基于鑄型標本人股骨頭內動脈的解剖學規律及臨床意義*

耿凱龍 唐林峰 鄧 偉 王宏宇 劉澒洞 汪丁松 居發新 侯瑞興

（1 蘇州瑞華骨科醫院骨科，蘇州 215104；2 蘇州大學蘇州醫學院臨床學院骨科，蘇州 215123；3 寶應縣人民醫院骨科，揚州 225800；4 揚州大學醫學院臨床學院骨科，蘇州 225009）

股骨頭缺血性壞死是臨床常見疾病，其致病因素多種多樣[1]，但直接原因是各種因素導致的股骨頭血供受損[2]，因此明確股骨頭的血供來源，并改善股骨頭受損的血供是治療股骨頭缺血性壞死的關鍵。人股骨頭血供主要來源于發自旋股內、外側動脈的上、下及前組支持帶動脈[3-4]，目前關于人股骨頭外支持帶動脈的來源、數量、分布等解剖學規律已較為明確，但對股骨頭內血管的解剖特點認識較少，且研究方法主要是灌注脫鈣X線掃描、數字減影血管造影、核磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）及微型CT（micro computered tomography，MicroCT）等影像學手段[5-8]，尚未有通過去除骨質直接暴露人股骨頭內血管，并在直視下進行研究的方法。本研究通過顯微灌注環氧樹脂經酸堿腐蝕制備人股骨頭內動脈鑄型標本，在直視下對人股骨頭內滋養動脈解剖學特點進行研究，分析其解剖學規律，旨在為人股骨頭內動脈研究提供一種新方法，并為臨床上治療股骨頸骨折、股骨頭缺血性壞死等疾病提供血管形態學基礎。

1 材料和方法

1.1 標本與器材

25例帶髖周血管的新鮮離體人股骨頭標本，左側15例，右側10例，男性13例，女性12例，年齡（45.2±8.7）歲，由蘇州大學解剖學教研室提供。本研究經蘇州瑞華骨科醫院倫理委員會批準（批準號RX2019003）。

顯微鏡（鎮江市卓創醫療科技公司；AC220V/50Hz）；顯微外科操作器械、顯微標尺（精度0.05 mm）、寵物留置針（26G）（常州潤康科技有限公司）；環氧樹脂AB膠（購于東菀市小馬新材料科技有限公司）；50% NaOH溶液（NaOH固體由上海麥克林生化科技有限公司提供）；15%鹽酸溶液（38% HCl溶液由江蘇強盛功能化學股份有限公司提供）；大紅色精（南京昊卓材料科技有限公司）。

1.2 實驗方法

10倍顯微鏡下分別在股骨頭、頸交界處的12點、7點及3點左右位置解剖出3組支持帶動脈[9]，支持帶動脈分別插入26G寵物留置針并固定。以適當壓力灌注大紅色精-環氧樹脂鑄型劑（環氧樹脂A膠與B膠按質量比3∶1混合，加8滴大紅色精，攪拌均勻后靜置5 min消除氣泡備用），灌注完成后將標本放置于30℃環境下24 h，待鑄型劑完全凝固后在10倍顯微鏡下用顯微鑷剪去除股骨頭、頸周圍軟組織，用50% NaOH溶液腐蝕股骨頭軟骨面，再用濃度15%鹽酸溶液多次逐步腐蝕骨質，注射器沖洗去除骨質碎屑逐步暴露股骨頭內動脈，制備人股骨頭內動脈鑄型標本（圖1）。

圖1 股骨頭鹽酸溶液腐蝕第1～8天及沖洗過程顯微鏡下圖，×10.

1.3 觀察與測量

50% NaOH溶液腐蝕后，去除股骨頭周圍軟組織，用顯微標尺測量各組最粗支滋養動脈的外徑，測量位置在各支滋養動脈進入股骨頭滋養孔前5 mm以內（圖2）。完全暴露股骨頭內滋養動脈后，肉眼及顯微鏡下觀察人股骨頭內滋養動脈的來源、走行特點、分布規律及數量。

圖2 測量各組最粗支滋養動脈入頭處的外徑，白色箭頭示一支滋養動脈入頭處的外徑是0.45 mm.

