经皮肾镜取石术的肾解剖学要点

肾解剖学与经皮肾镜取石术的关系

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Scoffone, C.M., Cracco, C.M. (2022). Anatomy of the Kidney with Respect to Percutaneous Nephrolithotomy. In: Agrawal, M.S., Mishra, D.K., Somani, B. (eds) Minimally Invasive Percutaneous Nephrolithotomy. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-6001-6_1

      解剖学为经皮肾镜取石术 （PCNL） 提供了路线图。如今，除了传统工具之外，还可以依靠现代工具，从而提供了个性化PCNL的机会，不仅可以治疗尿石症，还可以了解集合系统和患者的解剖结构。在本章中，描述了几个解剖学问题对PCNL的临床意义：肾数，位置，形态和空间取向，大小，大体和微观解剖结构，与周围器官的关系，血管形成和神经支配，集 系统的特征。所有这些问题的详细研究在PCNL的术前计划中发挥作用，为单个患者量身定制所有临床和技术选择。

解剖学为经皮肾镜取石术 （PCNL） 提供了路线图。

   熟悉肾脏的手术和放射学解剖结构对于计划然后进行成功的经皮肾通路，预见可能的术中技术困难，准备适当和完整的内窥镜，设备和配件的装备，告知患者手术的预期成功率，最大限度地减少并发症的共同风险，以及 如果发生并发症，请及时识别并有效管理。过去，PCNL的肾脏解剖学知识可以依靠书籍和地图集，福尔马林固定人体尸体的研究，开放性手术的观察，静脉内尿路造影和逆行肾盂造影的成像，肾脏收集系统的树脂管型。如今，我们可以依靠其他工具，如新鲜冷冻[3]或防腐[4]人类尸体进行手术训练，解剖学虚拟解剖表[5]（图1.1），超薄计算机断层扫描（CT）与尿路造影/肾盂造影，三维（3D）重建，低剂量/超低剂量方案和双能技术[6，7]，肾脏血管形成和收集系统的3D打印[8， 9] （图1.2），术中高清（HD）实时内窥镜视觉[10]，告知我们收集系统的实时动态解剖结构[11，12]。

图 1.1

从位于意大利都灵神经科学系的解剖学表EDU（解剖学公司）获得的肾脏的解剖学细节（由A. Vercelli教授提供）。尸体的3D渲染来自解剖表。图像集由东国大学医学院解剖学系的JinSeo Park博士和亚洲大学医学院解剖学系的Min Suk Chung博士提供。（a） 仰卧位右肾与右结肠的关系;（b） 仰卧位肾囊覆盖的右肾浅表投影;（c） 仰卧位的肾脏横截面，类似于 CT 扫描轴向图像

图 1.2

(a）肾血管形成和收集系统的3D重建（;（b） 从结石患者身上采集系统的3D模型，从CT扫描制备的3D重建中获得;（c）另一名患者收集系统的另一个3D模型，证明上尿路的高度解剖变异性

    由于所有这些技术进步，这些日子里的泌尿科医生有独特的机会在PCNL之前获得患者解剖结构的详细和个性化图片，特别是关于包含尿石症，周围器官和肾血管形成的收集系统。

1.2 肾数

     肾脏是成对的器官。孤立性肾脏（1/1000人）[13]可能是先天性（单侧发育不全/发育不全）或获得性肾（继发于肾切除术，由于结构异常、肾/肾旁肿瘤、严重实质感染或输尿管梗阻的结果、肾外伤）。肾脏超量极为罕见，事实上，据报道的病例不超过100例。

1.2.1 对 PCNL 的临床意义

    在PCNL之前，应从解剖学和功能角度识别孤立的肾脏并进行充分研究。事实上，选择经皮方法治疗孤立性肾脏中大而/或复杂性尿石症时，应保持平衡，不仅要考虑该手术众所周知的疗效（无结石率范围为67%至97.7%，再治疗率最低），还要考虑其安全性（并发症发生率约为26.4%， 尤其是具有潜在术后急性肾衰竭的抗凝患者出血）。还应该识别极罕见的多余肾脏（有时具有异常的大小，位置和形态），定义其功能贡献的实体以及它们的确切位置，以避免它们在天然肾脏经皮肾穿刺期间无意中病变。

