在青少年特發性脊柱側凸外科手術治療中，后路椎弓根螺釘系統比傳統的內固定矯形系統擁有更好的矯形效果，已經廣泛應用于青少年特發性脊柱側凸的矯形手術。盡管絕大多數患者外科手術治療都有良好的效果，但仍然可能出現各種并發癥。主動脈損傷是較為罕見的并發癥之一，但其可能導致災難性后果，脊柱外科醫生必須完全熟悉主動脈損傷的相關知識，以及正確處理和應對的方法。該文就青少年特發性脊柱側凸手術治療引發的主動脈損傷這一并發癥作一綜述。
引用本文： 王永亮, 劉立岷, 豐干鈞. 青少年特發性脊柱側凸手術治療的主動脈損傷. 華西醫學, 2021, 36(10): 1429-1433. doi: 10.7507/1002-0179.202108269 復制
青少年特發性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是兒童、青少年和年輕成年人中最常見的脊柱畸形，整體患病率為0.47%～5.2%[1-2]。在過去的15年里，AIS手術的數量顯著增加[3]。后路融合被認為是最常用的手術入路，約占75%，其次是前路手術和前后聯合手術，分別為18%和7%[3-4]。在胸椎節段，后路椎弓根螺釘系統比傳統的內固定矯形系統有更好的矯形效果，已經廣泛應用于AIS的矯形手術[2]。盡管絕大多數患者經外科手術治療后都有良好的效果，但手術治療仍然可能出現各種并發癥，主動脈損傷是較為罕見的并發癥之一，但其可能導致災難性后果[5]，脊柱外科醫生應充分認識主動脈損傷及其危險因素。本文將對AIS手術治療引發的主動脈損傷這一并發癥作一綜述。
1 AIS患者主動脈的解剖學研究
主動脈是體循環動脈的主干，故稱主動脈，也是全身最大的動脈。自左心室發出，經肺動脈的右側向右前上方行，至右側第2胸肋關節高度，呈弓形轉向左后方，達第4胸椎體下緣的左側，再轉向下行，沿脊柱的前面下降至第12胸椎體高度，穿膈的主動脈裂孔進入腹腔，繼續在脊柱前面下降至第4腰椎體下緣高度分為左、右髂總動脈和1條細小的骶中動脈。
對于AIS患者來說，其主動脈隨著椎體的側彎和旋轉發生相應的移位。Sevastik等[6]通過CT影像測量研究發現，脊柱側凸患者在頂椎區，常為胸 8～胸 9水平，主動脈的走向更靠近椎體后外側。Qiu等[7]進一步通過CT測量研究發現，脊柱側凸患者在胸5～胸9水平主動脈距離左側肋骨頭最近，最短距離僅有4～8 mm。Liljenqvist等[8]通過MRI影像測量研究發現，在胸椎右側凸患者中建立笛卡爾坐標系，主動脈位于胸4～胸8椎體的3點位置，在胸9水平的2點位置，在胸11水平的1點位置，在胸12水平的12點位置；其中，主動脈與椎體在胸12和胸11處的垂直距離最近，分別為2 mm和3 mm。江華等[9]對50例青少年特發性胸椎右側凸患者的橫斷面MRI進行了測量，左側椎弓根-主動脈角從胸5水平的（34.3±8.5）°增加至胸7水平的（45.7±4.1）°，然后逐漸減小至胸12水平的（9.2±5.6）°；左側椎弓根-主動脈距離在胸5～胸12水平從（28.2±7.3）mm增加至（37.7±6.5） mm。在左胸脊柱側凸患者中，除胸5外，各節段平均主動脈椎體角度均顯著大于正常人群，胸主動脈向右側移動[10]。
2 主動脈損傷的風險因素
