临床上引起腰腿痛的病因较多,一般认为来源于发生退变的椎间盘及周边的韧带和肌肉等组织,其中硬膜外静脉丛曲张是一个长期被忽视的病因。硬膜外静脉丛广泛分布在椎管内侧与硬膜、神经根直接相邻,并作为腔静脉辅助引流系统在体液循环中发挥重要作用。由于骨性椎管容积相对固定,所以若硬膜外静脉丛严重迂曲、扩张则有可能直接挤压硬膜、马尾或者相应节段神经根,导致类似椎间盘突出症或椎管狭窄症的临床症状。因扩张的静脉丛缺乏特异的影像学表现,在临床上很难准确地与椎间盘突出症或椎管狭窄症等相鉴别,故极易被忽视。然而,扩张的静脉丛迂曲且壁薄,术中很容易出血,增加手术难度,同时也会导致如术后硬膜外血肿等相关并发症。虽然对硬膜外静脉丛的研究开展较早,且已经被纳入大多数的解剖学图谱中,但临床医生对于硬膜外静脉丛的解剖结构、形态学特征、临床意义和影像学检查等细节仍然所知甚少。通过对以上几个方面进行文献综述,介绍硬膜外静脉丛的最新研究进展。
腰腿痛是严重影响人类健康的全球性疾患之一,约80%的成年人在一生中经历过不同程度的腰腿痛。目前,对于腰腿痛的来源尚不完全明确,可能的来源包括椎间盘、脊柱骨质组成部分、韧带、关节突关节及椎旁肌肉等组织。然而在椎管内存在的另一种重要结构——硬膜外静脉丛,如其出现曲张、增生,则在容积固定的骨性椎管内有可能直接挤压相应节段神经根、硬膜或者马尾,导致类似椎间盘突出症、椎管狭窄症、甚至马尾综合征的临床症状。常规CT或MR检查并不能有效显影硬膜外静脉丛,且影像学表现易与其他组织相混淆。然而,目前对于硬膜外静脉丛的解剖结构、形态学特征、临床意义和影像学检查尚缺乏系统的研究和认识,且硬膜外静脉丛曲张致腰腿痛的机制亦不明确,故本文将结合已有文献对以上内容进行阐述,并综述其研究进展。
本文以“椎管内静脉丛”、“硬膜外静脉丛”、“下腰痛”、“静脉曲张”作为中文检索词,在中国知网数据库、万方数据、维普数据库等中文检索平台及数据库进行检索;以“epidural venous plexus”、“Batson plexus”、“spinal venous plexus”、“low back pain”为英文检索词,在PubMed、Embase、Web of Science等英文检索平台及数据库进行检索。文献的纳入标准:①期刊论文、综述、学位论文等类型的文献;②文献内容与硬膜外静脉丛概念密切相关;③对于相同领域的文献,优先选择近期发表或发表在权威杂志上的文献。排除标准:①会议记录、通信、评论等类型的文献;②重复文献及无法获得全文的文献;③质量不高、证据等级低的文献。共检索出文献1060篇,最终纳入35篇(图1)。
脊柱血管系统约在15世纪由Vesalius首先报道,随后400多年里不同学者逐渐阐明其双侧纵行血管与中央横行交通支的基本结构。因当时缺少显示该静脉丛的检查方法,且对其临床价值的认识不足,故导致对硬膜外静脉丛的研究动力不足。直到Batson通过阴茎背侧静脉注射显像剂发现显影剂通过盆腔静脉、硬膜外静脉丛最终到达鼻窦处,完全避开了上、下腔静脉引流系统。这个发现重新拉开了对硬膜外静脉系统研究的热潮,而硬膜外静脉丛由此也被命名为Batson静脉丛(Batson’s plexus)。