1，3 肾位

     原位肾通常位于腹膜后腹部的后部，在脊柱的每一侧。由于肝脏受压，右肾比左肾低1-2厘米（从第1腰椎的顶部延伸到右侧第3腰椎的底部，从第12胸椎延伸到左侧的第3腰椎）[1]（图1.3）。

图 1.3

显示正常情况下右肾与左肾相比的下位图

1.3.1 对 PCNL 的临床意义

全身麻醉时的体位（仰卧/直立和俯卧）、生理呼吸运动以及强制吸气和呼气、肾病、肾盂积水伴薄性肾实质的变化可能会改变肾脏的正常位置，因为不同平面的肾脏活动程度不同。

例如，在吸气过程中，肾脏可能在腹侧、腹侧和向外移位，三轴运动可达 25 mm [21]（图 1.4），也可能干扰融合成像对肾脏经皮穿刺的完整疗效。

图 1.4

逆行肾盂造影术（a）在（b）全身麻醉期间肾脏在强制吸气中的较低位置，可用于更好的经皮穿刺（红线标记相同的腰椎用作参考解剖结构，白线显示收集系统的水平）

   在俯卧位，肾造瘘术束长度较短，这被认为是一个优点：支点越靠近皮肤，杠杆的远端在收集系统内越具有可操作性。发生这种情况的原因是后部和前部体壁的顺应性不同：当更柔韧的前体壁而不是手术床时，肾脏上放置更多的背压，这促使它们向后减少束长[18]。另一方面，在仰卧位上，位于腹部更深处的肾脏具有更宽的进入角。异位肾（先天性、伴或不伴融合异常，或医源性（如肾移植）应通过术前影像学检查排除，这代表着治疗挑战。

1，4 肾脏形态学和空间取向

肾脏呈豆状，前侧和后侧，外凸和内侧/肺门凹缘，上极和下极。右肾比左肾略短和宽。

上极比下极更内侧和后极，下极更偏向外侧和前极。因此，主轴向下，横向和前部，平行于腰大肌的斜程。此外，如果与侧缘相比，内侧缘向前旋转30°[1]（图1.5）。

图 1.5

显示肾脏方向的绘图：（a）在冠状平面，（b）在矢状平面，以及（c）在轴向平面

     肾脏的先天性旋转不良可能发生，单独发生或与其他肾脏异常（如马蹄肾）结合[26，27]。

1.4.1 对 PCNL 的临床意义

    在进行经皮肾穿刺时，了解肾脏在三个平面中的空间取向是有用的，但特别重要的是要知道哪些因素可能会改变它，例如选择PCNL的患者的术中位置，患者的体重指数（BMI）（肥胖患者肾周脂肪的一致性不同， 或非常苗条的患者活动性增加，其中肾周脂肪稀缺，特别是在仰卧位和女性中），呼吸运动（肾脏移位至3 cm，距离相当于一个椎体）[31]（图1.4）。

     各种大小的肾囊肿，任何类型的肾肿块，肾盂肾炎性瘢痕，先前肾结石开放或内窥镜手术的结果，其他解剖异常（如肾憩室）可能会很好地改变肾脏形态。术前CT尿路造影对于表征任何肾脏肿块并确定其相对于结石治疗的优先级至关重要;应排除在肾穿刺过程中存在简单肾囊肿，以便正确管理;肾和肾周瘢痕形成作为既往肾脏手术的结果也可能干扰肾脏在通路过程中的三维肾脏移位，特别是在尿路扩张期间。

1，5 肾脏大小

   在成人中，每个肾脏的长度为10-12厘米，宽度为5-7.5厘米，厚度为2.5-3厘米[1]。根据年龄和BMI，它们的体重约为125-170g，女性小10-15g，儿童甚至更小。

1.5.1 对 PCNL 的临床意义

     由于慢性梗阻、急性肾盂肾炎或膀胱输尿管反流等临床疾病，一个或两个肾脏可能先天性变小（发育不良）或变小（营养不良）。当面对小肾脏的尿石症时，应始终提前确定其功能贡献的实体，以确定是否值得治疗肾结石，或者是否最好对无功能的肾脏进行简单的肾切除术。

