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第十四节 脊椎的血液供应
一、概述
(一)脊椎的动脉
1.脊椎的节段动脉
脊柱的动脉供应具有明显的节段性,相邻节段间存在纵行吻合链。每个椎骨都接受来自节段动脉多组营养血管的供应,这些分支之间存在横行的动脉吻合,从而形成椎体腹侧、背侧网和椎弓腹侧、背侧网。按其分布的部位又可分为椎骨内动脉和椎骨外动脉。
上述典型的动脉血液供应模式存在于第2胸椎到第5腰椎之间的区域。节段动脉成对直接发自主动脉,包括肋间动脉和腰动脉。每支节段动脉起自主动脉的后面,向背侧走行。节段动脉在椎体的前外侧面首先发出两支或更多的前中央支,直接穿过椎体的皮质骨进入松质骨。节段动脉也发出纵行动脉供应前纵韧带。当接近横突时,它分成背侧支和外侧支。
背侧支向外侧走行到达椎间孔,在此发出脊支,成为椎骨以及椎管内容的主要血供来源。脊支可以以单支的形式进入椎间孔,也可以是来自背侧支的一小分支,它最终形成3个终支,分别是后中央支、板前支及居中的神经支。①后中央支在椎间盘的后外侧表面分为头支和尾支,供应两个相邻的椎体,这些分支在进入椎体背侧正中的滋养动脉以前还为在同一水平的后纵韧带和硬膜提供血供。在这些动脉进入椎体以前,与对侧的相应动脉连接。同时还与来自其他椎间隙水平的动脉分支连接,形成了一系列的菱形吻合;②椎板前支沿着椎弓的内面走行,发出细小分支供应椎板、黄韧带以及局部的硬膜外组织;③进入椎间孔的神经支又称根动脉或脊膜支,供应软脊膜、脊髓和神经根。在颈椎和上胸椎可以分辨出一些较大的根动脉,其中最大的根动脉是上腰椎或下胸椎的非对称的节段动脉。它伴随脊神经前根斜行向上,在脊髓圆锥区域加入脊髓前动脉。
背侧支发出进入椎间孔的分支以后,在横突之间还发出细小分支到关节突的关节囊。此后,背侧支分成外侧支和内侧支,前者分布于竖脊肌的大部分,后者即椎板后动脉,沿椎板和棘突的外部走行,供应紧贴椎板的肌肉,同时也发出分支到骨质。
起自主动脉的节段动脉以最小的直径环绕各自的椎体走行,处于与相邻两个椎间盘等距的位置,所以当手术器械以正确的入路进入椎间盘时,节段动脉及其分支是安全的。
2.脊椎动脉各部的血供特点
观察脊柱的血液供应时可以清楚地发现,只有那些与主动脉关系密切的脊椎有直接的节段动脉供应,从第2胸椎到第3腰椎是典型的节段动脉供应模式。而颈椎、上胸椎以及骶椎则来自不同的血供系统。颈椎的大部分血供来自椎动脉和颈深动脉,下2个颈椎和上2个胸椎血供来自锁骨下动脉的肋颈干,骶椎的血供来自髂内动脉的骶外侧支和骶正中动脉的分支。
(1)颈段动脉:
节段动脉来自椎动脉,发出的前中央动脉和后中央动脉位于颈段腹侧,形成椎前动脉丛。在下颈椎,有甲状颈干和肋颈干的分支加入。
(2)胸段脊椎动脉:
上位两胸椎由甲状腺下动脉、椎动脉和最上肋间动脉发出分支供血。胸3~12由第3~11肋间后动脉和肋下动脉发出分支供血。椎弓外面的营养动脉多从上关节突根部后面进入。
(3)腰动脉:
