彭建强 张江 黄爱军 徐达传 陈胜华

基础研究

跟腱区动脉血供的三维可视化研究

彭建强 张江 黄爱军 徐达传 陈胜华

目的通过数字化技术构建跟腱区动脉血供的三维可视化图像，研究跟腱区的动脉血供。方法新鲜人小腿标本三只，用30%明胶、10%朱砂、10%淀粉按比例配制的灌注液灌注，冷藏后CT扫描获得DICOM格式数据，Mimics 10.01软件处理。结果获得小腿跟腱区皮肤、骨骼、动脉、跟腱的三维可视化图像。结论跟腱区三维可视化图像可为临床提供形态学资料，虚拟手术有助于最佳手术方案的选择。

跟腱；动脉；图像处理，计算机辅助；成像，三维；腱损伤

目前，图像三维可视化技术在医学领域应用广泛，它可以通过建立动态的三维可视化模型，为临床研究提供直观形象的解剖学依据，指导临床进行诊断治疗、手术规划、模拟仿真等操作[1,2]。本实验通过数字化技术构建跟腱部软组织包括周围皮肤动脉血供的三维可视化图像，并在虚拟图像上施行模拟手术，观察不同手术切口对局部血液供应的影响，为临床跟腱断裂的手术治疗、跟腱皮肤切口部位的选择以及避免术后并发症的发生提供形态学资料。

1 材料与方法

1.1 实验材料

取新鲜成人小腿标本3只，用40℃5%的枸橼酸钠生理盐水冲洗血管，至流出清澈液体为止，备用。

1.2 实验方法

1.2.1 标本的制作 对上述备好的新鲜小腿标本，在股动脉断口内插管，用注射器将灌注液[3]（由30%明胶、10%朱砂、10%淀粉按比例配制而成）缓慢注入动脉血管中。观察到标本动脉逐渐充盈，至足趾末梢动脉亦有明显充盈时，停止灌注。标本冷藏24 h。

1.2.2 数据获取 采用GE64排螺旋CT机对灌注好的标本进行CT扫描。扫描参数：层厚0.5 mm，电压120 kV，电流250 mA，512×512矩阵，无间距连续扫描，扫描后取得的数据以DICOM格式保存。

1.2.3 数据处理 采用比利时Materialise公司生产的Mimics 10.01软件对获得数据进行处理。以手动方式实现图像配准、分割、标识，重建小腿跟腱区的外形、骨骼、动脉、跟腱等解剖结构，获得三维可视化图像，并进行平滑处理。通过软件的Simulation模块的Cut with Polyplane功能，在跟腱内侧跟骨结节上方约1 cm和4 cm的地方分别做两个长1.4 cm、深0.5 cm的切口，此外在跟腱内部做长切口，在跟腱止点做横切口，观察切口对动脉血供的影响。

2 结果

2.1 跟腱区的动脉血供特点

跟腱区软组织的动脉血供主要由胫后动脉和腓动脉的分支供应。

2.1.1 胫后动脉于跟腱内侧缘下降时依次发出5～6支分支动脉，加上胫后动脉稍上部发出的跟腱深动脉，是跟腱的主要营养血管。其中2支为深支，发出后直达跟腱内侧缘，参与构成跟腱内侧缘动脉网；胫后动脉下行至跟腱下端时发出跟内侧支，参与构成跟腱下端动脉网。跟腱内侧区皮肤动脉血供也由这些分支动脉提供（图1）。

2.1.2 腓动脉发出以下三个分支：（1）跟腱外上动脉，分成深浅两支：深支至跟腱外侧缘上部，并下行与跟腱外下动脉深支吻合成腱外侧缘动脉网；浅支只抵达腱外膜，参与构成膜内动脉网。（2）跟腱外下动脉，于跟腱外侧缘下部上行，亦分为深浅两支，分别与外上动脉的同名支吻合。（3）跟外侧支，包括升支和降支：升支分布于跟腱下端外侧；降支参与跟动脉网的构成（图2）。跟腱外侧区皮肤动脉血供亦由这些分支动脉提供。