在处理小儿肾脏时，泌尿科医生应根据患者调整器械和配件，反之亦然。

1，6 肾脏与邻近器官的关系

1.6.1 后向关系

• 上部 = 膈肌的下缘和下面的肋膈肌窦、肋骨（右边是第 12 根肋骨，左边是第 11-12 根肋骨）。

• 内侧 = 腰大肌主要肌肉及其筋膜。

• 横向 = 腰腰四头肌和经腹肌腱鞘炎。

• 斜向穿过肾脏的后表面 = 肋下神经和血管、髂下胃神经和髂腹股沟神经。

1.6.2 对 PCNL 的临床意义

在第10肋间隙的第11肋骨上方穿刺时，存在气胸/血胸/胸积水的风险，肋间隙下方是包含肺部的胸膜腔。当用针头附着在肋骨的下缘时，还存在肋间后动脉损伤的风险，可能导致血胸，因此最好留在肋间间隙的中间或紧靠在下肋骨的上缘上方。

1.6.3 前缘关系（图 1.6)

• 右侧=上肝脏（腹膜内和腹膜后裸露区域），肾上腺上消化道，小肠和肝下结肠弯曲，十二指肠第二部分和胰腺内侧头部。

• 左侧=脾胃上部，肾上腺上消化道，胰尾，空肠和脾脏内侧，空肠和脾部下部结肠弯曲。

图 1.6

肾脏主要前缘关系的绘制

1.6.4 对 PCNL 的临床意义

     理论上存在穿刺所有这些器官的风险，尤其是在肝肿大/脾肿大的情况下，或者如果肾穿刺在仰卧位的腋窝后线前方进行（图1.7），在俯卧位和/或肾脏过深的情况下。

图 1.7

在 Galdakao 修饰的仰卧 Valdivia 位置进行安全经皮肾穿刺的参考线：腋窝后线、第 12 肋和髂嵴

手术过程中过度牵引和扭转可能会损害右肝肾韧带（连接右肾和肝脏的上极），左侧的脾韧带（连接左肾和脾的上极），有包膜撕裂和随之而来的出血的风险。术前应通过CT扫描识别肾后结肠：仰卧位发生率为1.9%，俯卧位的发生频率高达10.0%，因为在这种情况下，结肠向后移位[18，38]。另一项研究表明，在15%的俯卧CT扫描中，结肠位于下极通路的预期路径上，只有6%的仰卧CT扫描中结肠位于预期路径上[39]（图1.8）。

图 1.8

绘制结肠与经皮束的关系，以俯卧（a）和仰卧（b）位的右肾;（c） 用于修复左结肠损伤的开放性手术

1，7 肾脏的粗略和微观解剖学

    肾脏被光滑、坚韧的纤维囊包围，并配有传入神经支配，可在腹胀时维持伤害感受[40，41]。在纤维囊和Gerota的肾筋膜之间有肾周围脂肪，而Gerota的肾筋膜外有肾上腺脂肪。Gerota的肾筋膜构成解剖屏障，上部闭合（与下膈肌筋膜融合在肾上腺上方）和横向（在上下结肠后面融合），与对侧结肠融合，而下部开放。前前筋膜和后壁后筋膜在腹膜后尾部褪色，内侧后鞘在椎前筋膜中褪色，产生Zuckerkandl筋膜，前筋膜在腹侧相互连接，形成位于顶腹膜正下方的Tolt筋膜[1]（图1.9）。

图 1.9

绘制带有分隔筋膜的肾周和肾旁空间

   在一分为二的肾脏的切割表面上可以识别出两个不同的区域：皮质和髓质。肾皮质对应于含有肾小球的 Bertin 柱，具有近端和远端弯曲的小管，肾髓质对应于 14 - 20 个包含直小管， Henle 环和收集管的金字塔，连接形成约 20 个状管，在肾筛状乳头区域开放 。