自從Lenke等[11]報道了第1例全椎弓根螺釘系統治療特發性胸椎側凸的病例，椎弓根螺釘已成為最先進有效的脊柱畸形矯正方式。椎弓根螺釘的安全性和成功率與其他錨定植入物相比，如椎弓根或椎板鉤、椎板下鋼絲或帶，均有很好的臨床效果及文獻報道[12]。然而，在脊柱中下胸段，由于主動脈相對于脊柱畸形的特殊位置，放置椎弓根螺釘仍是一個巨大的手術挑戰[13-14]。盡管脊柱手術中與植入物相關的主動脈損傷很少見，但卻是潛在的危及生命的不良事件[15-16]。目前關于主動脈損傷的文獻很少，描述椎弓根螺釘和主動脈壁之間關系的文獻也不一致。
椎弓根螺釘最佳的放置位置在椎弓根的中心并充分穿透椎體長度的50%～80%，超過80%的椎體長度或軌跡過度外向偏移可能導致穿透椎體腹側或側向皮質。如在Zdichavsky評分系統中，椎弓根螺釘錯位Ⅲa型，其中螺釘位于椎體外側，代表了醫源性血管病變[17]的高風險。有研究顯示椎弓根螺釘錯位率為1.2%～65.0%，具體取決于椎體的病理改變、植入技術和固定的位置[18-22]。然而，實際上椎弓根螺釘錯位率可能更高，因為大多數是無癥狀且未被發現[23]。在脊柱畸形手術中，胸椎椎體的旋轉使椎弓根螺釘的正確放置更加困難，因此，在基于CT的研究中，脊柱畸形手術中椎弓根螺釘位置不良的可能性高達25%[24-25]。Parker等[26]發現，椎弓根螺釘接觸或壓迫胸腰骶區大血管壁的發生率為0.22%。已有研究顯示，脊柱手術中主要血管事件的發生率與椎弓根螺釘位置不良的發生率相比明顯較低[27]。
主動脈通常位于胸椎左側，向下逐漸接近中線，脊柱側凸患者主動脈位置的改變可以用主動脈弓和橫膈膜的栓系作用導致主動脈在脊柱側凸（弓）上方的“弓弦效應”來解釋[7]。在右側胸彎患者中，主動脈更前內側移位，更靠近脊柱，這增加了椎弓根螺釘位置不正確時，醫源性主動脈病變的風險[7，13，28]。相反，在左側胸彎患者中，主動脈向右內側移動并位于椎體前方。因此，在右側胸彎患者中，主動脈病變的風險主要歸因于左側螺釘，而在左側胸彎患者中，風險來自右側螺釘[24，29]。江華等[9]研究發現主動脈損傷的潛在危險因素包括胸椎椎弓根螺釘偏長，外側誤置角度過大以及胸11節段的外側誤置。脊柱畸形的矯正，特別是對右側脊柱側彎的矯正，也會改變主動脈的位置，增加損傷的風險[29-31]。此外，主動脈受壓的潛在風險隨著腹主動脈長度的增加而增加[32-33]。
3 主動脈損傷的臨床表現及處理
由于螺釘位置不當引起的主動脈損傷，可能是早期并發癥，也可能為晚期并發癥[34]。椎弓根螺釘尖端穿透主動脈壁可能導致隨后的主動脈剝離或破裂并迅速形成血腫，導致嚴重的血流動力學不穩定[32-33，35]。脊柱手術中發生腹側大血管損傷時，常常會出現手術視野大量滲血伴有血壓下降、心率增快，醫生一般能夠及時發現處理；不完全損傷時可能形成假性動脈瘤，術后出現胸背部脹痛等癥狀，結合B型超聲等檢查亦可早期診斷并處理。值得注意的是，也有文獻報道部分大血管損傷的病例僅出現血流動力學輕度不穩，血壓仍可維持，手術視野無大量滲血，醫生未能在術中及時發現診斷而導致疾病進展[36]。當升主動脈或主動脈弓損傷時，術后患者報告劇烈疼痛發生在前胸；當降主動脈損傷時，疼痛發生在后胸或背部。其他癥狀或體征可能與病變進展和終末器官灌注不足有關（如休克、暈厥、急性充血性心力衰竭、心肌缺血、中風、截癱、肢體缺血、腸系膜缺血、死亡）。