2.1.3 跟腱有丰富的动脉网供血：（1）跟腱内侧动脉浅支与跟腱外侧动脉浅支共同构成跟腱外膜内动脉网，并从网上发出细支穿越疏松结缔组织层抵达腱束，主要营养跟腱表层腱纤维束；（2）跟腱内侧动脉相互吻合形成腱内侧动脉网，营养跟腱内侧部腱束；（3）跟腱外侧动脉则相互吻合成腱外侧动脉网，营养跟腱外侧部腱束；（4）腱内侧动脉网和腱外侧动脉网之间有动脉支相交通；（5）跟内侧支与跟外侧支的升支相互吻合构成跟腱下端动脉网（图3）。

2.1.4 跟腱被覆区内侧区域和外侧区域皮下组织内有丰富的血液供应，跟腱后方下段正中部位长约6 cm的区域血液供应较少。

2.2 模拟手术对跟腱区动脉血供的影响

2.2.1 在跟腱内侧跟骨结节上方约1 cm处做长1.4 cm、深0.5 cm的切口，观察切口对跟腱及其皮肤血液供给的影响。结果显示，切口对图中所显示的动脉没有影响。

2.2.2 在跟腱内侧跟骨结节上方约4 cm处做长1.4 cm、深0.5 cm的切口，观察切口对跟腱及其皮肤血供的影响，发现切口对图中所显示的动脉没有影响（图4）。

2.2.3 跟腱内侧跟骨结节上方约7 cm处跟腱及其皮肤血供丰富，如果在此以上部位做切口，皮肤坏死的机会小（图5）。

2.2.4 跟腱内侧做长切口，对跟腱皮肤血供有影响（图6）。

2.2.5 跟腱止点做横切口，对跟腱皮肤血供影响较小（图7）。

3 讨论

图1 胫后动脉分支

图2 腓动脉分支

图3 跟腱区动脉网的分布

图4 跟腱内侧模拟手术（两个切口）

闭合性跟腱断裂术后有较高的皮肤坏死发生率，主要与跟腱及其周围软组织血液供应较差，手术又进一步破坏其血供有关。既往有多位学者研究了跟腱区的动脉血液供应[4-8]，Chen等[5]对跟腱的动脉血供进行了解剖学研究，为有可能破坏跟腱周围皮肤切口血供的手术操作方案提供改善措施。研究发现，胫后动脉和腓动脉是跟腱区的血供来源，跟腱外科手术并发症的高发生率与正中切口的选择有关。陈明法等[6]观察到，跟腱在其止点近侧的腹侧约1/2～2/3为无血管区，因此建议在处理跟腱断裂手术时，从背侧正中矢状切口入路为宜；陈履平[7]等发现跟腱血供来源以胫后动脉为主，认为手术以跟腱旁内侧切口入路较好；孙淑红[8]等定量描述了跟腱周围软组织覆盖区的血管解剖学分布，指出跟腱内、外侧区血液供应丰富，而跟腱中央区皮下组织血液供应较少。诸多研究表明，直观全面地了解跟腱软组织动脉血供情况，对跟腱外科治疗方法的选择有重要的指导意义。本实验对跟腱区动脉血供进行三维可视化研究，立体准确地观察跟腱区动脉的走行与分布特点，同时通过模拟手术寻找对局部血供影响较小的合适切口，为临床手术入路的选择提供参考依据。