脊柱的腰段的血供主要来自4对腰动脉。腰段的横突前支较粗大,经横突前面斜向外下到横突下方,分布于腰大肌、腰方肌,并发出分支与上、下同名动脉构成纵行吻合链。来自骶中动脉的腰最下动脉(第5腰动脉)分布于腰5前外侧面。髂腰动脉的腰支发出脊支进入椎管,发出背侧支分布于腰5的后面。椎弓根的营养动脉,外面的来自腰动脉背侧支,多从乳突基底部进入;内面来自于椎管前支的,多经椎弓下缘前部进入,来自于椎管后支多经椎弓下缘后部进入,从椎弓上缘进入者极少。
(4)骶髂腰动脉系统:
位于腹主动脉分叉点以下的椎骨血供依赖于以髂内动脉为主的骶髂腰动脉系统。该系统的构成包括第4腰动脉、髂腰动脉以及骶正中动脉和骶外侧动脉,提供脊柱腰骶段、腰骶神经根的下半部及第4腰椎水平以下的背部肌肉的血供,也是腰骶丛的主要营养血管。
1)第4腰动脉:
管径大约是其他腰动脉的2倍,故其供应范围较大。第4腰动脉发出的外侧肌支向前到达腰方肌,随后到达髂嵴支配腹壁后外侧的下部。外侧肌支的管径与髂腰动脉的髂支相当,但比后者位置更靠上,因此也更容易在经皮手术中碰到。
第4腰动脉的脊支分为3组:前方的骨膜支及骨支,供应后纵韧带、骨膜及椎体的松质骨;根支,供应神经根;背支,供应椎间小关节的深部,椎板深面的骨膜以及与之相关的韧带。前2个分支通常共同起源于节段动脉,然后在各自椎弓根和后根神经节的前方进入椎间孔,而背支多在神经节的后方进入椎间孔。所有的脊支均提供细小分支到硬膜。
第4腰动脉的一个主要特点是常在椎间孔水平发出一较大的向下方走行的节段间降支,与髂腰动脉的腰支吻合,因此,当髂腰动脉的腰支缺如时,较大的节段间降支就足以提供下方2个节段的血供要求。
2)髂腰动脉:
是髂内动脉后侧分支中的第1支,发出后靠近第1骶椎的腹外侧面向后上方走行,然后在闭孔神经与腰骶干之间继续向上行走。在第5腰椎与第1骶椎椎间盘下缘的外侧分成外侧的髂支和向上走行的腰支。髂支经过骶髂关节到达髂嵴下方肌肉的深面发出肌支到髂肌,发出关节支到髋臼,终支与股深动脉吻合。腰支在椎间盘的后外侧上行,在闭孔神经和腰骶干之间,分出脊支进入第1骶椎椎间盘孔。腰支通常通过与第4腰动脉的降支和(或)骶正中动脉的第1外侧分支相吻合来增加该区域血供。
3)骶正中动脉:
位于骶正中位置,是主动脉的最后分支,起自主动脉的分叉处的后正中部,它沿着前纵韧带的腹侧下降,经过第4、5腰椎椎体到达骶骨腹侧,以血管球的形式在骶尾骨交界处终结。骶正中动脉常出现变异,会完全缺如或被一侧骶外侧动脉的分支替代。
骶正中动脉第1个外侧分支在第5腰椎椎体的腹侧水平发出,常替代来自髂腰动脉或第4腰动脉的节段动脉,发出相关的骨支、肌支及脊支。当骶正中动脉缺如时,骶前区由骶外侧动脉发出的内侧支提供血运。
(二)脊柱的静脉
脊柱的静脉数量多,广泛吻合成丛,按其所在部位可分为椎管内、外静脉丛,其共同特点是无瓣膜,血液可双向流动;管壁薄;同一段血管口径不同,局部可膨大成窦状;不与动脉密切伴行。
1.椎管外静脉丛
椎管外静脉丛以横突为界分为前丛和后丛。较小的前丛与前中央支的分布区域相同,接受椎体前方和侧方穿出的静脉,而范围较大的后丛接受节段动脉后侧分支供应区域的血液回流。椎管外后静脉丛构成一套成对的静脉系统,分别位于两侧椎骨骨沟内,两侧的椎管外后静脉丛之间有横行的吻合支通过棘突间相交通,接受通过椎间孔出来的椎内静脉丛的节段性属支,最终汇入腔静脉系和奇静脉系的腰静脉和肋间静脉。椎外后静脉丛在颈后区域最为丰富,接受通过椎静脉来的各脊间属支的回流血液,汇入颈深静脉和颈内静脉。
