上述研究是借助影像学手段进行间接的观察,可能存在显影不足及伪影的局限性。

在本研究中,我们使用环氧树脂灌注猪股骨头支持带动脉后,采用酸碱交替腐蚀的方法完全暴露股骨头的骨内滋养动脉,建立猪股骨头铸型标本,不仅可对骨内滋养动脉的分布情况进行直观的观察,同时还可对其进行量化分析。我们通过对股骨头内滋养动脉大体及显微镜下观察,分析股骨头内滋养动脉来源、数量、走行特点及分布位置,认为猪股骨头内滋养动脉可分为骺动脉区、骺动脉网区及骺上动脉区3个区域。

猪股骨头骺动脉区血管主要由骺动脉组成,骺动脉为支持带动脉在头颈交界的滋养孔进入股骨头后的延续。张向南等11使用硫酸钡灌注猪股骨头支持带动脉后发现,支持带动脉有(6.10±1.32)个终末分支进入股骨头。本研究通过猪股骨头血管铸型发现,股骨头内滋养动脉来源于3个支持带动脉,股骨头骺动脉总数为(8.7±2.2)支,也就是说股骨头骺动脉数量大于支持带动脉数量,支持带动脉入头后即发分支,进一步证实了骺动脉为支持带终末分支向股骨头内的延续。本研究中,从骺动脉最粗主干起始部的外径测量结果看,最细的骺动脉直径为前骺动脉,血管外径为(0.34±0.12)mm,已达到能在显微镜下吻合的口径要求。在以往的研究中,Zhao等14通过对1例24岁股骨颈骨折患者行DSA发现,股骨头上支持带动脉断裂,骨折内固定之后在显微镜下吻合了上支持带动脉,恢复了股骨头血供,如若血管断端位于头颈交界,则无法直接吻合。因此,当发生此类情况,能够开窗暴露出一段股骨头内骺动脉进行吻合,可能便于恢复股骨头血供,以减少股骨头坏死的发生。本研究结果还显示,猪股骨头骺动脉起始并非垂直走向股骨头中心,而是先沿皮质下0.5 cm以内走行,位置较为表浅,当跨越骺板后,再垂直走向股骨头中心。骺动脉粗细均匀,较为独立,相互间几乎无吻合支。此外,邱兴等15通过灌注猪股骨头骨内动脉后进行Micro-CT扫描,也观察到的骺动脉起始处血管较为独立。因此,在骺动脉主干水平,血管吻合较少、走行独立、直径较粗,当传统的内固定术中置入股骨头时,应该避免损伤此处动脉,以减少骨内血管的进一步损伤。

当骺动脉跨越骺板后近似垂直走向股骨头中心,并发出较多的2种类型分支。一种分支紧贴于骺板走向股骨头中心与另外2支骺动脉分支直接吻合,并呈致密的网状交通,称为骺动脉网;另一种分支走向股骨头软骨下,成为终末分支,与骺动脉网的终末分支共同组成骺上动脉。骺动脉网为骺动脉主干的直接延续,其口径略逊于骺动脉。目前,3枚三角螺钉固定是临床治疗股骨颈骨折最常用的内固定方式,当内固定螺钉损伤股骨头内滋养动脉时,股骨头内的血供可通过致密的骺动脉网进行代偿。因此,骺动脉网的存在代偿了因内固定带来的股骨头内滋养动脉的损伤,也为股骨头整体供血理论提供了解剖学依据。

骺上动脉起源于骺动脉和骺动脉网,呈辐射状走行于股骨头表面软骨下,营养股骨头软骨下骨。骺上动脉分布不均,部分区域致密,部分区域较为稀疏,可能与负重与非负重有关。本研究中,经过对20例新鲜猪股骨头标本骺上动脉血管网观察发现,骺上动脉在股骨头后外侧区较为致密,而股骨头后外侧区为股骨头的力学顶点,即股骨头负重区。这为股骨头的承重提供了解剖学基础。

综上所述,猪股骨头内滋养动脉铸型标本能够较好地显示股骨头内滋养动脉的来源、走行特点、分布位置及吻合方式,为以后的科研教学提供了良好的解剖学基础。以铸型标本的方法研究骨内动脉,可应用于人股骨头、腕骨、距骨等全身多处骨组织内血管的研究。本研究也存在不足之处,在制作骨内血管铸型标本的过程中,受技术操作水平的影响较大。此外,还存在铸型剂的收缩所带来的骨内血管的直径变化,今后需要与影像学进行对比验证,并与临床结合进一步研究骨内血管的解剖学特点。

利益冲突
利益冲突

所有作者声明不存在利益冲突

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