1.4 統計學處理

所有測量數據用SPSS 21.0統計學處理軟件進行分析。服從正態分布或近似服從正態分布的統計數據采用±s表示。

2 結果

上、下、前3組支持帶動脈從滋養孔進入股骨頭后直接延續為上、下、前3組滋養動脈主干，3組滋養動脈主干沿皮質下向股骨頭中心走行。

根據人股骨頭內滋養動脈的來源及形態特點，人股骨頭內滋養動脈可分為3個區：滋養動脈主干區、主干動脈網區及終末動脈網區（圖3～5）。3組滋養動脈主干組成人股骨頭內動脈的滋養動脈主干區，滋養動脈主干進入股骨頭后向中央走行，并相互交織吻合組成主干動脈網區，主干動脈網區血管外徑與滋養動脈主干外徑近似。滋養動脈主干及主干動脈網發出豐富的終末動脈支組成終末動脈網區，分布在股骨頭軟骨面下方的區域。

圖3 人股骨頭內滋養動脈鑄型標本實物圖（A）和圖3A虛線框中鑄型放大圖（B）.

圖4 人股骨頭內滋養動脈分布。A：人股骨頭內滋養動脈鑄型標本實物圖（正面觀），主干動脈網區（白色虛線框）、終末動脈網區（黃色虛線框） ； B：人股骨頭內滋養動脈終末動脈網區鏡下觀（×10，黃色虛線框） ； C：人股骨頭內滋養動脈主干動脈網區鏡下觀（×10，白色虛線框）.

圖5 人股骨頭內滋養動脈主干區分布圖。藍色箭頭：上滋養動脈主干；白色箭頭：下滋養動脈主干；紅色箭頭：前滋養動脈主干。A：人股骨頭內滋養動脈鑄型標本實物圖（上面觀） ； B：人股骨頭內滋養動脈鑄型標本鏡下觀（×10，上面觀） ； C：人股骨頭內滋養動脈鑄型標本實物圖（斜位觀）.

人股骨頭內共有（9.84±1.12）支滋養動脈主干，其中上滋養動脈主干支數最多、外徑最粗。各組滋養動脈主干的支數及各組最粗支滋養動脈主干的外徑見表1。

表1 人股骨頭各組滋養動脈分支情況及各組滋養動脈最粗支入頭處外徑[ ±s，（min～max）]

表1 人股骨頭各組滋養動脈分支情況及各組滋養動脈最粗支入頭處外徑[ ±s，（min～max）]

滋養動脈位置動脈支數動脈外徑（mm）上滋養動脈組6.04±1.18（3～8）0.56±0.12（0.35～0.90）下滋養動脈組2.64±0.84（1～4）0.44±0.10（0.25～0.75）前滋養動脈組1.16±0.83（0～2）0.20±0.07（0.10～0.40）

3 討論

股骨頭壞死的致病因素較多，總體可分為創傷因素和非創傷因素2大類[10]。雖然股骨頭壞死的機制尚不十分明確，但不同病因導致股骨頭滋養動脈供血障礙已成為公認的股骨頭壞死的原因[11]，因此明確股骨頭血供來源及供血模式是預防及治療股骨頭壞死的關鍵。目前對于人股骨頭外動脈的研究報道較多，且較為明確，發自旋股內側動脈、旋股外側動脈的支持帶動脈是股骨頭的直接供血動脈，小凹動脈、股骨干滋養動脈及臀下動脈也是股骨頭血供來源的重要組成部分[12-14]。而股骨頭內的血管位于致密的骨組織內，暴露難度較大，目前研究相對較少，且研究方法也主要基于影像學。Trueta等[15]對人股骨頭標本灌注對比劑，脫鈣后用X線掃描，觀察到不同來源的動脈在股骨頭內逐級分支，并互相交織吻合成網狀結構。Boraiah等[6]通過釓增強MRI觀察到股骨頭內血管相互交聯的網狀結構。Qiu等[16]采用30%明膠-硫酸鋇懸液對離體新鮮人股骨頭標本灌注后經MicroCT掃描，構建人股骨頭內動脈三維構架圖，并對骨內、外動脈的口徑、分布等進行量化測量。以上對人股骨頭內滋養動脈的研究方法均是基于影像學的間接手段。在對骨內血管的直接研究上，有學者成功制備出豬股骨頭內及豬脛骨骨內動脈鑄型標本[17-19]，在直視下觀察豬股骨頭內及豬脛骨骨內動脈的解剖特點。由于血管位于堅硬的骨質內，制備骨內動脈鑄型標本難度較大，本研究在總結組織器官內血管鑄型制備技術及骨內血管鑄型制備技術的基礎上[20-21]，通過建立人股骨頭內滋養動脈鑄型標本，對人股骨頭內滋養動脈的來源、走行、分布規律等解剖學特點在肉眼直視下進行觀察，同時該方法也為研究人股骨頭、肱骨頭、手舟骨等骨內動脈提供了一種新途徑。