2.椎管内静脉丛
椎管内静脉丛也称为硬膜外静脉丛,从尾椎一直分布到枕骨大孔,所经之处均被硬膜外脂肪包裹,由胶原纤维网支持。椎管内静脉丛并不是完全随意地缠绕着硬膜,而是以互相交叉连接的方式形成前后梯形的空间结构沿椎管扩展。该丛的前部由两个连续的通道组成,分别位于前外侧,在椎弓根的内缘沿着椎体后面走行,越过椎体后中央部向内侧延伸与对侧形成交叉吻合,在椎间盘的表面壁最薄,当行造影时,这些通道显示为节段性的菱形链状结构。前部在吻合处接受位于椎体后正中凹处松质骨内的椎体内静脉窦的血液,这些椎体内静脉窦较大且是不成对,观察椎体以及其血管的横断面,可见有大的血管通道直接将椎体内松质骨、椎体内静脉窦以及前外侧丛相连接。硬膜外静脉丛的后部也是由两个通道组成,分别位于椎弓和黄韧带前面、中线两侧,由通过黄韧带的交通支相吻合。
硬膜外静脉丛向外连接主要是经过椎间孔的静脉,最终汇入到该节段的腰静脉或肋间静脉。但是由于这些静脉窦没有瓣膜,因此这些血管内血流的方向不是固定的,它们可根据不断变化的腹腔和胸腔内压力向任何方向传输血液,成为无瓣膜的腔静脉和奇静脉系统的附属系统,这也是该系统功能重要性所在。
椎管内静脉汇集成椎间静脉,出椎间孔后与椎管外静脉汇合,最终注入椎静脉、肋间后静脉、腰静脉和骶外侧静脉。该静脉丛与盆腔器官、大脑之间的血管沟通,为盆腔肿瘤的转移提供了通路。另一个通过脊椎内、外静脉连接的通道是咽与脊柱间的静脉连接。该通道引流咽部后外侧上方区域血液,向后穿过寰枕前膜进入围绕正中和外侧寰枕关节的静脉复合体。
二、颈椎的血供
1.颈3~7的血管
颈椎的血供主要来自椎动脉的脊支,一般是一条,有时成对,这些支由神经根的前面进入椎管,在椎间孔每条脊支分为3个主支:①一支沿着脊神经根向内侧延续,在蛛网膜同脊髓前、后动脉吻合,并发出一沿着神经根走向外侧;②一支或数小支分布于椎弓板和邻近的软组织(黄韧带及肌肉);③一支到背侧动脉丛,分布于椎体的动脉支又分为两支,一支走在椎弓根和侧块的下方,靠近或在钩椎关节外侧关节囊上,到达椎体的前方,另一支在后纵韧带的深面,跨过椎体,同对侧的支相吻合。由这些水平的吻合发出升、降支沿中线两侧上下连接,在后纵韧带的深面形成互相交通的动脉丛。在中线由这个丛发出一条大的营养动脉,由后侧穿入椎体,到达一半的深度时,向上、下分别放射出朝向椎间盘的细小的分支。除此之外,尚有较小的动脉支也由椎体后侧穿入,椎体内部至少有一半由这种血管供应。从椎体后侧进入的滋养动脉,当抵达椎体中心时口径突然变窄,可能使血栓突然停留于此,而细小的细菌栓子可以通过小的分支。脊椎结核病变常由紧邻椎间盘处开始,可能与此有关。
椎体前部及侧部由越过前外侧面的分支供给,这些血管分出一到两个侧支,在侧块下进入椎体内,向前终为一个小的中线滋养血管。除以上二个主支以外,还有小的骨膜支和肌支,在椎体后面形成广泛的肌肉和骨膜动脉吻合网。
颈椎椎体的椎基底静脉汇入椎内静脉丛。在椎管内有椎前、后丛,围绕椎体及附件尚有椎管外前/后丛,彼此吻合,最后汇入椎静脉丛或颈内静脉。
2.齿突的血供
齿突的血供(图2-14-1)较为复杂,可能与颈枕部活动量增加有关。齿突及韧带主要由3个动脉供给。