大多數延遲發生的損傷往往是無癥狀的，延遲損傷的表現最常見的是假性動脈瘤的形成，或較少見的動靜脈瘺[16，33，37-38]。植入物與主動脈之間的持續接觸會導致血管壁變薄，導致其膨出，并可能由于隨后的破裂或剝離而危及生命[39-43]。在血管穿透的情況下，由于主動脈腔內的異物也存在潛在的血管血栓形成風險[5，44]。還有諸如主動脈支氣管肺瘺這類不典型的表現也有報道[45]。
診斷椎弓根螺釘相關主動脈損傷的金標準技術是高分辨率CT血管造影。傳統的CT血管造影或數字主動脈造影是主要的替代成像方式[34，46]。經食管超聲心動圖（transesophageal echocardiography，TEE）也是一種有用的床邊影像學檢查，用于診斷小的內膜撕裂，此時可能無法通過CT血管造影或主動脈造影看到病變。雖然TEE可以在不使用透視和造影劑的情況下提供一些急性視覺信息，但受限的視野和不能充分顯示主動脈弓上升部分和腹降主動脈使得這種影像學選擇不太適合[47]。主動脈血管內超聲有助于診斷的病例也有報道[16]。
主動脈損傷的處理取決于其類型和出現的時間。脊柱內固定相關血管損傷的治療必須由介入性放射科醫生、心血管外科醫生和脊柱外科醫生共同管理，以防止在移除植入物時出現致命出血[27，39，48]。如果術中懷疑椎弓根位置不正，外科醫生絕不應在不排除血管穿孔出血引起的血管損傷的情況下嘗試取出椎弓根螺釘[48]。因此，在移除椎弓根螺釘前，對于血流動力學不穩定的患者應盡快通過TEE或主動脈血管內超聲評估血流量和植入位置，血流動力學穩定的患者應盡快進行高分辨率CT血管造影、CT血管造影或常規主動脈造影[45-46]。在急性出血的情況下，及時局部壓迫或夾住主動脈可以暫時穩定患者。術中主動脈損傷的治療包括直接縫合、分段重建、血管內支架植入術[37]。與開放手術相比，血管內主動脈修復術顯著改善了患者的預后，包括降低發病率和死亡率，降低截癱率，縮短住院時間[24，49]。一旦通過動脈進入主動脈腔內，血管內支架（endovascular stent graft，ESG）就提供了一個跨越病變縱向范圍的持久的導管，由于不需要交叉夾持主動脈，該技術似乎對于高齡和心肺狀況較差的患者更適合和更安全[35，50]。盡管ESG在治療胸主動脈病變方面有明顯的短期優勢，但這項技術的長期效益最近受到了質疑。隨著時間的推移，動脈瘤重構可能導致移植物移位，隨后可能發生“內漏”[44，51]。然而，包括煙囪移植、潛望鏡移植、原位開窗和醫生改良移植在內的最新技術提高了ESG的適用性、安全性和耐久性，甚至適用于主動脈分支更多的部位[52-53]。關于遲發性主動脈損傷，有學者指出，螺釘撞擊主動脈壁<5 mm、早期發現以及血管顯像未有滲漏，此時無需行主動脈修補，僅調整內固定即可；一旦螺釘撞擊主動脈距離超過5 mm，即使沒有滲漏，也應第一時間行主動脈修復，然后再調整螺釘[16]。但也有學者報告了3例主動脈損傷患者，除了背部疼痛外無其他癥狀，選擇了保守治療[54]。
4 小結
