2023年02月07日发布 | 1452阅读

C2椎动脉高跨(High-Riding Vertebral Artery,HRVA)的诊断标准---专业知识学习

李新军

成都医学院第一附属医院

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     颅颈交界区(Craniocervical junction ,CCJ)手术及寰枢椎后路手术时,椎动脉在术中一旦损伤将发生灾难性后果,术前一定要充分评估椎动脉变异情况,而枢椎椎动脉沟内的走行的椎动脉变异中最常见的就是椎动脉高跨(High-Riding Vertebral Artery,HRVA)。术前评估有无椎动脉高跨,可以有效的规避椎动脉变异走形带来的高风险,减少或避免椎动脉的损伤。

      首先了解一下什么是椎动脉高跨。椎动脉走行在枢椎上关节突的下方有一个向外的弯曲,如果这个弯曲过于向后、向内伴或不伴弯曲点位置过高,导致枢椎峡部宽度或高度狭窄,称为椎动脉高跨。椎动脉高跨时,第2颈椎横突孔明显向内上方偏移, 在第 2 颈椎侧块骨质内形成空腔,椎动脉走行于其中,相当于枢椎椎弓根(或峡部)的部分被横突孔侵占了一部分,侵占的严重程度反映椎动脉“高跨”严重程度[1]

      1995年,Xu等[2]定义了椎弓根长度、宽度和高度。椎弓根宽度(Pedicle width ,PW)定义为横突孔水平处椎弓根内表面到椎弓根外表面的距离。椎弓根高度(Pedicle height ,PH)定义为从椎弓根上表面到位于横孔内的椎弓根下表面的距离。事实上,这些是对C2关节间峡部的测量。目前学术上及临床上公认的椎动脉高跨的概念和诊断标准来源于Mandel等(2000年)[3] 和Bloch 等(2001年) [4] Neo等(2003年和2005年) [5,6],即从寰枢关节的中点测量,当峡部厚度<5mm,或峡部高度(椎动脉孔顶部至枢椎侧块关节面顶部的距离)<2mm,被定义为椎动脉高跨。

Xu等椎弓根长度、宽度和高度的示意图。椎弓根宽度(PW)定义为横突孔水平处椎弓根内表面到椎弓根外表面的距离。椎弓根高度(PH)定义为从椎弓根上表面到位于横突孔内的椎弓根下表面的距离。

Mandel等测量C2关节间部峡部的宽度和高度,峡部高度(从峡部上表面到横突孔内下表面的距离)和峡部宽度(从横突孔水平处的内峡部表面到外峡部表面的距离)。

Bloch 等、Neo等利用术前矢状CT重建图像,通过椎管外侧3mm的矢状截面显示出高跨VA,测量内部高度,峡部高度。定义关节间峡部宽度和/或高度小于5mm,或C-2侧块内部高度(从VA沟顶部到上关节面的端点测量)小于2mm,诊断为椎动脉高跨。

      诊断椎动脉高跨首选椎动脉造影,但椎动脉造影属有创操作,临床应用受限。目前的诊断技术多集中在CT扫描。准确的测量椎动脉高跨的相关参数,需要术前进行CT的三位薄层扫描(层厚小于1mm,一般为0.75mm或0.625mm)三维CT血管造影(CTA),特别是3D-CTA,有利于术前详细了解各种类型的椎动脉变异及骨质变异,同时显示变异血管与周边骨质的空间关系,降低术中置钉损伤椎动脉的风险[7,8,9]。由于VA走行的变化应三维考虑,客观评估在临床上是困难的。枢椎椎动脉高跨的判断有时需要借助影像学软件重建去判定,而不是单纯阅读胶片上有限的信息。在CT重建的基础上定义高跨VA,是一种简单且被广泛接受的评估方法。

Wakao N等通过三维CT血管造影(CTA)显示高跨椎动脉(HRVA)和寰椎后桥(PP)。定义HRVA为C2椎弓根最大直径为4mm或更小。

测量椎动脉高跨的相关参数,需要在重建的基础上,选择正确的截面,这需要调整矢状位、冠状位、轴位的扫描基线,使其位于恰当合适的位置。(具体的操作详见视频:该视频来源于虎虎脊柱文献公众号的“Mimics软件判断枢椎椎动脉高跨“,链接https://mp.weixin.qq.com/s/CHeRy0oSU-65IYiANqz4tw)。通过寰枢小关节中点的矢状重建CT图像显示了椎动脉沟,使用数字成像软件测量了峡部高度(从VA沟顶部到上小关节表面的距离)和C2侧块的内部高度(寰枢侧块关节面中点到椎间孔的厚度),高跨椎动脉被大多数学者定义为轴的内部高度<2 mm,峡部高度<5 mm,或两者兼而有之[10,11,13,16]。有学者将HRVA定义为轴向图像上C2椎弓根的最大直径<3.5mm,因为常用螺钉的最小直径为3.5mm[12],笔者认为这应该定义为C2椎弓根狭窄。Marco R A W等[15] 报道了如何从CT的矢状层面识别椎动脉孔层面、峡部内侧壁、计算椎弓根钉通过的安全区(椎弓根的宽度)。

