張黎明,楊晉才
(首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院骨科,北京 100020)
腰椎間孔是腰椎側方上下相鄰椎體之間呈卵圓形或倒淚滴形的骨性窗口,是腰椎神經根自硬膜發(fā)出后斜行穿過的通道。作為椎管與外周相通的動態(tài)骨性結構,其形態(tài)特點和應用解剖的研究一直是脊柱外科學研究的重要內容。一方面是因為關節(jié)突關節(jié)增生內聚導致椎間孔狹窄,是退變性腰椎疾病造成神經根受壓的常見原因;另一方面是因為它是腰椎側后方經椎間孔入路的重要手術通道。腰椎間孔區(qū)解剖結構組成復雜多變,在此區(qū)域操作時容易損傷神經和血管等重要結構,造成嚴重的后遺癥及醫(yī)源性損傷,因此熟練掌握腰椎間孔區(qū)及其包含結構的解剖特點在脊柱外科臨床診療中有著重要意義。本文就有關腰椎間孔區(qū)解剖結構特點及其在脊柱外科中的臨床應用作一綜述。
1.1 腰椎間孔靜態(tài)特點 腰椎椎間孔是腰椎神經根離開脊髓必須通過的骨性孔道,因其結構的特殊復雜性,對其邊界組成的定義尚未完全統(tǒng)一,Crock等[1]將椎間孔描述矢狀面上組成神經根管的一個狹窄而相對獨立的空間。Jenis等[2]則將椎間孔定義為上下相鄰兩椎弓根構成的骨性結構,其內可有神經、血管等組織穿行。Lee等[3]分別以上、下椎弓根的內側緣連線和外側緣連線為界限,將椎間孔由內向外分為入口區(qū)(側隱窩區(qū))、中央區(qū)和出口區(qū)三個區(qū)域,側隱窩區(qū)是神經根走行路徑中最易出現骨性狹窄壓迫的位置,其外側壁為椎弓根,后壁為上關節(jié)突關節(jié),前壁為椎體。目前研究[4]中描述椎間孔是由“四壁兩口”組成:(1)上壁是由上位椎體的椎弓根下切跡和黃韌帶的外側緣構成;(2)下壁是由下位椎體的椎弓根上切跡和下位椎體的后上緣構成;(3)前壁是由椎體外側緣、椎間盤的后部以及后縱韌帶構成;(4)后壁為椎弓峽部、部分黃韌帶以及下位椎體的上關節(jié)突和關節(jié)囊;(5)內口朝向側隱窩;(6)外口通向脊柱外側區(qū)域。對于椎間孔大小的測量結果由于種族、個體差異,樣本量大小不一,以及測量不同的標本,導致文獻報道中差異較大。Torun[5]通過對15具尸體進行解剖測量得出:椎間孔的前后徑為(8.8±1.7)mm,上下徑為(19.4±2.7)mm;椎間孔從大到小依次排列為L5S1,L3~4,L2~3,L1~2,L4~5。喬風雷等[6]利用螺旋CT容積法測量L1~2~L5S1在不同性別及不同年齡段之間的差異,結果顯示椎間孔上下徑在(10.3±2.2)~(16.7±2.0)mm之間,椎間孔前后徑在(7.8±2.2)~(10.9±1.8)mm之間,并且兩個參數的最大值均出現在L2~3椎間孔,由此認為腰椎椎間孔中以L2~3椎間孔最大,且兩者變化趨勢均為L1~2至L2~3增大,而后從L2~3至L5S1逐漸減小。椎間孔的大小隨著年齡增加、退變加劇而逐漸減小,相較于前后徑,上下徑隨年齡的改變程度更加明顯。
