眼球位于眼眶内,周围为富有弹性而松软的眶脂肪和复杂的眼球筋膜系统,眼外肌(extraocular muscle)负责眼球向各个方向的眼球运动,即眼球运动是在从双侧大脑运动中枢到双眼眼外肌的精细调节和作用下完成的。从广义讲,眼球运动分两个系统,每一系统分为六种方式;一个系统为眼球移位系统(translatory movements),是指眼球中心点会变动,可进行上下、左右、前后六种运动;一个系统为眼球转动系统(rotary movements),是指眼球中心点不动,眼球沿着自身的假想中心进行水平、垂直和旋转运动。眼球移位系统由于移位很少,可忽略不计,然而特殊情况如眼眶骨折或眶内大肿瘤术后眼球可发生明显的移位,从而在一定程度上影响眼球运动。因此,眼球运动基本是在原位转动,眼球的转动有一假想的旋转中心,正视眼的旋转中心位于角膜前表面中点后13.5mm处。然而,由于眼球并非真正的球形且因眼睑的运动、眶内血管搏动和眶内压等的影响,这一旋转中心会有小范围的移动。眼球运动是围绕着通过眼球假想中心的冠状轴、垂直轴和矢状轴进行的:沿冠状轴作上转和下转运动;沿垂直轴作内转和外转运动;沿矢状轴作内旋和外旋运动。眼球作上下转和内外转的转动方向以眼球前极的动向为标准,即前极向内转为内转,前极向上转为上转等。而眼球的内旋和外旋是以角膜上缘的动向为标准,即角膜上缘向鼻侧旋转为内旋,角膜上缘向颞侧旋转为外旋。经旋转中心作的冠状轴、垂直轴和矢状轴,临床上称为Fick坐标(图1-1);经旋转中心的额状面称为Listing平面(图1-2)。
图1-1 Fick坐标
图1-2 Listing平面
每只眼的眼外肌(extraocular muscle)各有6条,都是骨骼肌,它们是上直肌、内直肌、下直肌、外直肌、上斜肌和下斜肌。除下斜肌外,其余5条眼外肌都起自总腱环或与总腱环紧密相连。
总腱环(annulus of Zinn)位于眶尖,由致密结缔组织构成,它附着于视神经管及眶上裂后内侧部周围的骨面,与视神经鞘、眶骨膜、硬脑膜相连。4条直肌均直接起自总腱环。因上直肌和内直肌的起点较接近视神经管,故视神经炎患者常有眼球转动时疼痛感。上斜肌和提上睑肌(属于眼睑的肌)与总腱环紧密相连,严格说来它们位于总腱环之外。视神经、眼动脉、动眼神经上支和下支、展神经、鼻睫神经位于总腱环之内;滑车神经、额神经、泪腺神经位于总腱环之外。眼上静脉和眼下静脉可能在总腱环之外,也可能在总腱环之内(图1-3)。
从图1-3可以看出,动眼神经、展神经、滑车神经以及泪腺神经、额神经、眼上静脉等均通过眶上裂,该部位病变时会出现患眼所有眼外肌麻痹(包括提上睑肌)致上睑下垂、眼球完全不能转动和瞳孔散大、视近物不清(调节麻痹)等表现,临床上称之为眶上裂综合征。如果病变同时累及视神经孔,则还伴有视力下降或丧失,临床上称之为眶尖综合征。
图1-3 总腱环及眶上、下裂结构
上直肌(superior rectus muscle)起自眶尖总腱环的上方,与提上睑肌的起始处邻近,在眼球与提上睑肌之间向前、向上、向外走行,在眼球赤道附近,越过上斜肌腱的上方向前,止于角膜缘后方7.7mm处的巩膜(眼球赤道之前)上,其附着线不与角膜缘平行,而是鼻侧端比颞侧端更靠近角膜缘,整个附着线略偏于眼球垂直轴鼻侧,即上直肌的肌长轴与视轴成大约23°的夹角。肌肉全长约41.8mm,肌腱长约5.8mm,肌止宽约10.6mm,上直肌与眼球的接触弧长约8.4mm。