(视频来源于:虎虎脊柱文献)

Chung SS等通过寰枢小关节中点的矢状重建CT图像(长箭头)显示了椎动脉沟(*),使用数字成像软件测量了峡部高度(从VA沟顶部到上小关节表面的距离)(箭头)和C2侧块的内部高度(空心箭头),定义高跨椎动脉为轴的内部高度<2 mm,峡部高度<5 mm,或两者兼而有之。

Elgafy H等在寰枢椎三维CT的寰枢侧块关节中点矢状位上测量C2椎动脉孔的两个指标:
内部高度(A)为椎动脉孔顶部至枢椎侧块关节面顶部的距离。峡部高度(B)为寰枢侧块关节面中点到椎间孔的厚度。椎动脉高跨的定义为A<2mm,和/或B<5mm。

Shimizu T等将HRVA定义为轴向图像上C2椎弓根的最大直径<3.5mm,因为常用螺钉的最小直径为3.5mm。

Klepinowski, T等将高跨椎动脉(HRVA)定义为在椎管边界外侧3 mm处,C2峡部高度(C2IsH)≤ 5 mm和/或C2内部高度(C2InH)≤2 mm。通过寰枢椎小关节的矢状面扫描显示,用于定义高跨椎动脉的C2内部高度(*)和C2峡部高度(**)的测量值。C2椎弓根宽度的示例性测量。右侧的正常宽度。左侧椎弓根狭窄。b正常C2峡部高度(实线)和C2内部高度(箭头线)。c一侧有高位椎动脉。短C2峡部高度(实线)。短C2内部高度(箭头线)。

Yeom等三维CT扫描图像轴位、矢状位、冠状位显示C2的椎动脉沟(箭头)。在矢状面上,它位于经关节螺钉轨迹(箭头)的前方,在轴向面上位于椎弓根的侧面(星号)。定义高跨椎动脉(左)在C2椎管壁皮质边缘外侧3mm处的矢状图像上的峡部高度≤5mm(黑色星号)和/或内部高度≤2mm(白色星号)。(右)定义狭窄椎弓根:椎弓根宽度≤4mm(白色星标)(在椎弓根外侧皮质边缘清晰可见的水平上的轴位CT上测量)


椎动脉孔的识别。显示完全半圆形开口的第一个切口被视为椎动脉孔层面。当高度(H)大于孔的半径(R)时,认为存在完整的半圆。(a) 椎动脉孔层面的识别。在C2椎弓根中可以看到椎动脉孔上内侧的一小部分。(b)外侧2 mm为下一个层面,显示椎动脉孔,至少有一个完整的半圆形层面。该层面被视为椎动脉孔层面。

峡部内侧壁的识别。(a)矢状层面CT重建显示椎管的最外侧。(b) 下一个层面位于椎管外侧2 mm处,显示椎弓根从椎体到后部完全连续的内侧壁.。第1层和半圆层之间放置C2椎弓根螺钉的安全区

从椎管经椎弓根进行一系列矢状CT扫描。该患者有4个骨连续层面,未显示椎动脉孔。因此,层面1至4表示可以放置长椎弓根螺钉的安全区域

Marco R A W等叙述了如何通过矢状位CT扫描,来评估C2椎弓根钉的安全区域。


综合上述文献及测量方法,笔者总结如下:

椎动脉高跨(High-Riding Vertebral Artery,HRVA)的测量,应选择薄层的三维CT或CTA数据,在影像处理软件的辅助下,调整好轴位、矢状位、冠状位的扫描基线,通过辨识椎管、峡部内侧壁、椎动脉孔、寰枢关节面等层面,测量并计算C2内部高度(C2 internal height,C2InH)、C2峡部高度(C2 isthmus height (C2IsH)、C2椎弓根宽度(C2 Pedicle width,C2PW)、C2椎弓根高度(C2 Pedicle height , C2PH)、C2椎弓根长度(C2 pedicle length,C2PL)等参数,判定是否存在高跨椎动脉及狭窄椎弓根(narrow C2 pedicle)/C2峡部狭窄(narrow C2 isthmus),从而正确理智的选择寰枢椎的后路内固定方式及螺钉的大小、长度和进钉方向等,尽可能避免椎动脉的损伤和意外发生。