Plaisant等向椎体静脉丛注射了可凝明胶,通过明胶凝固后的形态模型详细描述了硬膜外前静脉丛结构。由于硬膜外后静脉丛在影像学上显影困难,所以早期大多数学者未认识到,甚至否认硬膜外后静脉丛的存在。目前,虽然硬膜外静脉丛的概念已经被纳入大多数的解剖学图谱中,但对于该静脉系统的具体形态、不同节段和个体差异等细节仍然所知甚少。
椎管静脉丛可分为三个相互交通的部分:①硬膜外(椎管内)静脉丛,主要位于椎管内,并包绕硬膜。这部分静脉丛收集起自硬膜的神经根静脉及椎弓根和棘突的静脉血流;②椎基静脉丛,由椎体骨内的静脉系统组成,引流椎体自身的静脉血;③椎管外静脉丛,主要位于椎体周围。其中硬膜外静脉丛是无瓣膜的静脉系统,起自盆腔内静脉系统,向上沿整个脊柱走行,终止于颅内的硬脑膜窦。该静脉丛系统与胸腹腔的纵行大静脉平行,交汇以及相互交通,功能类似于奇静脉,起到沟通上、下腔静脉的作用(图2)。
一项向上腔静脉或股静脉灌注环氧树脂的尸体研究发现,普通标本中硬膜外前静脉丛内的环氧树脂灌注不完全;而在行腔静脉结扎的尸体内则完美地充盈整个硬膜外前静脉丛。这从侧面证实了硬膜外静脉前丛的辅助引流功能。与腔静脉不同的是,因硬膜外前静脉丛走行于坚硬的椎管内,故可免受来自胸腹腔压力改变的直接影响。
硬膜外静脉丛围绕椎管前壁和后壁,分别称为硬膜外前/后静脉丛,与椎管外静脉丛在椎间孔处相互交通(图3)。
硬膜外前静脉丛是一种薄壁静脉系统,其形态学特征相对固定。硬膜外前静脉丛起自基底静脉丛,由一对纵行静脉主干构成,于椎体和椎间盘的背侧面组成丛状弓形系统,走行于几乎不存在脂肪的硬膜外前方间隙。两侧纵行静脉干在椎间盘水平相互分离,位于后纵韧带前方;而在椎体的中部相互汇聚后纵韧带后方,并与椎基静脉丛相通。这些薄壁血管在扩张时可形成大管径的血管与马尾静脉在神经根的后下方区域汇合,约占马尾神经直径的1/3。
硬膜外前静脉丛在颈椎水平最小、最细;向下逐渐增多、增粗,直到L4和L5处管径、密度达到最大;随后在进入骶椎区域后管径急剧缩小。Whiting等报告髂动脉支架脱落后,由静脉系统循环至L5神经根周围的静脉丛内,导致了L5神经根压迫和马尾症状;通过后方减压取出静脉丛中的金属部件后症状完全缓解,提示腰椎水平的硬膜外静脉丛管径较想像的更为粗大。
硬膜外后静脉丛则包埋在后方硬膜外脂肪组织内,同样包括一对位于椎管硬膜外间隙侧后方的纵行静脉通路,与硬膜外前静脉丛汇合于椎间孔内神经根发出的位置,通常位于椎弓根下方。这对纵行静脉存在广泛的节段性水平桥接交通支。
文献推测硬膜外后静脉丛破裂是自发性硬膜外出血(spontaneous spinal epidural hematoma,SSEH)的主要原因之一。SSEH好发于脊柱交界区(颈胸和胸腰)后外侧,可能与硬膜外后部静脉丛在交界区管径明显变化有关。硬膜外前静脉丛自C1~L5内径逐渐增大,在进入骶椎后血管网急剧缩小,这种形态改变可能与椎体或椎基静脉的大小有关:大椎体需要更大的椎基静脉以保证充足的静脉引流,相应硬膜外前静脉丛的形态也随之增大。然而,硬膜外后静脉丛却没有这种特征:成人椎弓根间在T3~T9最小,但是该处的硬膜外后静脉丛却很发达,与椎管或椎体形态无相关性。椎管静脉一般没有瓣膜结构,这使得静脉血可以双向流动,且正向灌注时的流速显著高于逆向灌注。