1.2 腰椎間孔動態(tài)特點 當脊柱運動時,椎間孔大小具有動態(tài)變化的特點,這是因為椎間孔與其它骨性孔道不同,椎間孔組成涉及兩個可活動的關節(jié),即椎間盤和關節(jié)突關節(jié),由于兩個關節(jié)可活動,致使腰椎神經根在椎間孔內不具有固定性。實際手術過程中發(fā)現,在經椎間孔進行穿刺操作時,患者呈屈髖屈膝體位時能使椎間隙充分伸展,更便于手術操作[7]。Zhong等[8]通過測量重建的三維椎體模型在不同體位時腰椎間孔動態(tài)變化的特點,分析得出椎間孔在屈曲狀態(tài)下,其面積、前后徑均較前明顯增大,而過伸位時明顯減小,但椎間孔上下徑在體位變化下則改變不明顯。在此之前的研究當中,Fujiwara等[9]測量39例尸體腰椎標本CT掃描圖像,分析腰椎間孔分別在過伸、屈曲和中立位時的變化特點,結果顯示過伸位時椎間孔上下徑、前后徑和面積三者均明顯減小,屈曲位下三者均明顯增加,并認為這種變化特點可能是導致動態(tài)性椎管狹窄的原因。任志偉等[10]分別在腰椎中立、過伸、過屈的側位X線片上進行動態(tài)測量并分析椎間孔大小的變化規(guī)律。研究結果顯示,與中立位相比,過伸位時椎間孔上下徑和前后徑均有所降低,但差異不明顯,而在屈曲位時則增加顯著。基于腰椎前凸角度在中立位-俯臥位時的變化特點,可將其視為患者在手術時體位擺放的位置,研究結果表明:腰椎前凸角在>20°時,椎間孔的上下徑和前后徑較<10°組和10°~20°組明顯增大。并且,除了L1~2和L5S1節(jié)段,其余各節(jié)段椎間孔的前后徑均隨腰椎前凸角度的增加而增加。這說明在擺放手術患者的體位時,可通過增大患者的腰椎前屈在一定程度上增大椎間孔的面積,從而便于手術操作。但要注意的是在L1~2和L5S1節(jié)段可能并不會起到很大作用,分析可能是因為在腰椎的上下兩端,節(jié)段性活動角度受限所導致。
腰椎間孔韌帶是指位于椎間孔區(qū)內、外的韌帶結構,將椎間孔分為上下兩部分或三部分,神經、血管各自走行在一部分中[11]。1969年,Colub[12]首次通過解剖研究腰椎椎間孔,發(fā)現椎間孔內存在韌帶結構。但由于其分布無明確規(guī)律性,作者認為這些韌帶為椎間孔內的異常組織結構。隨著對椎間孔內韌帶組織研究的深入,發(fā)現幼兒時腰椎間孔也存在大量韌帶結構[13],Min等[14]在解剖研究中也發(fā)現超過80%的椎間孔標本存在椎間孔韌帶,由此認為:椎間孔韌帶是椎間孔內先天形成的結構,屬于正常的生理組織[15]。
根據椎間孔韌帶在椎間孔內的不同部位,可將其分為橫孔上韌帶和橫孔下韌帶,其中橫孔下韌帶更為多見[16]。橫孔上韌帶位于椎間孔上半部分,起于椎弓根與橫突的交界處,止于椎體的外下緣或椎間盤的側壁,其內上方的孔隙中有穿行的交感神經和動靜脈的分支;橫孔下韌帶位于椎間孔下半部分,橫跨椎弓根上切跡,起于上關節(jié)突前緣,水平向前穿過,在橫孔上下韌帶之間的孔隙中有脊神經穿行通過。體橫韌帶是指位于椎間孔外口的韌帶結構,起于橫突,止于同位椎體或椎間盤邊緣,根據其位置分為體橫上韌帶和體橫下韌帶[17]。一般情況下,體橫韌帶覆蓋在椎間孔外口,脊神經根從其下方孔隙穿出椎間孔[13]。從目前研究[18]來看:體橫韌帶與橫孔韌帶在椎間孔內出現的頻率是不固定的,分布各具特點,但不具有規(guī)律性,橫孔韌帶多出現于上位腰椎,體橫韌帶多出現于下位腰椎;一般情況下,神經根穿行于橫孔上間隙,血管走行在橫孔下間隙,因此,當椎間孔韌帶與椎間孔構成的神經通道過于狹窄,可造成其內神經根的卡壓,出現相應的臨床癥狀。
