跟腱區(qū)動(dòng)脈血供的三維可視化研究

彭建強(qiáng) 張江 黃愛軍 徐達(dá)傳 陳勝華

基礎(chǔ)研究

跟腱區(qū)動(dòng)脈血供的三維可視化研究

彭建強(qiáng) 張江 黃愛軍 徐達(dá)傳 陳勝華

目的通過數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建跟腱區(qū)動(dòng)脈血供的三維可視化圖像，研究跟腱區(qū)的動(dòng)脈血供。方法新鮮人小腿標(biāo)本三只，用30%明膠、10%朱砂、10%淀粉按比例配制的灌注液灌注，冷藏后CT掃描獲得DICOM格式數(shù)據(jù)，Mimics 10.01軟件處理。結(jié)果獲得小腿跟腱區(qū)皮膚、骨骼、動(dòng)脈、跟腱的三維可視化圖像。結(jié)論跟腱區(qū)三維可視化圖像可為臨床提供形態(tài)學(xué)資料，虛擬手術(shù)有助于最佳手術(shù)方案的選擇。

跟腱；動(dòng)脈；圖像處理，計(jì)算機(jī)輔助；成像，三維；腱損傷

目前，圖像三維可視化技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，它可以通過建立動(dòng)態(tài)的三維可視化模型，為臨床研究提供直觀形象的解剖學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)臨床進(jìn)行診斷治療、手術(shù)規(guī)劃、模擬仿真等操作[1,2]。本實(shí)驗(yàn)通過數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建跟腱部軟組織包括周圍皮膚動(dòng)脈血供的三維可視化圖像，并在虛擬圖像上施行模擬手術(shù)，觀察不同手術(shù)切口對(duì)局部血液供應(yīng)的影響，為臨床跟腱斷裂的手術(shù)治療、跟腱皮膚切口部位的選擇以及避免術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生提供形態(tài)學(xué)資料。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

取新鮮成人小腿標(biāo)本3只，用40℃5%的枸櫞酸鈉生理鹽水沖洗血管，至流出清澈液體為止，備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)本的制作 對(duì)上述備好的新鮮小腿標(biāo)本，在股動(dòng)脈斷口內(nèi)插管，用注射器將灌注液[3]（由30%明膠、10%朱砂、10%淀粉按比例配制而成）緩慢注入動(dòng)脈血管中。觀察到標(biāo)本動(dòng)脈逐漸充盈，至足趾末梢動(dòng)脈亦有明顯充盈時(shí)，停止灌注。標(biāo)本冷藏24 h。

1.2.2 數(shù)據(jù)獲取 采用GE64排螺旋CT機(jī)對(duì)灌注好的標(biāo)本進(jìn)行CT掃描。掃描參數(shù)：層厚0.5 mm，電壓120 kV，電流250 mA，512×512矩陣，無間距連續(xù)掃描，掃描后取得的數(shù)據(jù)以DICOM格式保存。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用比利時(shí)Materialise公司生產(chǎn)的Mimics 10.01軟件對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。以手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)圖像配準(zhǔn)、分割、標(biāo)識(shí)，重建小腿跟腱區(qū)的外形、骨骼、動(dòng)脈、跟腱等解剖結(jié)構(gòu)，獲得三維可視化圖像，并進(jìn)行平滑處理。通過軟件的Simulation模塊的Cut with Polyplane功能，在跟腱內(nèi)側(cè)跟骨結(jié)節(jié)上方約1 cm和4 cm的地方分別做兩個(gè)長(zhǎng)1.4 cm、深0.5 cm的切口，此外在跟腱內(nèi)部做長(zhǎng)切口，在跟腱止點(diǎn)做橫切口，觀察切口對(duì)動(dòng)脈血供的影響。

2 結(jié)果

2.1 跟腱區(qū)的動(dòng)脈血供特點(diǎn)

