臂丛及其主要分支的应用解剖与上肢血管神经的三维重建研究
【摘要】：
研究背景和目的：
随着工业和交通的现代化发展，各种工伤和交通事故导致的臂丛及其主要分支损伤日趋增多。此类损伤致残率高，给社会和家庭带来严重影响。臂丛根性撕脱伤是臂丛损伤中最严重的类型，其诊治一直是手外科、创伤外科的重点和难点，也是国内外众多学者研究的热点。许多学者在不断提高诊断的基础上，致力于探索不同的手术方法以恢复患者上肢的运动功能，缓解或除去其去输入性疼痛等并发症。其中，颈部选择性脊神经后根切断术(selective posterior rhizotomy，SPR)和臂丛撕脱伤神经回植手术的开展就是实例。而目前与临床诊断和治疗密切相关的臂丛根部解剖学资料尚不够系统和全面，特别是有关臂丛根部血液供应方面的报道更为少见，因而对臂丛根部结构作详尽的显微解剖非常必要。
臂丛及其主要分支损伤外科修复的临床效果受诸多因素影响，其中神经的血液供应就起着非常重要的作用。对周围神经血供的研究已有200多年的历史。早在1768年Isenflamm和Doerffler首次用灌注方法对周围神经的供给血管进行了研究，之后有众多学者用类似的方法对周围主干神经的血供来源和每条神经各段接受血管的数量进行了统计，但这些研究因得不到临床应用而一直停留在基础理论研究阶段。自Taylor 1976年成功地进行了带血管蒂的神经移植以后，人们对神经血供的研究由单纯的基础研究转向了临床应用的研究，同时研究方法也有了改进，在血管灌注的基础上进一步采用组织学切片法、墨汁透明法、过氯乙烯铸型法及扫描电镜观察法等研究神经外部血供和神经内微血管的构筑。但其研究的主要着重点在于全身皮神经的血供，而对四肢各神经主干的血供的研究相对较少，缺乏对肢体神经主干血液供应及其分类的系统的研究资料；另外由于X线影像上不能同时显示神经和血管的外形，周围神经及其血供的分布特征也未能从放射学角度上得到证明。为此，本课题采用明胶-氧化铅标识血管，硝酸银涂染神经后再行放射显影的方法对上肢神经，重点是臂丛及其主要分支的血液供应进行研究，同时采用乳胶灌注及墨汁透明、组织切片法观测神经的血供情况，系统而全面地比较各方法对神经血供的显示特点。对每一具有潜在节段性血管化神经移植体进行评价，从而为带血管的神经移植提供解剖学基础，并进一步丰富神经血供的基础理论。
随着微创诊疗技术的不断提高以及计算机辅助三维重建技术的迅猛发展，对血管和神经进行三维可视化研究已成为必须和可能。自20世纪以来许多国家在“可视人计划(visible human，VH)”上投入了大量的人才与财力，取得了一批可喜的突破性成果，尤其是我国解剖学家于2002年采用了一种全新的血管标示技术，并成功应用于“虚拟中国人(virtual chinese human，VCH)”，重构出部分人体血管，为“中国数字人(chinese digital human，CDH)”的发展做出了重大贡献。然而目前CDH在神经信息的提取和模型构建方面尚存困难，特别是血管和神经同步构建方面的研究更为少见。本课题采用血管及神经标识技术、现代影像手段及计算机图像处理技术，立体重建上肢血管与臂丛主要分支，直观、生动、形象地显示血管与神经在空间位置上的走行和毗邻关系；同时摸索出一种血管、神经计算机三维重建的实用方法，为今后的数字化虚拟人神经系统的构建提供有益的经验。
方法：
1．巨微解剖：①在15例防腐成人尸体的脊柱颈胸段标本上，观察臂丛根部的形态特点及其与周围组织的关系，观测下列指标：神经前根分出角及前支分出角，C_5～T_1神经前后根根丝、直径及其纤维联系，自脊髓起点至相应椎间孔的长度，前、后根与脊髓纵轴向尾侧的夹角，前、后根起始处与脊髓中线亦即前外侧沟、后外侧沟分别与前正中裂、后正中沟的距离，前、后根的血供等。②10例防腐固定并经颈总动脉灌注红色乳胶的尸体标本上，肉眼和手术显微镜下解剖观察臂丛及其主要分支的血液供应特点，对正中神经与尺神经的臂段及前臂段和桡神经浅支的营养动脉及其来源动脉进行测量。
2．透明标本与组织学观察：①采用2例新鲜脊柱颈胸段标本行组织学检查，观察臂丛根部穿椎间孔时与周围组织的联系。②2侧新鲜截肢无血管神经损坏的上肢标本动脉灌注墨汁与福尔马林后，1侧解剖游离神经血管，脱水、透明后观察神经血供，另1侧取上臂和前臂的正中神经和尺神经、桡神经主干、肌皮神经及腋神经各一段(3cm～5cm)包埋后行连续纵、横行切片，片厚分别为150μm、50μm，HE染色，光镜下观察其血供。