腰動脈在進入椎間孔區(qū)后分成前支和后支,后支主要分為進入椎間孔的脊支和走向后外側的背側支,背側支可繼續(xù)分為升、降肌支,前者終為深、淺兩支,后者終為內、外兩支[19]。椎間孔區(qū)血管分布錯綜復雜,并與神經根之間走行關系密切,各血管分支間相互吻合組成椎管內外血管網,因此節(jié)段血管破壞并不會造成局部組織的血供損害。
前支動脈位于橫突間韌帶的腹側,其走行對進入后外側入路手術影響不大。但該支管徑在各分支中最粗,損傷后出血量大[20],并可能造成巨大的腹膜后血腫,引起腸麻痹,故手術操作應盡量避免在橫突下緣進行。后支血管是后外側手術入路中要處理的主要矛盾,其主干緊貼腰神經前支外側交叉行走,其向后發(fā)出的升、降肌支,呈“樹杈”狀封堵椎間孔外口,要從后外側顯露腰神經前支,并進入神經根腋部進行手術操作,或經“Kambin三角區(qū)”進入椎間盤內,都必需處理這些血管。后支主干的起始外徑在1.5~2.1 mm,其后發(fā)出的升、降肌支的外徑在1.0~1.5 mm間,損傷會造成比較嚴重的出血,使術中視野不清,增加損傷神經的可能性[19]。
L5后外側部的血供可單獨來自髂腰動脈的腰支、L4動脈的降支、骶正中動脈,也可來自上述動脈構成的“髂骶腰動脈吻合系統(tǒng)”[21]。L5的血供雖有多源的特點,但在后外側部分支少,血管細,對手術操作的威脅不大。
脊神經是由脊髓發(fā)出的左右對稱的成對神經。人體共有31對脊神經,其中包括8對頸神經,12對胸神經,5對腰神經,5對骶神經和1對尾神經,而每一根脊神經都是由脊髓前角發(fā)出的前根和脊髓后角發(fā)出的后根在椎間孔附近合為一根神經根。在脊髓圓錐以下,腰骶神經根的前根和后根下行形成類似馬尾狀結構稱為馬尾神經,腰骶尾神經根與其他神經根不同,其在椎管內要下行一段距離后再穿出相應的椎間孔[22]。腰神經根從硬膜囊發(fā)出,由內上向外下,從椎間孔上部最寬處斜行穿過,因此其在椎間孔內實際行走距離要比椎間孔前后徑長。在腰椎矢狀位面上,腰神經根切面呈縱向橢圓形,其中點一般在椎間孔上半部分的最大寬度處,這種關系更便于神經根穿出。腰椎間孔面積由上而下逐漸變小,而腰神經根直徑則從上至下依次增大,特別是L4、L5神經根,直徑粗,行程長,斜行角度大,且其神經節(jié)偏向椎間孔內口,靠近椎管。并且L4、L5神經根管與其他節(jié)段相比椎管直徑小、側隱窩顯著,更易受到周圍組織的卡壓。因此,腰椎中L4、L5神經根發(fā)生受壓的概率要普遍高于其他節(jié)段[23-25]。
脊神經的后根在與前根匯合之前形成一紡錘形膨大即為后根神經節(jié),Hasue等[26]首次提出根據神經節(jié)相對于椎弓根的關系,將神經節(jié)的位置分成三種類型:(1)椎管內(spinal canal,SC)型,神經節(jié)位于椎弓根內緣的內側。