跟腱區(qū)軟組織的動(dòng)脈血供主要由脛后動(dòng)脈和腓動(dòng)脈的分支供應(yīng)。

2.1.1 脛后動(dòng)脈于跟腱內(nèi)側(cè)緣下降時(shí)依次發(fā)出5～6支分支動(dòng)脈，加上脛后動(dòng)脈稍上部發(fā)出的跟腱深動(dòng)脈，是跟腱的主要營(yíng)養(yǎng)血管。其中2支為深支，發(fā)出后直達(dá)跟腱內(nèi)側(cè)緣，參與構(gòu)成跟腱內(nèi)側(cè)緣動(dòng)脈網(wǎng)；脛后動(dòng)脈下行至跟腱下端時(shí)發(fā)出跟內(nèi)側(cè)支，參與構(gòu)成跟腱下端動(dòng)脈網(wǎng)。跟腱內(nèi)側(cè)區(qū)皮膚動(dòng)脈血供也由這些分支動(dòng)脈提供（圖1）。

2.1.2 腓動(dòng)脈發(fā)出以下三個(gè)分支：（1）跟腱外上動(dòng)脈，分成深淺兩支：深支至跟腱外側(cè)緣上部，并下行與跟腱外下動(dòng)脈深支吻合成腱外側(cè)緣動(dòng)脈網(wǎng)；淺支只抵達(dá)腱外膜，參與構(gòu)成膜內(nèi)動(dòng)脈網(wǎng)。（2）跟腱外下動(dòng)脈，于跟腱外側(cè)緣下部上行，亦分為深淺兩支，分別與外上動(dòng)脈的同名支吻合。（3）跟外側(cè)支，包括升支和降支：升支分布于跟腱下端外側(cè)；降支參與跟動(dòng)脈網(wǎng)的構(gòu)成（圖2）。跟腱外側(cè)區(qū)皮膚動(dòng)脈血供亦由這些分支動(dòng)脈提供。

2.1.3 跟腱有豐富的動(dòng)脈網(wǎng)供血：（1）跟腱內(nèi)側(cè)動(dòng)脈淺支與跟腱外側(cè)動(dòng)脈淺支共同構(gòu)成跟腱外膜內(nèi)動(dòng)脈網(wǎng)，并從網(wǎng)上發(fā)出細(xì)支穿越疏松結(jié)締組織層抵達(dá)腱束，主要營(yíng)養(yǎng)跟腱表層腱纖維束；（2）跟腱內(nèi)側(cè)動(dòng)脈相互吻合形成腱內(nèi)側(cè)動(dòng)脈網(wǎng)，營(yíng)養(yǎng)跟腱內(nèi)側(cè)部腱束；（3）跟腱外側(cè)動(dòng)脈則相互吻合成腱外側(cè)動(dòng)脈網(wǎng)，營(yíng)養(yǎng)跟腱外側(cè)部腱束；（4）腱內(nèi)側(cè)動(dòng)脈網(wǎng)和腱外側(cè)動(dòng)脈網(wǎng)之間有動(dòng)脈支相交通；（5）跟內(nèi)側(cè)支與跟外側(cè)支的升支相互吻合構(gòu)成跟腱下端動(dòng)脈網(wǎng)（圖3）。

2.1.4 跟腱被覆區(qū)內(nèi)側(cè)區(qū)域和外側(cè)區(qū)域皮下組織內(nèi)有豐富的血液供應(yīng)，跟腱后方下段正中部位長(zhǎng)約6 cm的區(qū)域血液供應(yīng)較少。

2.2 模擬手術(shù)對(duì)跟腱區(qū)動(dòng)脈血供的影響

2.2.1 在跟腱內(nèi)側(cè)跟骨結(jié)節(jié)上方約1 cm處做長(zhǎng)1.4 cm、深0.5 cm的切口，觀察切口對(duì)跟腱及其皮膚血液供給的影響。結(jié)果顯示，切口對(duì)圖中所顯示的動(dòng)脈沒有影響。

2.2.2 在跟腱內(nèi)側(cè)跟骨結(jié)節(jié)上方約4 cm處做長(zhǎng)1.4 cm、深0.5 cm的切口，觀察切口對(duì)跟腱及其皮膚血供的影響，發(fā)現(xiàn)切口對(duì)圖中所顯示的動(dòng)脈沒有影響（圖4）。

2.2.3 跟腱內(nèi)側(cè)跟骨結(jié)節(jié)上方約7 cm處跟腱及其皮膚血供豐富，如果在此以上部位做切口，皮膚壞死的機(jī)會(huì)?。▓D5）。

