膝关节屈曲时腘动脉移位的MRI研究

     摘  要：［目的］阐明膝关节屈曲时胫骨后方腘动脉(PA)位置的变化。［方法］应用MR检查，分别在关节0°伸直位和90°屈曲位对16个膝进行扫描，在胫骨的两个水平，相当于全膝关节置换术(TKR)和胫骨高位截骨术(HTO)的截骨水平，测量腘动脉到胫骨后方皮质的距离(骨—动脉距离，BAD)，用配对t检验比较距离的变化。［结果］从伸直位到屈曲90°位，在TKR水平，BAD平均增加18 mm(-2～+5 mm)，改变有统计学意义(P=0005)；在HTO水平，BAD平均增加14 mm(-2～+4 mm)，改变也有统计学意义(P=0005)。但在两个水平，各有2例表现为腘动脉的前移。［结论］屈曲膝关节是一个相对安全的体位，但在膝部手术中，并不能保证规避损伤腘动脉的潜在危险。

    关键词：移位；  腘动脉；  膝；  磁共振成像

    MRI study of the movement of popliteal artery during knee flexion∥GENG Xiaopeng, CHEN Baicheng, WANG Xia, et al. Department of Joint Surgery,the Third Hospital of Heibei Medical University,Shijiazhuang 050051

    Abstract：［Objective］To clarify the precise displacement of the popliteal artery(PA) during knee flexion using magnetic resonance imaging (MRI).［Method］MRI was used in 16 knees at 0° and 90° of flexion to measure the distance between the popliteal artery and the posterior tibial cortex (bone to artery distance, BAD )at two levels corresponding to the levels of osteotomy in total knee arthroplasty(TKR) and in high tibial osteotomy(HTO). The results were analysed using pairedsamples t test.［Result］At the level of TKR (0.5 to 1 cm below the tibial articular surface),the mean posterior movement of BAD from extension to 90° of flexion was 1.8 mm (-2～+5 mm) with a statistical significance(Ｐ=0.005). At the level of HTO(1.5 to 2 cm below the tibial articular surface), the mean change in BAD 1.4mm (-2～+4mm)was also statistically significant(P=0.005). At the two levels, the artery moved toward the tibia in 2 cases,respectively.［Conclusion］Knee flexion may be considered to be a safer position,still there is possible potential popliteal artery injury.

    Key words：Movement;  Popliteal artery;  Knee;  Magnetic resonance imaging

   全膝关节置换术(TKR)和胫骨高位截骨术(HTO)是关节外科的常规手术，两者都需要在胫骨后方关节线以下1～2 cm对胫骨进行截骨，手术靠近腘动脉(PA)，可能对其造成损伤。通常认为膝关节屈曲位能使腘动脉移向关节后方，从而对腘动脉形成保护，但意见并不一致［1～4］。本研究应用MRI检查膝关节伸直和屈曲时腘动脉的位置变化，为手术中关节位置摆放提供依据。

    1  材料和方法

    11  一般资料

    本研究共16个膝，来自15个病人，男4例，女11例，平均年龄565岁(33～67岁)，均系关节科住院病人，拟行关节镜检查6人(6膝)、胫骨高位截骨3人(3膝)、全膝关节置换6人（7膝）。

    12  MR检查测量方法

    应用德国西门子Symphony 15 T超导磁共振扫描仪，膝关节柔软线圈(CP Flex Large，21 cm)进行MR检查。病人取受检膝在下的侧卧位，先在伸直位，再在屈曲90°位进行扫描。在轴位的TIRM-2D图像(TR 4500 ms，TE 26 ms，层厚4 mm，层间距04 mm)上，采用美国GE公司Advantage Workstation 31图像工作站，对胫骨后皮质和腘动脉距离(bone to artery distance，BAD)进行测量。轴位像垂直于胫骨长轴，取两个水平：一个水平在胫骨关节面下方05～1 cm(对应TRK的胫骨截骨面)，另一个水平在胫骨关节面下方15～2 cm(对应HTO的截骨面)，测量BAD。