其中神經節(jié)全部位于椎弓根內緣內側者稱關節(jié)突下(subarticular,SA)型,而神經節(jié)全部位于椎弓根上緣水平以下時則稱椎板下(sublaminar,SL)型;(2)椎間孔內(intra foramina,IF)型,全部或大部神經節(jié)位于椎弓根內緣與外緣之間;(3)椎間孔外(extra foraminal,EF)型,神經節(jié)全部或大部位于椎間孔外緣以外。Sato等[27]的分類標志略有不同,是以神經節(jié)近端相對于椎弓根的關系來劃分,即神經節(jié)近端位于椎弓根內側為SC型,位于椎弓根內側緣連線及椎弓根中心連線之間為IF型,位于椎弓根中心外側者為EF型。陳伯華等[28]通過測量成人腰骶椎體標本,發(fā)現L1和L2神經節(jié)均為EF型,自L3開始部分神經節(jié)近端進入椎間孔內,L3神經節(jié)中IF型占27%,而至L4則達到63%,并發(fā)現1例SC型,L5和S1神經節(jié)均位于椎間孔內,其中SC型分別占17%和37%。而在L3神經節(jié)中仍有少部分(8.0%~13.2%)屬EF型,L4神經節(jié)中也會出現一定比例的EF型(4.6%~8.8%)。
腰神經根的前、后根會合后,向外下斜行穿出椎間孔,稱為腰椎出口神經根。1991年,Kambin[29]通過尸體標本解剖,對椎間孔區(qū)域形態(tài)特點進行深入研究,首次描述了椎間孔的安全區(qū)域或稱工作區(qū)域,其外上界為出口神經根,內側界為硬膜囊或行走神經根,下界為下位椎體的上終板,后側界為下位椎體的上關節(jié)突。其中腰椎出口神經根在椎間孔內走行位置,及其與周圍結構毗鄰關系對后外側經椎間孔入路手術至關重要,尤其是上關節(jié)突與出口神經根的位置關系,其增生內聚退變易導致神經根的壓迫[30]。楊晉才等[31]利用三維CT多平面重建技術測量腰椎出口神經根與上關節(jié)突的位置關系,研究得出:L1~L5出口神經根與上關節(jié)突前側緣之間的距離逐漸增大,距離最大值分別為L1(4.29±0.20)mm,L2(4.36±0.26)mm,L3(4.61±0.44)mm,L4(4.91±0.39)mm,L5(5.77±0.56)mm,由此得出腰椎出口神經根與上關節(jié)突之間的“骨-神經間隙”在三維空間內呈近似平行關系。Ozer等[32]在對Kambin三角空間大小的解剖學評估中發(fā)現,有50%的患者Kambin三角成一個非常狹窄的間隙,32.3%的患者Kambin三角內幾乎沒有間隙。因此,在腰椎側后方經椎間孔入路手術操作時,極易造成出口神經根的損傷。
腰椎間孔作為椎管與外周相通的天然通道,成為了經皮椎間孔鏡下腰椎間盤切除術的重要穿刺路徑和工作區(qū)域[33]。該技術可在局麻下進行操作,患者呈俯臥位,從腰椎側后方經椎間孔將7.5mm手術工作通道直接置入到椎間盤或椎管內,進行直視下直接或間接減壓[34]。目前在臨床上最常使用的椎間孔鏡技術為楊氏脊柱內窺鏡系統(tǒng)(Yeung endoscopic spine system,YESS)[35]技術和經椎間孔入路脊柱內窺鏡系統(tǒng)(transforaminal endoscopic spine system,TESSYS)[36]技術。YESS技術首先采用經椎間孔內Kambin安全三角區(qū)直接進入椎間盤的方法,由內向外逐步切除椎間盤組織,從而進行間接減壓。