基于大规模中国人群影像学数据的改良高骑跨椎动脉分型系统验证及个体化C2螺钉置入策略研究

《Scientific Reports》：Modified classification system of high-riding vertebral artery for the C2 screw placement strategy: a large-scale, cross-sectional study

本研究针对C2螺钉置入术中高骑跨椎动脉(HRVA)变异增加椎动脉损伤风险的问题，通过多中心横断面研究验证了改良HRVA分型系统的可靠性。研究纳入了1804例中国南方成年人的颈椎CTA数据，首次定义了椎弓峡部缺如(Type 4)和内部高度缺如(Type 5)两种新亚型，发现HRVA总患病率达29.60%，且常合并窄椎弓根(NP)和窄椎板(NL)。该分型系统具有良好的一致性，为个体化制定C2螺钉置入方案提供了重要依据，显著提升手术安全性。

　　

在颅颈交界区手术中，C2椎弓根螺钉置入术是常用的固定技术，然而椎动脉变异一直是困扰脊柱外科医生的难题。其中，高骑跨椎动脉(High-riding vertebral artery, HRVA)是最常见的变异类型之一，其特征是椎动脉在C2椎弓峡部内侧、后方或上方异常走行，导致C2椎弓峡部高度(C2 isthmus height, C2IsH)和/或C2内部高度(C2 internal height, C2InH)减小。这种解剖变异显著增加了螺钉置入过程中椎动脉损伤的风险，据报道发生率可达2%-8.2%，可能引发大出血甚至死亡等严重并发症。

传统的HRVA分型系统基于高加索人群数据开发，将HRVA分为三种类型：Type 1(峡部型)、Type 2(内部型)和Type 3(峡部-内部型)。然而，不同种族人群在椎动脉形态学上存在显著差异，这使得基于西方人群的分型系统在中国人群中的适用性受到质疑。此外，临床实践中还存在一些极端变异类型，如椎弓峡部完全缺如或内部高度完全缺如，这些情况在现有分型系统中未被涵盖，但手术风险极高，急需新的分类指导。

为了解决这些问题，广西医科大学第一附属医院脊柱外科的研究团队开展了一项大规模、多中心横断面研究，旨在验证并改良HRVA分型系统，为中国人群制定更安全的C2螺钉置入策略。该研究近期发表在《Scientific Reports》期刊上，为脊柱外科医生提供了重要的术前规划工具。

研究团队采用多中心横断面设计，从四家临床中心纳入2019年至2025年间接受颈椎计算机断层扫描血管成像(CTA)检查的18-60岁中国南方成年人。排除标准包括轴椎骨折、既往手术史、畸形、感染、肿瘤、糖尿病、自身免疫疾病以及图像质量不佳者。最终共纳入1804名参与者，提供3608个潜在螺钉置入部位(potential screw insertion sites, PSIS)。测量参数包括C2IsH、C2InH、C2椎弓根宽度(C2 pedicle width, C2PW)和C2椎板宽度(C2 lamina width, C2LW)，所有测量均在标准化软件中由两名经验丰富的脊柱外科医生独立完成。

主要结果

人群特征与测量一致性

1804名参与者平均年龄45.19岁，女性占44.84%。四家临床中心的C2相关参数无显著差异，表明中国南方人群具有同质性。测量的一致性分析显示，观察者内和观察者间的Cohen's kappa值介于0.78-0.85之间，表明所有参数测量具有良好至优秀的一致性。

中西方人群解剖差异

中国南方人群的平均C2IsH(7.00 mm)和C2InH(6.02 mm)显著低于高加索人群(7.73 mm和7.06 mm；P<0.01)。HRVA总体患病率为29.60%，显著高于高加索人群的24.89%(P<0.05)。这些差异凸显了基于中国人群数据建立分型系统的必要性。

改良HRVA分型系统的建立与验证

研究团队在测量过程中发现了两种新的HRVA变异类型：Type 4(峡部缺如型，C2IsH=0 mm)和Type 5(内部缺如型，C2InH=0 mm)。因此提出了包含五种类型的改良分型系统：Type 1(仅C2IsH≤5 mm)、Type 2(仅C2InH≤2 mm)、Type 3(两者均异常)、Type 4(峡部缺如)和Type 5(内部缺如)。

聚类分析证实了五种HRVA亚型的独立性。在3608个PSIS中，HRVA总体占比19.54%，其中Type 1最常见(15.19%)，而Type 4(0.14%)和Type 5(0.08%)虽然罕见，但代表最严重的解剖变异。

HRVA与窄椎弓根/窄椎板的相关性

与正常人群相比，HRVA人群的窄椎弓根(narrow pedicle, NP)和窄椎板(narrow lamina, NL)发生率显著更高(NP：43.69% vs 15.09%；NL：10.35% vs 4.23%；均P<0.01)。Type 5 HRVA的NP和NL发生率最高，达66.67%，表明此类患者手术风险最大。

个体化C2螺钉置入策略

基于改良分型系统，研究团队提出了针对不同HRVA类型的个体化螺钉置入方案。对于非HRVA患者，椎弓根螺钉和C1-C2经关节螺钉是合适选择。Type 1 HRVA伴正常椎弓根宽度时，高位入口椎弓根螺钉是优选。对于合并NP的Type 1 HRVA或无HRVA但伴NP的患者，推荐使用上关节突螺钉、C2内侧椎弓根螺钉或"内侧窗"技术。Type 2和Type 3 HRVA患者，无论椎弓根宽度如何，均推荐下关节突螺钉或C2-C3经关节螺钉。对于Type 4和Type 5 HRVA，椎板螺钉或C2-C3经关节螺钉可有效避开缺损区域，降低椎动脉损伤风险。

研究结论与意义

本研究首次建立了基于中国人群的改良HRVA分型系统，新增的Type 4和Type 5完善了对极端解剖变异的描述。该系统具有良好的可靠性和一致性，能够有效指导个体化C2螺钉置入策略的制定。研究发现中国南方人群的C2解剖参数与高加索人群存在显著差异，且HRVA常合并NP和NL，这强调了基于中国人群数据制定手术方案的重要性。

研究的临床意义在于为脊柱外科医生提供了明确的术前评估工具和手术决策支持。通过术前CTA精确评估HRVA类型及相关解剖参数，医生可以选择最安全的螺钉类型和置入轨迹，最大程度降低椎动脉损伤风险。对于罕见但风险极高的Type 4和Type 5 HRVA，研究推荐的椎板螺钉和C2-C3经关节螺钉为这类棘手病例提供了可行的解决方案。

尽管本研究存在一些局限性，如仅纳入中国南方成人人群、缺乏前瞻性手术验证等，但作为目前最大规模的HRVA相关研究之一，其建立的改良分型系统和个体化手术策略为提升C2螺钉置入安全性作出了重要贡献。未来研究可进一步验证不同螺钉技术的生物力学性能和临床效果，不断完善颅颈交界区手术的安全标准。