1.7.1 对 PCNL 的临床意义

    肾包膜是非可塑性的，并具有传入神经支配，在收集系统急性扩张的情况下维持伤害感受，如肾绞痛，而肾内压的突然增加可以破坏它，从而形成尿瘤。肾周间隙下部开放，允许出血和血肿（包括 PCNL 后）沿着腰大肌向动。草酸钙肾的肾周脂肪体积似乎明显大于非结石肾。对肾上/肾周脂肪的增加可以通过局部机制分泌具有功能性或代谢性肾作用的副分泌物质来影响肾功能，或者通过增加间质静水压和减少肾血流量对肾脏施加直接机械压迫，导致其损伤。它可能继发于肾脏尺寸减小，填补了肾脏留下的自由空间，是肾功能受损的附带现象。一定量的副/肾周脂肪也会增加皮肤与结石的距离，这与肥胖一起可能会产生对超长设备的需求。高肾内压可能导致肾盂静脉、肾盂淋巴和肾盂-间质细菌和毒素反流，从而支持感染性并发症的发展。PCNL后肾瘢痕形成也可能改变肾脏的正常结构，特别是在多次通路的情况下，这取决于所使用的束扩张类型。最后， Randall 斑块粘附在肾上可以帮助识别草酸钙结石  。

1，8 肾动脉

    肾动脉起源于主动脉，是正确的动脉，从背侧传递到下腔静脉。肾动脉位于肾静脉前部和肾盂后部之间。应该有一条肾动脉，但多余的肾动脉很常见（25-40%的肾脏）。

肾动脉发出肾上下动脉，然后在前支和后支分支，第一个分支用于肾实质的前三分之二，后者用于后三分之一。前支进一步产生顶端，上，中，下分支，因此最终节段分支是五个，也是根据经典的格雷夫斯分类。虽然，动脉节段脉管系统通常与此描述不同[45]，但不同节段之间的末端血管重叠可减少潜在的缺血性损伤。每个节段动脉分支成小叶动脉，进一步细分为叶间动脉，通过肾椎体之间的Bertin肾柱向外周行进。在椎体底部附近，它们发出弓形动脉，从它们的凸侧起源于小叶间动脉，而小叶间动脉又起源于肾小球的传入小动脉。直小血管起源于肾小球的传出小动脉;直肠起源于弓形动脉的凹陷[46]。

1.8.1 对 PCNL 的临床意义

   Brödel（二十世纪初的德国医学插画家）或无血管平面的线是纵向的，位于前后节段动脉之间，就在肾脏外侧的后部。它在肾脏中段的水平上总是一致的，而在顶端，上段和下段是可变的，距离肾脏的侧缘1.8-2.4厘米。20% 的病例不存在，4/5 级血管在 100% 的中盏水平、27% 的病例中在上盏水平和 33% 的病例在下盏水平越过这条线。由于所有这些原因，穿刺的最佳盏似乎是最下部的后部盏。

肾脏动脉血管形成的结构支持所谓的“穿刺”的基本原理，沿着肾盏无底动脉的轴线到达肾的尖端，其中大部分时间主要动脉分支应该不存在 [ 48 ] （图 1 . 10 ）。尽管如此，无穿刺术也已安全有效地进行，至少在专家手中是这样 [ 49 ] 。在彩色多普勒超声的帮助下实时使用血管保留技术也可能有效识别肾实质内的主要动脉血管[50]。

图 1.10

绘制“无血管”，然后进行所谓的经穹隆肾穿刺

全尺寸图像

   如果后节段分支通过输尿管前方，则可能发生输尿管肾盂交界处梗阻 （UPJO）。重要的是要记住，并非所有的肾钙化都是结石...彻底的术前影像学检查可以挽救这种情况，例如避免对钙化假动脉瘤进行危险的PCN。最后，如果PCNL后动静脉瘘或假性动脉瘤的血管栓塞应考虑动脉结构，以尽量减少肾实质缺血[52]。