椎动脉高跨的诊断标准:

椎动脉高跨(High-Riding Vertebral Artery,HRVA):CT轴位上通过C2横突的椎管外侧边缘外侧3mm的点,或CT冠状位上通过C2椎管壁皮质边缘外侧3mm的点/CT冠状位上通过寰枢侧块关节中点,在矢状层面图像上测量,C2内部高度(C2 internal height,C2InH)<2mm、和/或C2峡部高度(C2 isthmus height (C2IsH) <5mm。

C2椎弓根狭窄(narrow C2 pedicles ,NC2P):轴位CT上在椎弓根外侧皮质边缘清晰可见的层面上测量椎弓根宽度<4mm/<3.5mm。


测量参数中英文及缩写对照

椎动脉高跨(High-Riding Vertebral Artery,HRVA)


颅颈交界(Craniocervical junction ,CCJ)

C2椎弓根狭窄(narrow C2 pedicles ,NC2P)

椎动脉(vertebral arteries,Vas)

C2椎弓根宽度(C2 Pedicle width,C2PW)

C2峡部的高度和宽度(isthmus height and width of C2)

C2椎弓根高度(C2 Pedicle height , C2PH)

C2内部高度(C2 internal height,C2InH)

C2椎弓根长度(C2 pedicle length,C2PL)

C2峡部高度(C2 isthmus height (C2IsH)

寰椎后桥(ponticulus posticus ,PP)


参考文献:

[1]吴凡、李红、万盛钰、林旭、曾俊、钟泽莅、吴超、谭伦. 椎动脉高跨及其对上颈椎手术的影响[J]. 华西医学, 2020, 35(10):4. DOI:10.7507/1002-0179.202007370

[2] Xu R, Nadaud MC, Ebraheim NA, Yeasting RA. Morphology of the second cervical vertebra and the posterior projection of the C2 pedicle axis. Spine (Phila Pa 1976). 1995 Feb 1;20(3):259-63. doi: 10.1097/00007632-199502000-00001. PMID: 7732462.

[3] Mandel IM, Kambach BJ, Petersilge CA, Johnstone B, Yoo JU. Morphologic considerations of C2 isthmus dimensions for the placement of transarticular screws. Spine (Phila Pa 1976). 2000 Jun 15;25(12):1542-7. doi: 10.1097/00007632-200006150-00014. PMID: 10851104.

[4] Bloch O, Holly LT, Park J, Obasi C, Kim K, Johnson JP. Effect of frameless stereotaxy on the accuracy of C1-2 transarticular screw placement. J Neurosurg. 2001 Jul;95(1 Suppl):74-9. doi: 10.3171/spi.2001.95.1.0074. PMID: 11453435.

[5] Neo M, Matsushita M, Iwashita Y, Yasuda T, Sakamoto T, Nakamura T. Atlantoaxial transarticular screw fixation for a high-riding vertebral artery. Spine (Phila Pa 1976). 2003 Apr 1;28(7):666-70. doi: 10.1097/01.BRS.0000051919.14927.57. PMID: 12671353.

[6] Neo M, Sakamoto T, Fujibayashi S, Nakamura T. A safe screw trajectory for atlantoaxial transarticular fixation achieved using an aiming device. Spine (Phila Pa 1976). 2005 May 1;30(9):E236-42. doi: 10.1097/01.brs.0000160998.53282.3f. PMID: 15864141.

[7]Wakao N, Takeuchi M, Nishimura M, Riew KD, Kamiya M, Hirasawa A, Kawanami K, Imagama S, Sato K, Takayasu M. Vertebral artery variations and osseous anomaly at the C1-2 level diagnosed by 3D CT angiography in normal subjects. Neuroradiology. 2014 Oct;56(10):843-9. doi: 10.1007/s00234-014-1399-y. Epub 2014 Jul 8. PMID: 25001076.

[8]Li T, Yin YH, Qiao GY, Wang HW, Yu XG. Three-Dimensional Evaluation and Classification of the Anatomy Variations of Vertebral Artery at the Craniovertebral Junction in 120 Patients of Basilar Invagination and Atlas Occipitalization. Oper Neurosurg (Hagerstown). 2019 Dec 1;17(6):594-602. doi: 10.1093/ons/opz076. PMID: 31127851.