    13  统计学分析

    应用SPSS for Windows Ver115统计软件进行统计学分析。对膝关节伸直位和屈曲位BAD的变化，进行配对的t检验。以P<005为差异有统计学意义。

    2  结  果

    在TKR水平，BAD在伸直位平均为66 mm(3～12 mm)，在屈曲90°位平均为83 mm(5～15 mm)(图1)。从伸直位到屈曲90°位，BAD平均增加18 mm(-2～+5 mm)，改变有统计学意义(t检验，P=0005)。在HTO水平，BAD在伸直位平均为89 mm(5～13 mm)，在屈曲90°位平均为103 mm(6～16 mm)(图2)。从伸直位到屈曲90°位，BAD平均增加14 mm(-2～+4 mm)，改变也有统计学意义(t检验，P=0005)。需要注意的是，在2个截骨水平，各有2例在膝关节屈曲后，PA前移，靠近胫骨后方皮质。图1  全膝关节置换术平面(TKR)轴位像  a.膝完全伸直位的MRI像，PA距离胫骨较近  b.膝关节屈曲90°位的MRI像，PA后移图2  胫骨高位截骨平面(HTO)轴位像，显示膝关节屈曲时PA的后移  a.膝关节完全伸直位的MRI像  b.膝关节屈曲90°位的MRI像

    3  讨  论

    TKR和HTO是临床常见手术，操作时靠近腘动脉。对动脉的直接损伤对肢体来说后果是灾难性的［5］。Rush等［6］通过对100例膝部矫形手术的调查，报道了5例这类损伤。为避免术中损伤，熟悉腘动脉的局部解剖十分必要。

    腘动脉位于腘窝的底，上段与股骨的腘面相接，下段紧贴膝关节囊及腘肌筋膜的后面，其分支亦位于腘窝的底。腘动脉为股动脉的续行段，从收肌腱裂孔向外侧下行，经过腘窝到髁间窝，向下在比目鱼肌上缘(或腘肌的下缘)分为胫前、后动脉；此两动脉的分支部位是在小腿骨间隙的近侧端，较宽的胫骨干骺端和较细的腓骨干骺端之间，因此腘动脉从股骨的内侧缘到外侧的小腿骨间隙，是斜行下降的［7］。根据Adachi的分类，腘动脉的终支有正常位和高位分支两种类型［8］，要了解腘动脉的高位分支，就应对其发生有所了解。

    早在1919年Senior就曾详细地研究了腘动脉的发生［3］。胚胎的下肢获得的动脉供应有两个来源，即轴动脉和股动脉。轴动脉和坐骨神经向远端伴行经大腿部至膝部，并继续移行为胫后肌和骨间膜之间的骨间动脉，最后终以丛状血管网，供应足部。在发生早期，轴动脉穿到腘肌前方(深部腘动脉或腘深动脉)，与特指的腘动脉相对，后者稍后再发生。在腘窝的上界轴动脉向后发出2条新的纵行血管，即原始的胫后动脉和腓动脉。胫后动脉在轴动脉的发出部位较腓动脉更靠上，这2条原始的血管由近及远逐步融合，自轴动脉的起始到腘窝，因此形成了特指的腘动脉部分，行至腘肌后方(腘浅动脉)。在腘窝的下界有起自腘浅动脉远侧部分的交通支，与腘深动脉的远侧部分相连。随后腘深动脉近侧部分退化，从而形成胫前动脉的新起始。如果腘浅、腘深动脉间交通支的不能形成，其结果就是异常的胫前动脉走行于腘肌前方。这一重要的变化在许多血管解剖［9］和血管造影［10，11］研究中已有报道。作者使用MRI对膝关节的研究却没有遇到1例异常，但在膝关节的大多手术中这种异常仍是留意的重点。