1，9 肾静脉

     静脉引流不遵循节段性方案，弥漫性吻合且非终末。皮质由星状静脉排出，主要流入小叶间静脉的弓。有三个纵向自由吻合口拱廊系统，从外围到中心为一级，二级和三级，星状静脉（皮层外围），弓形静脉（在金字塔底部）和叶间静脉（靠近肾窦）之间吻合。还有横向吻合肌连接不同水平的腹侧和背侧静脉。在小花臻周围，有大的吻合器形成一种静脉环。叶间静脉变成叶静脉，产生2条（29%）或3条（54%）大静脉节段性干，流入肾静脉（应为2条），然后进入下腔静脉，左边的静脉更长，接受左肾上、性腺和腰椎静脉[1]。

静脉引流异常不如肾动脉异常常见。

1.9.1 对 PCNL 的临床意义

   主肾血管损伤不常见，占比不到0.5%。撕裂和折磨肾脏可能导致主要肾静脉病变，从而导致相关出血。直接损伤并用穿刺针、扩张器或安普拉茨鞘渗透血管系统可能导致大量出血。无论如何，在没有通过肾镜注射造影剂的情况下，PCNL期间的静脉损伤可能在大多数情况下被低估。

1.10 肾淋巴引流

   有一个浅表的囊下神经丛引流囊下方的组织，一个深部肺门丛将间质液引流到 4 或 5 个大躯干中，一个丛与囊下神经丛相连但独立引流到外主动脉节点。它们排空到与肾静脉相关的淋巴结中。左引流主要流向左主动脉旁淋巴结，右引流主要流向右腭窝和右副腔淋巴结[54]。

1.10.1 对 PCNL 的临床意义

该隔室与PCNL无关。文献中报道了一例罕见的乳糜尿病例，原因是肾盂附近一根躯干的机械损伤[54]。

1.11 肾神经支配

   肾脏神经支配包括肾丛的传入和传出纤维。该神经丛是起源于乳糜泻神经丛、肠间神经丛和腰内脏神经的纤维的组合。传入神经支配对于伤害感受识别和投射到大脑区域（如内脏下器官，下丘脑和脑干）至关重要。传出神经支配主要调节心血管功能和动脉压;它主要是交感神经的，并接受来自每个贡献神经丛的输入，而几乎没有证据表明肾脏的副交感神经支配。

1.11.1 对 PCNL 的临床意义

      肾脏可以在没有神经系统控制的情况下很好地发挥作用，移植肾脏的成功功能证明了这一点。传入神经支配对于伤害感受识别至关重要，在肾盂中具有最高的密度，并且像在收集系统的急性膨胀中一样被壁张力的增加激活。疼痛以覆盖前腹壁和侧腹的皮肤模式放射，发生在肾绞痛期间。

1.12 肾脏的肾盂系统

   小肾盏从 5 到 14 不等，平均为 8 ，并将肾椎体封闭（有时是复合，将 2 或 3 个包围在一起） ;它们打开进入主要肾盏，两个或多个，依次开口进入肾盂，肾盂可以是肾内或肾外，具有不同程度的可及性和尿引流程度。肾盂肾盏系统（PCS）解剖结构可能有所不同（图1.2），即69%的右肾和Hodson’s肾（靠近肾脏外缘的较长的前肾盏，更短和更内侧的前盏 ，较短和更内侧的后盏）存在于79%的左肾中。Sampaio进一步分为A型和B型，各有两种亚型。

1.12.1 对 PCNL 的临床意义

     相关的解剖学参数可能是下盏宽度（>5 mm）和长度（<3 cm）和较低的极点肾盂内角（>45°）。这些细节可以通过对比CT扫描获得，识别PCS的所谓静态解剖结构，并预见任何尿石症治疗的成功率。术中冲洗和造影剂注射可提供关于PCS弹性的额外数据，即所谓的动态解剖结构，与使肾镜和附件（主要是扩张器和Amplatz鞘）适应PCS特征而相关，而不是一个僵硬的漏斗部或肾盏，并导致其出血损伤。

1.13 结论

   对肾脏的手术和放射学解剖结构的知识是PCNL术前计划的基础，对于患者手术的定制、尿石症和含有结石的集合系统的解剖结构至关重要，与优化PCNL成功率和最小化PCNL并发症有关（表 1.1）。

表1.1 解剖学特征的临床意义

寄件人：肾解剖学与经皮肾镜取石术的关系

肾脏的特征

主要相关性

临床意义

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