椎管静脉系统的双向血流方向与胸内压和腹内压的变化(如呼吸、咳嗽)和流体力学因素有关(如体位改变)。在坚硬的椎管保护下,硬膜外静脉系统不受腹内压及胸内压变化的直接影响。然而胸、腹腔压力波动能引起上、下腔静脉的压力变化,继而影响硬膜外静脉丛的容量和压力,并挤压其毗邻的神经根引起根性压迫疼痛症状。很多由静脉丛扩张导致严重间歇性跛行的患者即有腔静脉血栓的前驱疾病,通过低分子肝素和华法林保守治疗后症状明显缓解。尸体研究也发现腔静脉堵塞标本中硬膜外静脉丛明显增粗、迂曲。虽然腔静脉引流不畅是硬膜外静脉丛曲张的重要先导病因,但是在腔静脉畅通的患者中也可见硬膜外静脉丛迂曲、扩张;此外孕后期的患者也可出现双侧静脉丛曲张,提示我们不能忽视其病因多样性。
Manaka等将硬膜外静脉丛的扩张分为五型:Ⅰ型,无病变;Ⅱ型,单侧病变且局限于单一椎体;Ⅲ型,病变位于单一椎体两侧;Ⅳ型,多节静脉系统病变;Ⅴ型,包括吻合支在内的广泛病变。此外,Hanley等根据手术结果和影像学特征总结三种不同类型的腰椎硬膜外静脉曲张:Ⅰ型,硬膜外静脉扩张伴血栓形成;Ⅱ型,硬膜外静脉扩张不伴血栓形成;Ⅲ型,硬膜外有血肿。
临床上可以通过MR检查初步判断是否患有椎管内静脉曲张,而完全确诊目前却只能通过手术方式来明确。Zimmerman等统计15年中6000余例腰椎手术病例,结果发现硬膜外静脉曲张发生率为0.067%。Hammer等在2003年报告4年内(1999至2002年)共127例患者中有6例存在硬膜外静脉曲张,发生率稍低于5%。这一结果与Hanley等报告更接近:2年内有10例硬膜外静脉曲张患者。硬膜外静脉丛扩张发生率的增高说明了临床上越来越关注这种情况,事实上说“发现率”可能更为合适。
巨大的椎间盘突出可导致椎管内静脉回流受阻,进而造成病灶上方和下方的静脉丛迂曲、扩张并出现相应临床症状。增强CT显示硬膜外静脉的充血扩张与患者腰椎管狭窄症状显著相关。因此,硬膜外静脉曲张是诊断严重椎管狭窄的一种表征。但也有学者认为硬膜外静脉丛曲张与中央管真性狭窄无相关性,而与硬膜外脂肪增生显著相关。增生的脂肪组织阻碍静脉回流,导致静脉丛(尤其是后静脉丛)迂曲、扩张;且脂肪增生节段越多、分级越高,附近的静脉丛曲张更明显。此外,腔静脉血快速、大量涌入椎管静脉系统也可导致神经根性痛症状,在最终静脉丛发展成迂曲扩张之前,静脉丛的急剧膨胀导致的“水击效应”也可出现持续的神经根性病变。
由静脉丛扩张引起腰痛、下肢痛症状的报道不少,通常很难治疗,有报道显示手术消融血管解除压迫后根性症状显著缓解。
除腰背痛症状外,马尾处的静脉丛循环系统病变也是神经源性间歇性跛行的可能机制,有如下两种假说:①压迫缺血:椎间盘突出伴椎管狭窄的患者神经根已经受到压迫,在直立行走过程中马尾处静脉丛血流量增加,继发的硬膜外静脉丛扩张可进一步加重神经的压迫,并发减少神经根局部的血供,最终导致缺血性神经炎。②氧供应不足:椎管的重度狭窄可导致外周脑脊液压力升高,压迫马尾处的静脉丛,出现淤血性氧供应不足而导致跛行症状。有研究显示予马尾神经源性间歇性跛行患者吸氧后,跛行的适应期有所延长。动物实验结果显示,50%的压迫强度下的马尾动脉的形态正常,但是静脉丛系统出现扭转和弯曲,最终导致轻度的运动障碍。Olmarker等研究了压迫试验中神经根内在血管的变化,发现导致椎管狭窄临床症状的外部压力值与造成静脉曲张淤血的压力值相同;该压力仅阻碍了静脉血流,对动脉和毛细血管的血流无明显影响。这提示临床上应注意硬膜外静脉丛扩张、马尾缺血、缺氧,其是椎管狭窄患者神经源性间歇性跛行的可能原因之一。