第一眼位时,上直肌的作用力有向上和向内两个分力,向上的分力使眼球沿冠状轴上转,向内的分力使眼球沿垂直轴内转,并沿矢状轴内旋。所以上直肌的主要功能(primary action)是上转,次要功能(secondary action)是内转和内旋。当眼球外转23°时,上直肌的走向与视轴重合,上直肌收缩仅有上转作用,即眼球外转时上直肌能发挥最大的上转作用;当眼球内转67°时(实际上由于内侧节制韧带的限制不可能达到),上直肌的走向与视轴呈直角,肌作用力与冠状轴位于同一平面而无上转作用,上直肌收缩只引起内旋及内转(图1-4)。
图1-4 上直肌的解剖和作用力的分力
上直肌上方为提上睑肌、额神经和眶顶部骨膜;前部与眼球之间有上斜肌的返折腱经过;后下方为眶脂肪、鼻睫神经和眼动脉,并与下面的视神经相隔;上直肌和外直肌之间有泪腺动脉和泪腺神经;内侧和内直肌之间有上斜肌、眼动脉和鼻神经。
眼动脉的外侧肌支(上支)和泪腺动脉供应。
动眼神经上支,该神经支从上直肌下面(眼球面)中后1/3交界处进入(距肌止约26mm)。
与上直肌解剖有关的斜视手术:①上直肌颞侧止端比鼻侧止端要后3mm,做上直肌后退或缩短时缝合也应与肌止平行;②钩取上直肌时,不要向后太深,因可能伤到上直肌两侧的各一条涡静脉,引起术中出血,但由于有上斜肌的保护,一般没有下直肌手术那样容易伤到;③上直肌的止端距角膜缘的距离在四条直肌中最靠后,是唯一位于锯齿缘后的直肌,如手术时穿破巩膜会伤及视网膜;④上直肌的上方与提上睑肌有筋膜相连,当后退和缩短的量大于5mm时,相应会引起上睑退缩和前移,从而改变睑裂的大小,因此,上直肌手术时应与上方的提上睑肌充分分离;⑤上直肌的下方与上斜肌也有细小的筋膜相连,术中钩取上直肌时容易同时钩到上斜肌,如未注意到,则上斜肌与上直肌一起做了后退或缩短,造成术后不必要的旋转斜和垂直斜,因此,钩取上直肌时一定要认真检查是否同时钩到了上斜肌。
下直肌(inferior rectus muscle)起自眶尖总腱环的下方,在眼球与眶下壁之间从后方走向前下外侧。其走向与上直肌大致相同,与视轴亦成23°角。最终附着于下方赤道部前距角膜缘6.5mm的巩膜面上。下直肌的附着线与上直肌一样,均是鼻侧端比颞侧端更靠近角膜缘,其附着线的中心点略偏眼球垂直径线的鼻侧。肌肉全长约40mm,肌腱长约5.5mm,肌止宽约9.8mm,下直肌与眼球的接触弧长约9mm。第一眼位时其作用为下转、内转和外旋,即下直肌的主要作用为下转,次要作用为内转和外旋。当眼球外转23°时,下直肌走向与视轴重合,下直肌收缩仅有下转作用,即当眼球外转时,下直肌能发挥最大的下转作用。若眼球内转67°,则下直肌只有内转和外旋作用。
下直肌的上方前部为眼球,中间为眶脂肪,后部为视神经及动眼神经下支;下直肌的下方为眶底,包括眶下管的眶下神经和眶下血管在下直肌下方通过,下斜肌从下直肌的下面横过,两者之肌鞘互相融合,形成Lockwood韧带;外侧为外直肌和下斜肌,支配下斜肌的神经沿下直肌外缘向前或在下直肌和外直肌之间向前。
眼动脉的内侧肌支(下支)供应。
动眼神经下支支配,该支从下直肌上面(眼球面)后中1/3交界处进入(距肌止约26mm)。