Hoogland等[36]通過使用不同直徑的絞刀,逐級絞除部分上關節(jié)突前下緣骨質結構,進行椎間孔的擴大成形,由外向內進行直接減壓。此后,隨著脊柱微創(chuàng)的不斷發(fā)展,手術入路及手術方式均有一定程度上的改進[37]。Choi等[38]在椎間孔擴大成形的基礎上,將手術工作通道直接置入椎管內,在椎間孔鏡的直視輔助下,可直接取出脫出或游離的髓核,從而解除神經壓迫,極大地增加了椎間孔鏡下的減壓范圍。
如前所述,由于出口神經根與上關節(jié)突間的間隙狹窄,經椎間孔入路手術易造成神經根損傷,研究報道YESS手術導致神經根一過性損傷的發(fā)生率高達5%~15%[35]。為避免造成醫(yī)源性神經根損傷,手術應在局麻下進行,輔以適當的鎮(zhèn)靜劑和鎮(zhèn)痛劑,但應使患者保持清醒,對騷擾到神經根的操作作出及時反應,一旦出現術側肢神經根性疼痛和麻木等,應立即停止操作,適當調整穿刺或置管位置[40]。TESSYS技術雖然不直接經椎間孔安全三角進入間盤,但在關節(jié)突擴大成形過程中應注意骨刀不要用力過猛以免進入椎管,磨除的骨塊注意不要掉落到椎管內,以免損傷椎管內的血管、神經根等[41]。術中注意控制好局部浸潤麻醉劑量,不要造成神經根完全阻滯麻醉;椎間孔擴大成形過程要在X線透視下緩慢進行,前后位控制骨刀在上下椎弓根內側緣連線以外,側位控制在下位椎體后緣以外,當骨刀接近進入椎管時,應停止旋轉操作,改用骨錘輕輕叩擊骨絞刀尾部,一旦有穿破骨質的落空感即應停止操作,所有手術操作必須在椎間孔鏡直視輔助下操作[40]。
經皮椎間孔鏡輔助下腰椎椎體間融合術是近年來運用椎間孔鏡治療腰椎管狹窄的一種新術式,其優(yōu)勢在于在經皮椎間孔鏡下進行神經根的減壓,并進行鏡下的椎體間融合,對椎體骨質、椎旁肌等結構破壞少,術后恢復時間快,其手術入路是基于Kambin安全三角的經椎間孔后外側入路[39]。與普通椎間孔鏡不同的是,鏡下融合所需的工作通道因其需要滿足終板處理、融合器置入等操作,通道孔徑一般為10mm及以上的大口徑通道。如前所述[41],由于椎間孔安全三角區(qū)上關節(jié)突與出口神經根位置鄰近,距離普遍在10mm以內,因此在通道置入過程中需要適當或全部磨除上關節(jié)突,以減少出口神經根的損傷。在鏡下進行椎間處理、融合器的置入時,既要注意保護出口神經根,又要注意走行神經根及硬膜在鏡下的位置。Yang等[42]在其報道中指出,椎間孔鏡下椎體間融合術關鍵是注意神經根的損傷及椎體間的有效融合技術,其利用雙舌狀工作套筒及可撐開融合椎體間融合器,目前隨訪取得良好療效。
隨著退變性腰椎疾病的增多,腰椎間孔區(qū)的應用解剖特點在臨床應用中也顯得越發(fā)重要。解剖學研究顯示:腰骶神經根與椎間孔及周圍組織間的位置關系,在腰椎退變性疾病的診治中有重要臨床意義。任何原因引起的腰椎間孔區(qū)容積直接或間接地減小,均可導致神經根的受壓,出現腰背疼等臨床癥狀。因此,正確認識腰椎間孔的形態(tài)特點、椎間孔區(qū)韌帶結構的分布特點以及腰骶神經根在椎間孔區(qū)的分布規(guī)律,對于腰椎退變性疾病的診治及經皮椎間孔鏡下椎間盤切除術的學習有重要的臨床意義。