图5 跟腱止点上7 cm血供丰富

图6 跟腱内侧长切口对跟腱及其皮肤血供的影响

图7 跟腱止点横切口对跟腱及其皮肤血供的影响

本实验证实，跟腱被覆区内侧和外侧区域皮下组织内有丰富的血液供应，在跟腱后方下段正中6 cm以上作小腿后方正中切口不会影响局部血供，而跟腱后方下段正中部位6 cm内血液供应较少，不宜作后正中切口。内侧切口不宜太长，否则会截断来自内侧前方的血供，使切口后方血液仅靠其上、下方的少量侧支循环供给，容易发生切口后方的皮肤坏死。我们在临床上对陈旧性跟腱断裂病人进行跟腱延长修复时常采用上段后正中长切口，下段在止点处作内侧小切口或横切口，将延长的近端跟腱从上、下方切口间腱鞘隧道中引至下方切口中与跟腱远端断端缝接，术后伤口愈合良好。闭合性跟腱断裂最常发生在跟腱止点上2～6 cm内[9]，但其它部位也可发生断裂。我们利用三维可视化标本，对不同部位的跟腱断裂施行跟腱后正中及内侧长切口或止点处横切口等模拟手术，观察手术切口对局部血供的影响。结果显示前二处切口均对血供有明显影响，而止点处横切口则无明显影响。因此，我们在近期的临床手术中选择在断裂跟腱上端作内侧小切口，下端作横切口，以更有利于断端的显露和缝接。

模拟手术结果显示，在跟腱内侧跟骨结节上方约1 cm和4 cm处分别作长1.4 cm、深0.5 cm的切口，局部血液供应无明显变化，结合我们在临床工作中的体会，可以考虑在跟腱断裂的近端和远端分别作两个小切口，在断端近端稍上方作一小切口，将断裂的跟腱牵至切口外行Bunnell缝合，使切口内操作变为切口外操作，扩大了操作空间；且此时腱鞘内跟腱断端呈游离状，牵出切口外极为容易，也不需要分离腱周组织，无过多损伤跟腱血供之虞。在跟腱远端断裂处作一小切口，则可观察到跟腱远端断裂性质及缝合后对合情况，同时便于修补缝合。因此在跟腱断裂手术中，于跟腱断裂的近端和远端分别作一个小切口，有利于减少对局部皮肤血供的破坏，有助于术中对断端的缝接操作，可有效预防术后跟腱及跟腱皮肤缺血坏死[10]。

我们根据本实验的三维可视化解剖学研究结果，指导临床对部分病例施行了跟腱断裂手术，取得了良好的效果。但由于手术开展的数量有限，仍需要进一步的临床评估和随访研究，同时还需进一步结合术中具体情况，改良手术方式，尽量减少闭合性跟腱断裂术后皮肤坏死的发生。

1 FischerM,StrausG,GahrS,etal.Three-dimensional visualization for preoperative planning and evaluation in head and neck surgery [J].Laryngorhinootologie,2009,88(4): 229-233.

2 余正红,蔡胥,李鉴轶,等.膝关节血供三维可视化研究及其临床意义 [J/CD].中华关节外科杂志(电子版),2007,1(4): 227-231.

3 傅群武,王兴海,刘畅,等."虚拟中国人"建模动脉灌注液浓度的选择[J].中国临床解剖学杂志,2002,20(5):332-333.

4 O'Brien M.The anatomy of the Achilles tendon[J].Foot Ankle Clin,2005,10(2):225-238.

5 Chen TM,Rozen WM,Pan WR,et al.The arterial anatomy of the Achilles tendon:anatomical study and clinical implications. Clin Anat,2009,22(3):377-385.

6 陈明法,任国良,姚作宾.跟腱微血管解剖及其临床意义[J].中国临床解剖学杂志,1994,12(2):85-87.

7 陈履平,张诗兴,李承球,等.跟腱血液循环的显微构筑及临床意义[J].中华创伤杂志,1995,11(4):202-203.

8 孙淑红,孙臣友,唐茂林.跟腱周围软组织血供与跟腱断裂修补术入路选择的解剖学研究[J].中国骨伤,2007,20(2): 106-107.

9 余家阔,于长隆,曲绵域,等.陈旧跟腱断裂的临床病理研究[J].中国运动医学杂志,2000,19(1):9-12.

10彭建强,张江,蔡汉周,等.小切口加可吸收线缝合治疗闭合性跟腱断裂[J].中国矫形外科杂志,2009,17(14):1062-1064.

（本文编辑 白朝晖）

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

深圳市科技计划项目（200702048）

518033深圳，深圳市第四（福田）人民医院骨科(彭建强、黄爱军)；442000十堰，郧阳医学院太和医院(张江)；510515广州，南方医科大学解剖研究所(徐达传、陈胜华)

E-mail：pengjq@live.cn