与下直肌解剖有关的斜视手术:①下直肌颞侧止端比鼻侧止端要后2.5mm,做下直肌后退或缩短时缝合也应与肌止平行;②钩取下直肌时,不要向后太深,否则易伤到下直肌两侧的各一条涡静脉,引起术中出血;③下直肌的下方与下斜肌相邻,并有较厚的筋膜与之一起形成Lockwood韧带,因此,下直肌的后退缩短术手术容易造成下睑后退和前移,充分分离这些结构与下直肌的联系可减少这种并发症;④由于下直肌有明显的Lockwood韧带与之联结,外伤或手术后下直肌脱失比较容易找到。
内直肌(medial rectus muscle)起自眶尖总腱环内侧偏下方,沿眶内壁向正前走行,终止并附着于眼球赤道部前距角膜缘5.5mm的巩膜上。肌肉全长约40.8mm,肌腱长约3.7mm,肌止宽约10.3mm,内直肌与眼球的接触弧长约6mm。在四条直肌中,内直肌最重、最厚、收缩力最强。第一眼位时,内直肌与冠状轴及矢状轴位于同一平面上,故内直肌收缩只引起眼球内转。
内直肌上方为上斜肌,该两者之间有眼动脉、筛前动脉、筛后动脉和鼻神经;下方为眶底;内侧为内侧眶壁;外侧为眶脂肪。
眼动脉的内侧肌支(下支)供应。
动眼神经下支支配,该神经支从中后1/3交界处的肌肉外侧面(眼球面)进入(距肌止约26mm)。
与内直肌解剖有关的斜视手术:①内直肌止端与角膜缘的距离变异最大,为3.5~6mm不等,而6个月到1岁内手术的先天性内斜视患儿,内直肌止端与角膜缘的平均距离比成人要少1mm。因此,有学者提出内直肌的手术宜以新止点与角膜缘的距离来计算。②4条直肌中,只有内直肌不与斜肌相联系,用斜视钩钩肌肉时不会伤到其他眼外肌。然而,如果分离内直肌周围的筋膜过多,一旦出现肌肉滑脱就寻找困难。③内直肌部位的结膜解剖较复杂,手术切开和缝合要特别小心,原位对合,不使半月皱襞被破坏和移位,否则易导致术后结膜的外观和功能障碍。
外直肌(lateral rectus muscle)起自眶尖总腱环的外上方,起点分上下两部分,分别位于眶尖部眶上裂的上方和下方 [1] ,沿眶外侧壁向前外方走行,附着于眼球赤道部前距角膜缘6.9mm的颞侧巩膜上,其长度约40.6mm,肌腱长约8.8mm,肌止宽约9.2mm,外直肌与眼球的接触弧长约15mm,在四条直肌中接触弧最长。与内直肌一样,其作用力与冠状轴及矢状轴位于同一平面上,故外直肌收缩只引起眼球外转。
外直肌的上方有泪腺动脉和泪腺神经;前上方为泪腺;下方为眶底,下斜肌从下直肌的下方经外直肌下方,再到其内侧达附着部;外直肌内侧为眶脂肪,其间有睫状神经节和眼动脉,再内为视神经;外直肌外侧为眶外壁骨膜。
眼动脉的外侧肌支(上支)和泪腺动脉的分支供应。
由展神经支配,该神经亦于中后1/3交界处的肌肉内侧(眼球面)进入(距肌止约26mm)。
与外直肌解剖有关的斜视手术:①外直肌的肌腱在所有四条直肌中最长,达6~9mm,钩取外直肌时容易出现肌腱裂开,缝合时也易撕脱;②在外直肌下缘止端后9~10mm有下斜肌止点,两者之间有细小的纤维连接,从上方和下方(尤其是下方)钩取外直肌时容易钩到下斜肌,特别是再次手术者,甚至将下斜肌当作外直肌进行手术,这样术后易出现复杂的眼位和眼球运动改变,形成粘连综合征。
连结四条直肌止线中点的环形线称为Tillaux环(spiral of Tillaux)(图1-5),Tillaux环具有以下临床意义:①确保手术在拟定的直肌内进行;②对再次斜视手术的患者有利于确定过去斜视手术的类型和手术量;③对需做直肌移位的患者提供移位肌最终位置的标记。部分患者直肌止端后几毫米内有一些细小的肌纤维与巩膜相连,称为足板(footplates),过去曾认为与斜视发生有关,现认为没有明确的临床意义(图1-6)。