本研究首次構建出人股骨頭內滋養動脈鑄型標本，根據鑄型標本可將人股骨頭內滋養動脈分為3個區，即滋養動脈主干區、主干動脈網區、終末動脈網區。上、下、前3組支持帶動脈主干發出數支分支，穿滋養孔進入股骨頭內直接延續為上、下、前3組滋養動脈主干，組成滋養動脈主干區，可見滋養動脈主干是股骨頭的直接主要血供來源，當滋養動脈主干損傷時，股骨頭血供將嚴重受損。通過觀察鑄型標本可見，各組滋養動脈主干主要分布區域之間存在血管分布較少的“血管空白區”，臨床上在治療股骨頸骨折時若將空心拉力螺釘等內固定材料置入在“血管空白區”將會減少對股骨頭血供的進一步破壞。在3組滋養動脈主干中，上組滋養動脈主干支數最多，外徑最粗，可見上支持帶動脈及上組滋養主干是人股骨頭血供的優勢動脈。Theron等[22]通過超選擇性動脈造影研究也顯示上支持帶動脈是人股骨頭的優勢動脈，上支持帶動脈的血流障礙是發生股骨頭壞死的主要原因。本研究在25例人股骨頭標本中有18例可見前支持帶動脈存在主干，但口徑較為細小，僅10例成功置入留置針灌注，但在灌注其他組支持帶動脈時，所有標本前支持帶動脈區域均可見有鑄型劑溢出。從動脈鑄型標本觀察，所有標本均存在前組滋養動脈主干，但其支數僅有1支多，入頭處外徑也較細，入頭最粗支外徑大約為0.20 mm，有時易誤認為是其他組滋養動脈的分支，可見前支持帶動脈及前滋養動脈組是人股骨頭非主要供血動脈，這與既往所發現的前支持帶動脈解剖學特點相一致[23]。

3組滋養動脈主干向股骨頭中心走行，并相互吻合成網狀結構組成主干動脈網區，主干動脈網區的存在使股骨頭內不同來源的血供相互聯通成一個整體。當某一組支持帶動脈或滋養動脈主干供血受損時，來自其他組的血液便可通過主干動脈網區進行代償。從鑄型標本觀察，主干動脈網區也主要由上滋養動脈主干末端組成，而且主干動脈網區血管外徑與滋養動脈主干外徑近似，即若能保留上支持帶動脈-上滋養動脈主干區-主干動脈網區系統便能維持整個股骨頭的血供。主干動脈網區發出豐富的終末動脈支，各支滋養動脈主干在走行過程中也發出終末動脈支，發自滋養動脈主干及主干動脈網區的終末動脈支之間相互吻合組成一個整體結構，即終末動脈網區。終末動脈網區分布在股骨頭軟骨面下方的區域。

恢復股骨頭血供是預防股骨頭壞死的關鍵。臨床上有學者[24]成功吻合股骨頸骨折患者斷裂支持帶動脈重建股骨頭血供，并且取得了較理想的臨床效果。本課題組[25]通過剔除豬股骨頭標本頭、頸交界處的部分骨質暴露游離出一定長度的股骨頭內滋養動脈，成功將豬股骨頭外斷裂的動脈與豬股骨頭內的滋養動脈吻合。故臨床上對于支持帶動脈在滋養孔處斷裂或撕脫的病例，可在滋養孔處去除部分骨質暴露出適當長度的滋養動脈主干與股骨頭外支持帶動脈吻合，有望恢復股骨頭的血供，從而減少股骨頸骨折后股骨頭壞死的發生。上支持帶動脈組是人股骨頭的優勢動脈，故應首選吻合上支持帶動脈及上滋養動脈，以求最大程度恢復股骨頭血供。滋養動脈主干起始處走行位置較為表淺，可通過剔除骨質進行游離，人股骨頭上組滋養動脈最粗支外徑0.56 mm左右，目前的顯微外科技術已能完成吻合，但手術操作空間間隙較深、游離在體股骨頭內滋養動脈難度較大、術后護理等仍面臨挑戰。

綜上所述，本研究成功建立了人股骨頭內滋養動脈鑄型標本，通過動脈鑄型標本對人股骨頭內滋養動脈的來源、分布、分支、血管外徑等解剖學特點進行了總結，將人股骨頭內滋養動脈分為滋養動脈主干區、主干動脈網區及終末動脈網區。通過對人股骨頭內動脈解剖學特點的研究，可為股骨頭缺血性壞死、股骨頸骨折的治療提供血管形態學參考。同時，通過灌注環氧樹脂經酸堿腐蝕建立骨內血管鑄型的方法為研究手舟骨、肱骨頭等其他骨內血管提供了一種新方法。但本研究尚存在一些不足，如標本數量較少、未同時對人股骨頭內靜脈及小凹動脈進行研究、人工測量數據存在一定誤差等。