图2-14-1 枢椎齿突的血供
(1)前升动脉:
前升动脉成对,起自相当于椎动脉的前内侧面,自颈2、3椎间孔穿出后,在颈长肌深面向上外侧上行,在枢椎体中心越过中线互相吻合,并发出穿支至枢椎前面,在枢椎关节面平面其分支穿入前内面,供应关节囊及前内侧的滑膜。每个前升动脉发出细支,穿入齿突基底前外面,在此平面接受裂穿动脉后继续在齿突外面向上后方行走。此动脉还供应软骨下骨、关节囊及翼状韧带。
(2)后升动脉:
后升动脉亦成对,较前升动脉为大。起自相当于椎动脉的后内面,在枢椎椎体及椎弓根交界处的沟内上升,发出穿支至前面,并发支至覆膜。在上行过程中,距齿突外缘1~2mm,越过寰枢横韧带后面,弯向内侧,越过相应翼状韧带的后面,在翼状韧带的上缘处由齿突外缘上升,最后在齿突尖端与前升动脉形成尖形的弓。
(3)裂穿动脉:
裂穿动脉为从颈内动脉颅外侧段最上部发出的众多小支,至咽后裂,在枢椎两侧与前升动脉吻合。
齿突的血供主要有两个来源:①中央动脉,从前方进入,在齿突体中心上升;②经齿突尖韧带、翼状韧带及副韧带进入的动脉。
三、胸椎的血供
胸椎的血供除直接或间接受相邻肋间动脉供应外(图2-14-2),上两胸椎尚接受甲状腺下动脉、锁骨下动脉、肋颈干或椎动脉发出的降支,其中尤以来自甲状腺下动脉者最多。不同节段血管在相应椎体前、后面和椎弓内、外面分为升、降支,供应相邻椎体,每侧相邻升、降支相连成纵吻合,左右同名支相连成横吻合。
图2-14-2 胸椎的血供
每个胸椎的滋养动脉共分三群:其中两群分别由椎体左右前外侧面进入,另外一群由椎体后面中央进入。在4个月胎儿,椎体每侧有5~6支滋养动脉,1~3岁幼儿减少为3支。在上10个胸椎,由椎体后面进入的滋养动脉常为两支;下2个胸椎常为3~4支。三群动脉在椎体内呈放射状排列,并在松质骨内互相吻合。终动脉只在椎体发育中的软骨出现,以后随着椎骨骨化,动脉支在松质骨内形成吻合,终动脉也随之消失。
四、腰椎的血管
(一)腰椎的动脉系统
腰椎的血供来自腰动脉。腰动脉发出后沿椎体的中后部向后外侧走行,在椎体前方发出中心支,进而分为升支和降支,形成网状,在接近骺板处穿入椎体内,营养椎体。腰动脉至椎间孔前缘分为前支、后支及中央支(图2-14-3)。
图2-14-3 腰椎的血供
1.前支
分为升、降支,其分支与相邻上下分支形成纵行弓形网,吻合支的尖部与对侧相交通。由此发出至少1支骨滋养动脉,与由椎体前面进入的正中前动脉吻合,形成纵轴动脉。
2.后支
在硬脊膜及硬脊膜外间隙组织,其分支尚供应椎弓根、椎弓板、横突、关节突和棘突。
3.中间支
供应神经根。
上述3个分支可分为脊前支、横突前支及背侧支,形成椎管外、内血管网2组。前者以横突为界又分为:①椎管外血管网前组:由横突前支(横突前动脉)形成。此支比较粗大,沿途在横突前方尚发出许多肌支,还有许多交通支与相邻横突前动脉吻合。此动脉位置较深,破裂可产生巨大腹膜后血肿,随后可发生顽固性肠麻痹。②椎管外血管网后组:由背侧支的关节间动脉及上、下关节动脉组成。关节间动脉绕过椎弓根峡部向后方延伸,走行于椎弓板与肌筋膜之间,然后向中线行走,沿途发出许多肌支,最后分布于椎弓板间韧带及棘突。椎管内血管网包括脊前、后支(椎间孔前、后动脉)。脊前支先分出横支,在中线汇合,经椎体后面的静脉窦孔进入椎体,相邻节段脊前支的升、降支彼此吻合,形成纵行的血管网。动脉分支、神经支与椎管内窦椎神经沿脊椎上下伴行。脊后支较前支细,呈网状分布于椎弓板和黄韧带内侧,然后穿入椎弓板,以微细小支在硬脊膜外脂肪中走行,与硬脊膜动脉丛相连。