    许多报道都描述了关节屈曲时PA的移位。从解剖学的观察到对活体的血管造影和MRI研究，结论并不一致。Zaidi等［1］采用超声检查的方法，发现关节屈曲过程中，PA靠近胫骨后方。而多数作者认为膝关节屈曲时PA自胫骨后方后移，尽管研究多是在尸体标本上进行的。Smith等［3］用MRI对9个膝关节的PA进行了观察，发现血管在关节屈曲90°时后移，血管和骨皮质距离(BAD)的变化，是由于屈曲时隔开血管和胫骨后皮质的腘肌体积的变化所造成的，并且指出，Zaidi等［1］的检查所见到的膝关节屈曲时BAD的减少，很可能是由超声探头对腘窝结构的压力所引起。而Shetty等［4］在研究中，用超声探头对腘窝结构采用不同程度的压力进行检查，发现其对BAD的测量结果没有明显影响，并认为超声对活体膝关节屈伸时PA位置的检查，是一项实用有效的方法。作者同时还进行了造影和MR检查，指出重力对PA位置的变化存在一定影响，所以他们的检查都是在病人仰卧位进行的。Farrington等［12］则认为，超声探头压力和重力作用都不是主要原因，而关节囊和滑膜的肥厚增生及纤维化才是腘动脉后移的关键因素。作者的研究对象都是患关节炎的膝，当屈曲时，肥大增生的组织将占据腘动脉的位置，从而使腘动脉后移。作者认可Farrington的观点，重力影响不是主要因素，也因为膝关节柔软线圈能完全包裹屈曲的膝关节，作者在MR检查时并没有刻意要求病人采取仰卧体位。结合自身体会，作者认为腘肌所占空间的变化、关节囊的状况、屈曲时关节积液对后关节囊的压力等才是引起PA后移的主要因素。从图1、2均可观察到膝关节屈曲后，腘肌以及腘肌下隐窝(与关节腔相通)占位变大，积液增多，致使BAD变大。

    本研究结果表明，屈曲膝关节时，PA有后移的趋势，可以认为是一个相对安全的手术体位。但要特别说明的是，作者发现关节屈曲时，在2个截骨水平，16个膝中均各有2例腘动脉更靠近胫骨后方。Zaidi等［1］发现膝关节屈曲时，20例膝中有12例BAD减少。Shetty等［4］通过对100个膝的观察指出，在TKR和HTO水平，90°屈曲位PA前移的比例分别为15％和24％。不管这些研究PA前移的比例有什么不同，膝关节屈曲时腘动脉更靠近胫骨后皮质总归是存在的，且每个个体血管位置的变化是不可预知的。膝关节手术，屈曲位并不能保证规避损伤腘动脉的潜在危险，在膝关节的后方使用锋利的刀片、摆锯或骨凿时，接近这些血管应特别小心，宜使用切实可行的、容易控制的牵开方法，保护血管免受损伤，同时强调仔细的操作是最为紧要的。

    参考文献：

    ［1］  Zaidi SHA，Cobb AG,Bentley G.Danger to the popliteal artery in high tibial osteotomy［J］．J Bone Joint Surg(Br)，1995，77：384-386．

    ［2］  Vernon P，Delattre JF，Johnson EJ，et al．Dynamic modifications of the popliteal arterial axis in the sagittal plane during flexion of the knee［J］．Surg Radiol Anat，1987，9：34-41．

    ［3］  Smith PN，Gelinas J，Kennedy K，et al．Popliteal vessels in knee surgery：a magnetic resonance imaging study［J］．Clin Orthop,1999，367：158-164．

    ［4］  Shetty AA，Tindall  AJ，Qureshi F，et al．The effcct of knee flexion on the popliteal artery and its surgical significance［J］．J Bone Joint Surg(Br)，2003，85：218-222．

    ［5］  Mureebe L，Gahtan V，Kahn MB，et al．Popliteal artery iniury after total knee arthroplasty［J］，Surg(Am)，1996，62：366-368．

    ［6］  Rush JH，Vidovich  VH，Johnson  MA．Arterial  complications  of total knee replacement：the Australian experience［J］．J Bone Joint Surg(Br)，1987，69：400-402．

    ［7］  Williams PL主编．格氏解剖学［M］.杨琳，高英茂主译．沈阳：辽宁教育出版社，1999，38:1568～1570.

    ［8］  郭世绂编著．骨科临床解剖学［M］.济南：山东科学技术出版社，2001，870-872．

    ［9］  Keen JA．A study of the artcrial variations in the limbs with special reference to symmetry of vascular patterns［J］，Am J Anat，1961，108：245-261．

    ［10］Kim D,Orron DE, Skillman JJ. Surgical significance of popliteal artery variants:a unified angiographic classification［J］.Ann Surg, 1989,197:776-781.

    ［11］Mauro M.The popliteal artery and its branches: embryologic basis of normal and variant anatomy［J］. AJR Am J Roentgenol, 1988, 150:435-437.

    ［12］Farrington WJ,Charnley G J, Harries SR, et al. The position of the popliteal artery in the arthritic knee ［J］.J Arthroplasty,1999,14:800-802.

   （1.河北医科大学第三医院关节外科，石家庄  050051；2.山东省滨州市人民医院，256610；3.河北省人民医院骨科，石家庄  050051）