在脊柱手術中，系統的術前成像來評估主動脈的位置、計劃合適的椎弓根螺釘位置是避免主要血管并發癥的關鍵。當潛在的重大血管并發癥出現時，為了作出最佳的臨床決策，一個跨學科的協作治療和規范的處理流程是必需的[55]。目前關于這一主題的文獻綜述很少，因為術后對椎弓根螺釘錯位是否引發主動脈損傷的檢測成像也不是常規操作，未來的研究應集中在圍手術期低劑量CT的可用性方面。
青少年特發性脊柱側凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是兒童、青少年和年輕成年人中最常見的脊柱畸形，整體患病率為0.47%～5.2%[1-2]。在過去的15年里，AIS手術的數量顯著增加[3]。后路融合被認為是最常用的手術入路，約占75%，其次是前路手術和前后聯合手術，分別為18%和7%[3-4]。在胸椎節段，后路椎弓根螺釘系統比傳統的內固定矯形系統有更好的矯形效果，已經廣泛應用于AIS的矯形手術[2]。盡管絕大多數患者經外科手術治療后都有良好的效果，但手術治療仍然可能出現各種并發癥，主動脈損傷是較為罕見的并發癥之一，但其可能導致災難性后果[5]，脊柱外科醫生應充分認識主動脈損傷及其危險因素。本文將對AIS手術治療引發的主動脈損傷這一并發癥作一綜述。
1 AIS患者主動脈的解剖學研究
主動脈是體循環動脈的主干，故稱主動脈，也是全身最大的動脈。自左心室發出，經肺動脈的右側向右前上方行，至右側第2胸肋關節高度，呈弓形轉向左后方，達第4胸椎體下緣的左側，再轉向下行，沿脊柱的前面下降至第12胸椎體高度，穿膈的主動脈裂孔進入腹腔，繼續在脊柱前面下降至第4腰椎體下緣高度分為左、右髂總動脈和1條細小的骶中動脈。
對于AIS患者來說，其主動脈隨著椎體的側彎和旋轉發生相應的移位。Sevastik等[6]通過CT影像測量研究發現，脊柱側凸患者在頂椎區，常為胸 8～胸 9水平，主動脈的走向更靠近椎體后外側。Qiu等[7]進一步通過CT測量研究發現，脊柱側凸患者在胸5～胸9水平主動脈距離左側肋骨頭最近，最短距離僅有4～8 mm。Liljenqvist等[8]通過MRI影像測量研究發現，在胸椎右側凸患者中建立笛卡爾坐標系，主動脈位于胸4～胸8椎體的3點位置，在胸9水平的2點位置，在胸11水平的1點位置，在胸12水平的12點位置；其中，主動脈與椎體在胸12和胸11處的垂直距離最近，分別為2 mm和3 mm。江華等[9]對50例青少年特發性胸椎右側凸患者的橫斷面MRI進行了測量，左側椎弓根-主動脈角從胸5水平的（34.3±8.5）°增加至胸7水平的（45.7±4.1）°，然后逐漸減小至胸12水平的（9.2±5.6）°；左側椎弓根-主動脈距離在胸5～胸12水平從（28.2±7.3）mm增加至（37.7±6.5） mm。在左胸脊柱側凸患者中，除胸5外，各節段平均主動脈椎體角度均顯著大于正常人群，胸主動脈向右側移動[10]。
2 主動脈損傷的風險因素
自從Lenke等[11]報道了第1例全椎弓根螺釘系統治療特發性胸椎側凸的病例，椎弓根螺釘已成為最先進有效的脊柱畸形矯正方式。椎弓根螺釘的安全性和成功率與其他錨定植入物相比，如椎弓根或椎板鉤、椎板下鋼絲或帶，均有很好的臨床效果及文獻報道[12]。然而，在脊柱中下胸段，由于主動脈相對于脊柱畸形的特殊位置，放置椎弓根螺釘仍是一個巨大的手術挑戰[13-14]。盡管脊柱手術中與植入物相關的主動脈損傷很少見，但卻是潛在的危及生命的不良事件[15-16]。目前關于主動脈損傷的文獻很少，描述椎弓根螺釘和主動脈壁之間關系的文獻也不一致。