[9]Lee SH, Park DH, Kim SD, Huh DS, Kim KT. Analysis of 3-dimensional course of the intra-axial vertebral artery for C2 pedicle screw trajectory: a computed tomographic study. Spine (Phila Pa 1976). 2014 Aug 1;39(17):E1010-4. doi: 10.1097/BRS.0000000000000418. PMID: 24859580.

[10]Chung SS, Lee CS, Chung HW, Kang CS. CT analysis of the axis for transarticular screw fixation of rheumatoid atlantoaxial instability. Skeletal Radiol. 2006 Sep;35(9):679-83. doi: 10.1007/s00256-006-0155-8. Epub 2006 Jun 27. PMID: 16802148.

[11] Elgafy H, Pompo F, Vela R, Elsamaloty HM. Ipsilateral arcuate foramen and high-riding vertebral artery: implication on C1-C2 instrumentation. Spine J. 2014 Jul 1;14(7):1351-5. doi: 10.1016/j.spinee.2014.01.054. Epub 2014 Feb 6. PMID: 24509004. 

[12]Shimizu T, Koda M, Abe T, Shibao Y, Kono M, Eto F, Miura K, Mataki K, Noguchi H, Takahashi H, Funayama T, Yamazaki M. Correlation between osteoarthritis of the atlantoaxial facet joint and a high-riding vertebral artery. BMC Musculoskelet Disord. 2021 May 3;22(1):406. doi: 10.1186/s12891-021-04275-9. PMID: 33941142; PMCID: PMC8091766.

[13]Klepinowski, T., Żyłka, N., Pala, B. et al. Prevalence of high-riding vertebral arteries and narrow C2 pedicles among Central-European population: a computed tomography-based study. Neurosurg Rev 44, 3277–3282 (2021). https://doi.org/10.1007/s10143-021-01493-6

[14]Neo, Masashi; Matsushita, Mutsumi; Iwashita, Yasushi; Yasuda, Tadashi; Sakamoto, Takeshi; Nakamura, Takashi (2003). Atlantoaxial Transarticular Screw Fixation for a High-Riding Vertebral Artery. Spine, 28(7), 666–670. doi:10.1097/01.brs.0000051919.14927.57

[15]Marco R A W , Phelps C I , Kuo R C , et al.  Radiologic Analysis of C2 to Predict Safe Placement of Pedicle Screws. International Journal of Spine Surgery, 2018, 12(1), 30–36. doi:10.14444/5006 

[16]Klepinowski T, Pala B, Cembik J, Sagan L. Prevalence of High-Riding Vertebral Artery: A Meta-Analysis of the Anatomical Variant Affecting Choice of Craniocervical Fusion Method and Its Outcome. World Neurosurg. 2020 Nov;143:e474-e481. doi: 10.1016/j.wneu.2020.07.182. Epub 2020 Aug 1. PMID: 32750514.

[17]Yeom, Jin S.; Buchowski, Jacob M.; Kim, Ho-Joong; Chang, Bong-Soon; Lee, Choon-Ki; Riew, K. Daniel (2013). Risk of vertebral artery injury: comparison between C1–C2 transarticular and C2 pedicle screws. The Spine Journal, 13(7), 775–785. doi:10.1016/j.spinee.2013.04.005 

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作者简介


李新军


  • 男,汉族 (1980.05-)九三学社,主任医师、硕士研究生导师、中国中医药研究促进会(CRACM)青年专家组委员、四川省住院医师规范化培训骨干教师。

  • 熟悉神经外科常见病及多发病的诊治,擅长颅内肿瘤、脑出血、颅脑损伤、脊柱脊髓疾病等的临床诊治及显微手术,在《中华神经外科杂志》、《中华神经医学杂志》、《中华神经外科疾病研究杂志》、《国际神经病学神经外科学杂志》《中国临床神经外科杂志》《中国微侵袭神经外科杂志》《NEURAL REGENERATION RESEARCH》《CRTER》等国内外核心期刊发表论文40余篇,其中SCI收录5篇。实用新型专利15项,国家发明专利3项,主编专著3部。主持市厅级以上课题5项,参研省部级课题多项。获得四川省科技厅一等奖一项,四川省医学科技奖三等奖一项,市优秀科技论文一等奖、二等奖多项。四川省科技厅科研课题评审专家,德阳市医疗事故鉴定专家,德阳市九三学社参政议政委员会副主任。

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