2.2.4 跟腱內(nèi)側(cè)做長(zhǎng)切口，對(duì)跟腱皮膚血供有影響（圖6）。

2.2.5 跟腱止點(diǎn)做橫切口，對(duì)跟腱皮膚血供影響較?。▓D7）。

3 討論

圖1 脛后動(dòng)脈分支

圖2 腓動(dòng)脈分支

圖3 跟腱區(qū)動(dòng)脈網(wǎng)的分布

圖4 跟腱內(nèi)側(cè)模擬手術(shù)（兩個(gè)切口）

閉合性跟腱斷裂術(shù)后有較高的皮膚壞死發(fā)生率，主要與跟腱及其周圍軟組織血液供應(yīng)較差，手術(shù)又進(jìn)一步破壞其血供有關(guān)。既往有多位學(xué)者研究了跟腱區(qū)的動(dòng)脈血液供應(yīng)[4-8]，Chen等[5]對(duì)跟腱的動(dòng)脈血供進(jìn)行了解剖學(xué)研究，為有可能破壞跟腱周圍皮膚切口血供的手術(shù)操作方案提供改善措施。研究發(fā)現(xiàn)，脛后動(dòng)脈和腓動(dòng)脈是跟腱區(qū)的血供來源，跟腱外科手術(shù)并發(fā)癥的高發(fā)生率與正中切口的選擇有關(guān)。陳明法等[6]觀察到，跟腱在其止點(diǎn)近側(cè)的腹側(cè)約1/2～2/3為無血管區(qū)，因此建議在處理跟腱斷裂手術(shù)時(shí)，從背側(cè)正中矢狀切口入路為宜；陳履平[7]等發(fā)現(xiàn)跟腱血供來源以脛后動(dòng)脈為主，認(rèn)為手術(shù)以跟腱旁內(nèi)側(cè)切口入路較好；孫淑紅[8]等定量描述了跟腱周圍軟組織覆蓋區(qū)的血管解剖學(xué)分布，指出跟腱內(nèi)、外側(cè)區(qū)血液供應(yīng)豐富，而跟腱中央?yún)^(qū)皮下組織血液供應(yīng)較少。諸多研究表明，直觀全面地了解跟腱軟組織動(dòng)脈血供情況，對(duì)跟腱外科治療方法的選擇有重要的指導(dǎo)意義。本實(shí)驗(yàn)對(duì)跟腱區(qū)動(dòng)脈血供進(jìn)行三維可視化研究，立體準(zhǔn)確地觀察跟腱區(qū)動(dòng)脈的走行與分布特點(diǎn)，同時(shí)通過模擬手術(shù)尋找對(duì)局部血供影響較小的合適切口，為臨床手術(shù)入路的選擇提供參考依據(jù)。

圖5 跟腱止點(diǎn)上7 cm血供豐富

圖6 跟腱內(nèi)側(cè)長(zhǎng)切口對(duì)跟腱及其皮膚血供的影響

圖7 跟腱止點(diǎn)橫切口對(duì)跟腱及其皮膚血供的影響

本實(shí)驗(yàn)證實(shí)，跟腱被覆區(qū)內(nèi)側(cè)和外側(cè)區(qū)域皮下組織內(nèi)有豐富的血液供應(yīng)，在跟腱后方下段正中6 cm以上作小腿后方正中切口不會(huì)影響局部血供，而跟腱后方下段正中部位6 cm內(nèi)血液供應(yīng)較少，不宜作后正中切口。內(nèi)側(cè)切口不宜太長(zhǎng)，否則會(huì)截?cái)鄟碜詢?nèi)側(cè)前方的血供，使切口后方血液僅靠其上、下方的少量側(cè)支循環(huán)供給，容易發(fā)生切口后方的皮膚壞死。我們?cè)谂R床上對(duì)陳舊性跟腱斷裂病人進(jìn)行跟腱延長(zhǎng)修復(fù)時(shí)常采用上段后正中長(zhǎng)切口，下段在止點(diǎn)處作內(nèi)側(cè)小切口或橫切口，將延長(zhǎng)的近端跟腱從上、下方切口間腱鞘隧道中引至下方切口中與跟腱遠(yuǎn)端斷端縫接，術(shù)后傷口愈合良好。閉合性跟腱斷裂最常發(fā)生在跟腱止點(diǎn)上2～6 cm內(nèi)[9]，但其它部位也可發(fā)生斷裂。我們利用三維可視化標(biāo)本，對(duì)不同部位的跟腱斷裂施行跟腱后正中及內(nèi)側(cè)長(zhǎng)切口或止點(diǎn)處橫切口等模擬手術(shù)，觀察手術(shù)切口對(duì)局部血供的影響。結(jié)果顯示前二處切口均對(duì)血供有明顯影響，而止點(diǎn)處橫切口則無明顯影響。因此，我們?cè)诮诘呐R床手術(shù)中選擇在斷裂跟腱上端作內(nèi)側(cè)小切口，下端作橫切口，以更有利于斷端的顯露和縫接。