此外,硬膜外静脉丛通过外周静脉系统交通引流椎管周围大量的静脉血,对局部硬膜及神经根可能起到调节温度的作用。同时也是椎管内麻醉出现全身意外及椎管造影时造影剂快速丢失而显影不佳的原因。
五、硬膜外静脉丛的影像学检查
硬膜外静脉曲张存在相对固定的、类似于椎间盘脱出的影像学表现,在临床上很难准确鉴别诊断。这种“脱出”表现通常为中央型,即靠近椎体中部的静脉丛扩张迂曲,在影像上与椎间盘中部疑似相连而误认为是中央型的髓核脱出。另外,影像学上也常因表现为小的泪滴状的囊性病变而被误认为是蛛网膜囊肿。患者常主诉疼痛起病较急,通常在提重物或腰椎扭转活动时出现剧烈疼痛,卧床休息、非甾体抗炎类药物及理疗均不能有效缓解。
硬膜外静脉曲张在MRI表现为硬膜外腔的流空信号,即MRI T2WI显示流动血液为低信号,而部分排空的静脉则出现高、低信号交杂。若曲张部位无血栓形成,则注射增强剂钆后图像显示血管周围增强;血栓性静脉曲张则在T1和T2平扫及加权像上均为高信号。也有学者报告在反复腰痛患者MRI像上硬膜前方发现T1等信号,T2低信号,且不能增强的信号区,经过手术取样及病理检查结果提示为钙化的静脉曲张。Morikawa等则认为静脉丛表现为T1WI上条索状的高信号条带。这些研究均提示硬膜外静脉丛在影像学上表现多样,这与其本身不同的病理学特征或局部血流速度密切相关。不少病例根据术前MRI显示考虑为椎间盘突出,术中却只看到扩张或曲张的硬膜外静脉而未见突出的椎间盘。甚至有学者推断发生椎间盘自发性吸收现象中,“吸收”的有可能不是“椎间盘”,而是“迂曲的静脉丛”。此外,Gd⁃DTPA强化MRI对于评估硬膜外疾病,如脓肿或肿瘤有重要的意义。在横断位上,因为曲张的静脉通常不会跨越区域,所以静脉曲张在后纵韧带附近不会增强;而在脓肿或肿瘤病例中增强信号一般为弥散分布。
Morikawa等在影像学上对硬膜外静脉丛进行了分级:1级,只有椎基静脉可见;2级,椎基静脉和硬膜外静脉均可见,但不明显(厚度≤3mm);3级,椎基静脉和硬膜外静脉扩张(厚度≥3mm)和(或)纵行静脉连续;4级,硬膜外静脉前部和后部均扩张(图4)。
此外,核磁共振血管显影术(magnetic resonance perfusion,MRP)在分辨硬膜外静脉丛方面具有独特的优势:一方面,MRP伤害性小,可多次重复;另一方面,MRP可有效鉴别血管破裂和淤血。但是,MRP无法获得患者在站立位时的影像,故不能作为评估腰椎静脉丛循环状态的常用手段。
总之,硬膜外静脉丛在腰腿痛发生、发展过程中扮演了重要的角色,以往的临床实践中并未正确认识或关注该重要组织结构。硬膜外静脉丛迂曲、扩张有可能直接压迫硬膜、神经根或马尾,导致类似椎管狭窄症、椎间盘突出症或马尾综合征等临床症状。然而,目前尚未找到针对硬膜外静脉丛的高敏感度影像学检查方法,临床上容易与椎间盘突出或韧带增生相混淆。另外,硬膜外静脉丛的报道以病例报告形式多见,鲜见系统的临床研究。此外扩张的静脉丛迂曲且壁薄,呈“串珠样”或者“葡萄样”,术中很容易出血;不仅使手术视野模糊,增加手术难度,而且也有可能在术后出现局部血肿导致临床症状。因此,如能针对硬膜外静脉丛展开系统临床研究,将有助于我们更进一步了解其在腰腿痛疾病诊断治疗中的未知作用。
参考文献(略)
——全文刊登于《中华骨科杂志》2021年1月第41卷第1期
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