3．放射造影观察：3具新鲜捐献成人尸体，经股动脉一次性灌注明胶-氧化铅悬液行全身动脉造影。解剖分离臂丛及其主要分支的营养血管和来源血管及上肢血管主干，剔除其它所有软组织，保留神经、血管及骨骼，在保持神经和血管原位的状态下以40％的硝酸银溶液反复、均匀地涂抹正中神经、尺神经、桡神经、肌皮神经和腋神经的表面，行X线摄片与CT扫描；去除骨后对灌注的血管和涂染的神经行X线摄片。
4．电脑图像处理：由于X线片的尺寸有限，不能将整个肢体标本拍摄在一张X线片上，因此，需将X线片导入电脑，进行图像的合成处理，可得到整个肢体神经完整、准确的动脉造影图像。
5．划分神经干的血管区域并对神经的血供分型：参照Taylor的全身血管体划分，确定臂丛及其主要分支神经干的血管区域。按神经血供的5种类型，对臂丛主要分支按区段分型。
6．计算机三维重建：将硝酸银溶液涂抹神经后行CT扫描得到的上肢二维灰度dicom格式图像以三维体数据形式输入Amira软件，利用Amira提供的画笔(Brush)、套索(Lasso)、魔术棒(Magic wand)等图像分割工具，对上肢动脉、臂丛主要分支、骨骼进行提取、生成面片。根据计算机的配置情况对轮廓线进行适当的简化，采用表面遮盖显示法(shaded surface display，SSD)进行三维表面重建。
结果：
1．臂丛根部的显微外科解剖：①臂丛前、后根之间有齿状韧带相间隔；前根起始处与脊髓中线的距离从上至下由C_5的2.2mm逐渐增大到T_1的3.1mm，后根则从C_5的4.2mm逐渐减小到T_1的2.7mm；前、后根与脊髓纵轴的夹角从C_5的51.4°、54.8°逐渐减小到T_1的21.7°、19.9°；前、后根的长度从C_5的14.9mm、13.9mm逐渐增大到T_1的21.1mm、19.0mm；前、后根的直径均以C_6最为粗大，分别为2.1mm、3.3mm，后根比相应前根粗；后根间存在着复杂的纤维联系。②臂丛C_5、C_6神经根分出角小于前支分出角，C_7、C_8、T_1神经根分出角大于前支分出角。③臂丛C_5、C_6神经根在椎间孔处与前、中斜角肌起点处的腱性组织交织，并与上半椎韧带融合，且有薄层纤维筋膜鞘样结构，将椎动脉、椎静脉与之包裹一起；C_7、C_8、T_1少见或未见与前述结构的联系。④前后根的血供来自椎动脉、颈深动脉和颈升动脉发出的节段性动脉。
2．臂丛血供的分布：臂丛血供来源于锁骨下动脉-腋动脉轴(SAA)发出的分支，各分支间互相吻合。吻合血管形成了神经血管区间的交接处，主要位于神经主干而不是其分支处。根据其分布特点，可将臂丛营养血管分为3个血管区域。Ⅰ区：指自椎间孔处臂丛神经根延伸至上、中、下干的近端区域，该区以锁骨下动脉的直接营养动脉或由其分支甲状颈干和肋颈干供血为主。Ⅱ区：包括干的远端、股及束的近端大部分区域，此区供血以肩胛背动脉的分支及锁骨下动脉或腋动脉的直接营养支为主。肩胛背动脉的分支较粗大，供血区域较宽。锁骨下动脉和腋动脉的直接营养支相对较细，数目较多，平均为2.7支(1～5支)。Ⅲ区：包括束的远端小部分区域及终末支。此区以腋动脉直接营养支供血为主，营养支数平均为3.4支(1～6支)。
3．臂丛主要分支的血供：①神经干的血供来源于邻近的血管，包括肢体的主干血管、主干血管的分支及无名的肌支和皮支、吻合动脉弓(环)等。每一神经都有神经外膜纵行动脉系统与之伴行，外膜血管间的吻合有逐渐减小口径的闭塞性吻合即“choke zone”和神经Y型动脉升降支间的真性吻合(不改变口径)两种形式。当神经有一轴型动脉伴行时，神经倾向于被动脉直接营养；而在缺乏轴型动脉时，其血供主要来自邻近的肌支，或由主干动脉的第2-3级分支节段性营养。②臂丛主要分支神经干的营养血管的外径均在0.8mm以下，走行长度不超过10mm。③臂丛主要分支神经干的血液来源于连续的血管体区。④尺神经的上臂和前臂段、正中神经的上臂和前臂段、骨间前神经从其远段到拇长屈肌分支处、桡神经浅支、骨间后神经终支的血供类型为A或C型。⑤红色乳胶灌注法、墨汁透明法及明胶-氧化铅造影法，均清晰地显示了臂丛及其主要分支的动脉供应情况，但各有其特点。
4．上肢血管与神经的三维重建：重建的三维图像可以直观形象生动的体现上肢血管和臂丛主要分支的空间位置关系，并可按各种方向任意旋转演示。
结论：
1．臂丛神经根解剖结构的差异是臂丛C_5、C_6神经根较C_7、C_8、T_1神经根不易形成根性撕脱的主要原因，熟悉臂丛根部的显微解剖有助于临床臂丛根性撕脱伤的诊治。