椎弓根螺釘最佳的放置位置在椎弓根的中心并充分穿透椎體長度的50%～80%，超過80%的椎體長度或軌跡過度外向偏移可能導致穿透椎體腹側或側向皮質。如在Zdichavsky評分系統中，椎弓根螺釘錯位Ⅲa型，其中螺釘位于椎體外側，代表了醫源性血管病變[17]的高風險。有研究顯示椎弓根螺釘錯位率為1.2%～65.0%，具體取決于椎體的病理改變、植入技術和固定的位置[18-22]。然而，實際上椎弓根螺釘錯位率可能更高，因為大多數是無癥狀且未被發現[23]。在脊柱畸形手術中，胸椎椎體的旋轉使椎弓根螺釘的正確放置更加困難，因此，在基于CT的研究中，脊柱畸形手術中椎弓根螺釘位置不良的可能性高達25%[24-25]。Parker等[26]發現，椎弓根螺釘接觸或壓迫胸腰骶區大血管壁的發生率為0.22%。已有研究顯示，脊柱手術中主要血管事件的發生率與椎弓根螺釘位置不良的發生率相比明顯較低[27]。
主動脈通常位于胸椎左側，向下逐漸接近中線，脊柱側凸患者主動脈位置的改變可以用主動脈弓和橫膈膜的栓系作用導致主動脈在脊柱側凸（弓）上方的“弓弦效應”來解釋[7]。在右側胸彎患者中，主動脈更前內側移位，更靠近脊柱，這增加了椎弓根螺釘位置不正確時，醫源性主動脈病變的風險[7，13，28]。相反，在左側胸彎患者中，主動脈向右內側移動并位于椎體前方。因此，在右側胸彎患者中，主動脈病變的風險主要歸因于左側螺釘，而在左側胸彎患者中，風險來自右側螺釘[24，29]。江華等[9]研究發現主動脈損傷的潛在危險因素包括胸椎椎弓根螺釘偏長，外側誤置角度過大以及胸11節段的外側誤置。脊柱畸形的矯正，特別是對右側脊柱側彎的矯正，也會改變主動脈的位置，增加損傷的風險[29-31]。此外，主動脈受壓的潛在風險隨著腹主動脈長度的增加而增加[32-33]。
3 主動脈損傷的臨床表現及處理
由于螺釘位置不當引起的主動脈損傷，可能是早期并發癥，也可能為晚期并發癥[34]。椎弓根螺釘尖端穿透主動脈壁可能導致隨后的主動脈剝離或破裂并迅速形成血腫，導致嚴重的血流動力學不穩定[32-33，35]。脊柱手術中發生腹側大血管損傷時，常常會出現手術視野大量滲血伴有血壓下降、心率增快，醫生一般能夠及時發現處理；不完全損傷時可能形成假性動脈瘤，術后出現胸背部脹痛等癥狀，結合B型超聲等檢查亦可早期診斷并處理。值得注意的是，也有文獻報道部分大血管損傷的病例僅出現血流動力學輕度不穩，血壓仍可維持，手術視野無大量滲血，醫生未能在術中及時發現診斷而導致疾病進展[36]。當升主動脈或主動脈弓損傷時，術后患者報告劇烈疼痛發生在前胸；當降主動脈損傷時，疼痛發生在后胸或背部。其他癥狀或體征可能與病變進展和終末器官灌注不足有關（如休克、暈厥、急性充血性心力衰竭、心肌缺血、中風、截癱、肢體缺血、腸系膜缺血、死亡）。