模擬手術(shù)結(jié)果顯示，在跟腱內(nèi)側(cè)跟骨結(jié)節(jié)上方約1 cm和4 cm處分別作長(zhǎng)1.4 cm、深0.5 cm的切口，局部血液供應(yīng)無明顯變化，結(jié)合我們?cè)谂R床工作中的體會(huì)，可以考慮在跟腱斷裂的近端和遠(yuǎn)端分別作兩個(gè)小切口，在斷端近端稍上方作一小切口，將斷裂的跟腱牽至切口外行Bunnell縫合，使切口內(nèi)操作變?yōu)榍锌谕獠僮?，擴(kuò)大了操作空間；且此時(shí)腱鞘內(nèi)跟腱斷端呈游離狀，牽出切口外極為容易，也不需要分離腱周組織，無過多損傷跟腱血供之虞。在跟腱遠(yuǎn)端斷裂處作一小切口，則可觀察到跟腱遠(yuǎn)端斷裂性質(zhì)及縫合后對(duì)合情況，同時(shí)便于修補(bǔ)縫合。因此在跟腱斷裂手術(shù)中，于跟腱斷裂的近端和遠(yuǎn)端分別作一個(gè)小切口，有利于減少對(duì)局部皮膚血供的破壞，有助于術(shù)中對(duì)斷端的縫接操作，可有效預(yù)防術(shù)后跟腱及跟腱皮膚缺血壞死[10]。

我們根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的三維可視化解剖學(xué)研究結(jié)果，指導(dǎo)臨床對(duì)部分病例施行了跟腱斷裂手術(shù)，取得了良好的效果。但由于手術(shù)開展的數(shù)量有限，仍需要進(jìn)一步的臨床評(píng)估和隨訪研究，同時(shí)還需進(jìn)一步結(jié)合術(shù)中具體情況，改良手術(shù)方式，盡量減少閉合性跟腱斷裂術(shù)后皮膚壞死的發(fā)生。

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（本文編輯 白朝暉）

Three-dimensional visualization of arterial supply in Achilles tendon

*PENG Jian-qiang,ZHANG Jiang,HUANG Ai-jun,XU Da-chuan,CHEN Sheng-hua.*Department of Orthopaedics,The Fourth People's Hospital of Shenzhen,Shenzhen 518033,China

Objective The aim of the present research was to study arterial blood supply in Achilles tendon area by reconstructing three-dimensional visualization images of arteries in this area with digital technology.Methods Three specimens of fresh human leg were perfused by the perfusion preparation with 30%gelatin,10%cinnabar and 10%starch pro rate,and then were frozen and scanned by CT,DICOM format data were obtained and processed by Mimics 10.01 software.Results Three-dimensional visualization images of skin,bones,arteries, tendons in Achilles tendon area were reconstructed.Conclusion Three-dimensional visualization in Achilles tendon area can provide morphological data for clinical therapy,and can be helpful to formulate the best operation scheme with virtual surgery.

Achilles tendon;Arteries;Image processing,computer-assisted;Imaging,three-dimensional; Tendon injuries

R322.74,R813.3

A

1674-666X(2009)02-0122-03

10.3969/j.issn.1674-666X.2009.02.011

深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目（200702048）

518033深圳，深圳市第四（福田）人民醫(yī)院骨科(彭建強(qiáng)、黃愛軍)；442000十堰，鄖陽醫(yī)學(xué)院太和醫(yī)院(張江)；510515廣州，南方醫(yī)科大學(xué)解剖研究所(徐達(dá)傳、陳勝華)

E-mail：pengjq@live.cn