2．臂丛血供可分为3个带状血管体区，区与区之间的血供可以互相代偿。邻近营养动脉之间的恒定不变神经内的真性吻合在病理状态下可提供有意义的侧支循环，同时为血管化臂丛神经移植提供了解剖学基础。
3．系统地对臂丛主要分支血供进行了研究，确定了臂丛主要分支神经干的血管区域，并按区段对臂丛主要分支的血供形式进行了分型，这一研究在上肢神经的重建中有重要的临床应用价值。
4．乳胶灌注法适用研究神经外部的血供情况，墨汁透明法适合对神经内部血供的研究，血管造影法适用神经血管分布的整体观察及神经与血管的三维重建研究。
5．三维重建图像较好地显示了上肢血管与神经的相互关系，明胶-氧化铅血管标识及神经涂染行血管神经的三维重建是一种较为实用的方法。
主要创新点：
1．通过对臂丛根部相关结构的观测，明确了臂丛C_5、C_6神经根较C_7、C_8、T_1神经根不易形成根性撕脱的解剖学因素，系统而全面的臂丛根部的解剖学资料有助于临床臂丛根性撕脱伤的诊治。
2．首次对臂丛的血供进行了全面系统的解剖学研究，根据其血供特点，将其划分为3个带状血管体区，区与区之间的血供可以互相代偿，为血管化臂丛神经移植提供了解剖学基础；邻近营养动脉之间的恒定不变神经内的真性吻合，可帮助解释多数上肢动脉病理阻塞情况下怎样通过臂丛内神经血管建立侧支循环。
3．本研究从放射学角度证明了上肢神经的血供，显示其血管体的区域与周围组织相匹配，并根据带血管神经移植的适合性对每一神经节段进行了分类，证实了已应用的神经供体的解剖学基础，显示了特殊情况下可采用的供体。这一研究在上肢神经的重建中有重要的临床应用价值。
4．采用多种方法对血供进行研究，总结了各方法对血供的显示特点。乳胶灌注法适用研究神经外部的血供情况，墨汁透明法适合对神经内部血供的研究，血管造影法适用神经与血管的三维重建。后者尚未见报道。
5．首次采用明胶-氧化铅血管标识及硝酸银神经涂染行后行连续螺旋CT扫描，应用Amira3.1软件对上肢血管和臂丛主要分支进行计算机三维重建并立体显示，摸索了一种血管、神经计算机三维重建的实用方法。
6．课题研究中所获取的资料，丰富了解剖学内容(教科书、图谱)。
【关键词】：臂丛 臂丛主要分支 血供 明胶-氧化铅灌注 放射显影 应用解剖 三维重建
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R322
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.223233
【目录】：
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R322
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.223233
【目录】：
- 摘要3-9
- ABSTRACT9-19
- 前言19-25
- 参考文献21-25
- 第一部分 臂丛根部的显微外科解剖学研究25-42
- 1.1 材料和方法25-27
- 1.2 结果27-36
- 1.3 讨论36-39
- 参考文献39-42
- 第二部分 臂丛血供的分布特点及其临床意义42-55
- 2.1 材料与方法42-46
- 2.2 结果46-51
- 2.3 讨论51-53
- 参考文献53-55
- 第三部分 臂丛主要分支血供的解剖学研究55-84
- 3.1 材料与方法55-60
- 3.2 结果60-77
- 3.3 讨论77-81
- 参考文献81-84
- 第四部分 上肢血管与神经的三维重建研究84-92
- 4.1 材料与方法84-86
- 4.2 结果86
- 4.3 讨论86-90
- 参考文献90-92
- 全文小结92-93
- 综述93-110
- 附录110-112
- 研究生期间主要科研成果112-115
- 致谢115-117
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| 【参考文献】 | ||
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| 【共引文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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