大多數延遲發生的損傷往往是無癥狀的，延遲損傷的表現最常見的是假性動脈瘤的形成，或較少見的動靜脈瘺[16，33，37-38]。植入物與主動脈之間的持續接觸會導致血管壁變薄，導致其膨出，并可能由于隨后的破裂或剝離而危及生命[39-43]。在血管穿透的情況下，由于主動脈腔內的異物也存在潛在的血管血栓形成風險[5，44]。還有諸如主動脈支氣管肺瘺這類不典型的表現也有報道[45]。
診斷椎弓根螺釘相關主動脈損傷的金標準技術是高分辨率CT血管造影。傳統的CT血管造影或數字主動脈造影是主要的替代成像方式[34，46]。經食管超聲心動圖（transesophageal echocardiography，TEE）也是一種有用的床邊影像學檢查，用于診斷小的內膜撕裂，此時可能無法通過CT血管造影或主動脈造影看到病變。雖然TEE可以在不使用透視和造影劑的情況下提供一些急性視覺信息，但受限的視野和不能充分顯示主動脈弓上升部分和腹降主動脈使得這種影像學選擇不太適合[47]。主動脈血管內超聲有助于診斷的病例也有報道[16]。
主動脈損傷的處理取決于其類型和出現的時間。脊柱內固定相關血管損傷的治療必須由介入性放射科醫生、心血管外科醫生和脊柱外科醫生共同管理，以防止在移除植入物時出現致命出血[27，39，48]。如果術中懷疑椎弓根位置不正，外科醫生絕不應在不排除血管穿孔出血引起的血管損傷的情況下嘗試取出椎弓根螺釘[48]。因此，在移除椎弓根螺釘前，對于血流動力學不穩定的患者應盡快通過TEE或主動脈血管內超聲評估血流量和植入位置，血流動力學穩定的患者應盡快進行高分辨率CT血管造影、CT血管造影或常規主動脈造影[45-46]。在急性出血的情況下，及時局部壓迫或夾住主動脈可以暫時穩定患者。術中主動脈損傷的治療包括直接縫合、分段重建、血管內支架植入術[37]。與開放手術相比，血管內主動脈修復術顯著改善了患者的預后，包括降低發病率和死亡率，降低截癱率，縮短住院時間[24，49]。一旦通過動脈進入主動脈腔內，血管內支架（endovascular stent graft，ESG）就提供了一個跨越病變縱向范圍的持久的導管，由于不需要交叉夾持主動脈，該技術似乎對于高齡和心肺狀況較差的患者更適合和更安全[35，50]。盡管ESG在治療胸主動脈病變方面有明顯的短期優勢，但這項技術的長期效益最近受到了質疑。隨著時間的推移，動脈瘤重構可能導致移植物移位，隨后可能發生“內漏”[44，51]。然而，包括煙囪移植、潛望鏡移植、原位開窗和醫生改良移植在內的最新技術提高了ESG的適用性、安全性和耐久性，甚至適用于主動脈分支更多的部位[52-53]。關于遲發性主動脈損傷，有學者指出，螺釘撞擊主動脈壁<5 mm、早期發現以及血管顯像未有滲漏，此時無需行主動脈修補，僅調整內固定即可；一旦螺釘撞擊主動脈距離超過5 mm，即使沒有滲漏，也應第一時間行主動脈修復，然后再調整螺釘[16]。但也有學者報告了3例主動脈損傷患者，除了背部疼痛外無其他癥狀，選擇了保守治療[54]。
4 小結
在脊柱手術中，系統的術前成像來評估主動脈的位置、計劃合適的椎弓根螺釘位置是避免主要血管并發癥的關鍵。當潛在的重大血管并發癥出現時，為了作出最佳的臨床決策，一個跨學科的協作治療和規范的處理流程是必需的[55]。目前關于這一主題的文獻綜述很少，因為術后對椎弓根螺釘錯位是否引發主動脈損傷的檢測成像也不是常規操作，未來的研究應集中在圍手術期低劑量CT的可用性方面。