腰椎椎体的滋养动脉,中央支数目较少而恒定,由椎体前外侧面进入的有1~3支;由背侧面进入的有1~2支,为椎体的主要滋养动脉。中央支位于椎体中1/3平面,主干向心直行,分支小,末端在椎体中心部形成螺旋形弯曲,以后呈树枝样分支,分别伸向椎体上、下端。周围支数目较多,但不恒定。周围支短而分支早,向椎体上、下端伸展,分布于椎体周围骨质。椎弓的滋养动脉数量较少,管径较细。椎骨滋养动脉的终动脉只存在于骨化期的软骨区内。
由肋间后动脉发出的脊支又发出多数前支,此乃椎体的主要动脉,前支从每侧发出升支和降支,与相邻椎骨的相应支在椎管前面相吻合。此外尚形成横吻合,从此吻合发出椎骨中央动脉和骺上及骺下动脉。由主动脉发出的胸、腰节段支沿脊椎管全长,在后纵韧带的深面形成动脉丛,这个丛发支由椎体的后面进入发育中的椎体内,作为主要血管来源。
在椎管前部椎体的背正中面有一个主要的动脉进入,在两侧还有小的左、右前外侧动脉,在节段动脉自主动脉发出不远处进入椎体侧面,这3个动脉最后均终止于发育中的椎体松质骨中心,形成不规则的血管管道,其周围软骨区可有弥散的薄壁管道,有极小的血管穿入软骨板,另有纤细的毛细管进入纤维环。
(二)腰椎的静脉系统
脊柱的静脉系统(图2-14-4,图2-14-5)由3个互相交通的无瓣膜的静脉网构成。
图2-14-4 腰椎静脉丛
图2-14-5 腰椎前方的静脉
1.椎骨(内)静脉
椎体周围静脉注入椎体中央静脉,然后在后纵韧带及骨膜的深面经椎体后部滋养孔汇入静脉窦内,与椎管内静脉相交通。
2.椎(管)内静脉
椎(管)内静脉分为3组:①椎管内后静脉:离椎间盘较远。②椎管内前静脉:在椎管横突冠状线之前,沿椎管前面有两个纵行静脉系统,此静脉在椎弓根部弯行向内,在椎间盘部弯行向外。在椎弓根内侧,这个静脉在滋养孔与椎骨内静脉相交通。椎管内前静脉紧贴椎间盘后面,位于硬脊膜及马尾神经之前。③根静脉:为节段静脉,在腰椎为成对静脉,分别在两侧椎弓根的上下,下1对静脉与神经根密切相关,经椎间孔穿出。
3.椎(管)外静脉
主要为两侧的腰升静脉,在椎体、横突及椎弓根交界处形成的沟内纵行向上。在远侧,此静脉与髂总静脉相交通;在近侧,左腰升静脉注入半奇静脉,右侧的一般较小,可以在腰4~5椎间隙终为一个根静脉,向上与其他根静脉重新汇合,最后汇入奇静脉。
五、骶骨的血管
骶骨的血供由骶正中动脉、骶外侧动脉,骶外侧动脉上支至骶骨上部,下支至骶骨下部和尾骨。
骶正中动脉位于骶正中位置,是主动脉的最后分支,起自主动脉的分叉处的后正中部,它沿着前纵韧带的腹侧下降,经过第4、5腰椎椎体到达骶骨腹侧,以血管球的形式在骶尾骨交界处终结。骶正中动脉常出现变异,会完全缺如或被一侧骶外侧动脉的分支替代。
骶正中动脉第1个外侧分支在第5腰椎椎体的腹侧水平发出,常替代来自髂腰动脉或第4腰动脉的节段动脉,发出相关的骨支、肌支及脊支。当骶正中动脉阙如时,骶前区由骶外侧动脉发出的内侧支提供血运。