图1-5 Tillaux环:连结四条直肌止线中点的环形线
图1-6 直肌止端后的细小肌束与巩膜相连,称为足板
图1-7 上斜肌的终止点(右眼,其中的数据单位为mm)
上斜肌(superior oblique muscle)起于视神经管内上方的骨面,与总腱环紧密联结。上斜肌沿眶上壁与眶内壁交角处前行,将达眶缘处变为肌腱,并穿过滑车后折向外后下方,在上直肌的下方呈扇形展开,止于眼球赤道之后的后外上象限的巩膜上。滑车是一U形的纤维软骨,借结缔组织附于滑车凹。上斜肌全长约60mm,腱长约20mm,肌止线长约10.7mm,其前外侧端与上直肌肌止线外端约在同一径线上或略偏内侧,距上直肌止线外侧端5mm,距角膜缘13mm,肌止线后内侧端距眼球后极8mm,与上直肌止点线内侧端大致在同一径线上。从力学角度看,可以认为上斜肌的生理止点在滑车。第一眼位时,此肌止点的长轴与视轴呈51°角,该肌收缩使眼球内旋、下转和外转。即主要运动为内旋,次要运动为下转和外转。若眼球内转51°,上斜肌只有使眼球下转的作用,即当眼球内转时,上斜肌能发挥其最大的下转作用。如眼球外转39°,此肌收缩眼球出现内旋和外转。外转的产生是由于作用力位于垂直轴后方所致(图1-7,图1-8)。
上斜肌肌部内上方为眶壁;下方为内直肌,内直肌与上斜肌之间有眼动脉、筛前动脉、筛后动脉和鼻神经;上斜肌和提上睑肌之间的后部有滑车神经,前部有滑车上神经、额动脉和眼上静脉的分支;上斜肌肌腱的上方有滑车上神经、眶上神经和眶上血管;肌腱的扇形散开和巩膜附着部的上方为上直肌,再上为提上睑肌;肌腱的下方为眼球筋膜和眼球。
眼动脉的外侧肌支(上支)供应。
图1-8 上斜肌的起止方向和作用
滑车神经支配,该神经分成3~4支,在肌肉的上方和外侧进入,最前的分支在肌肉中后1/3交界处(距滑车约26mm),最后的分支距起始部约8mm。
与上斜肌解剖有关的斜视手术:①上斜肌颞侧止端位于上直肌止端颞侧后4~5mm,肌腱很薄,呈扇形分散开,其后缘止点距离视神经只有8~10mm。手术时如从颞侧钩取上斜肌容易只钩到一部分,且极易将上斜肌肌腱分裂开,影响手术效果。②上斜肌后面止端在上方两个涡静脉之间,钩取肌肉时容易伤到,尤其是颞侧端(图1-9)。③上直肌鼻侧止端后12mm处可见到上斜肌,从上直肌鼻侧钩取上斜肌容易钩全上斜肌,但如进钩时太深太向上,有可能伤到提上睑肌的鼻侧部分,引起术后上睑下垂。
图1-9 从眼球后部看涡静脉,上斜肌颞侧止端后的涡静脉容易伤到(右眼)
下斜肌(inferior oblique muscle)是唯一不起自眶尖的眼外肌,它起自泪囊窝外侧的上颌骨眶面,少许肌纤维起自覆盖泪囊的泪筋膜。它经下直肌下面,走向后外侧,止于眼球赤道之后,后外下象限的巩膜(图1-10)。肌长约37mm,肌腱长仅为0~1mm,肌止线长约9.4mm,其后端距视神经长约5mm,而黄斑位于该肌止线后端上方1mm与后方2mm交点处。肌止线的前端与外直肌止点线下端约平同一径线或略高,两者相距9~10mm。下斜肌走行方向与上斜肌肌腱的方向大致相同,与视轴呈51°角。于第一眼位时,下斜肌收缩使眼球外旋、上转和外转。即主要运动为外旋,次要作用为上转和外转。如眼球内转51°,下斜肌只有上转的作用,即当眼球处于内转位时,下斜肌能发挥其最大的上转作用。如眼球外转39°,此肌收缩出现外转和外旋。
图1-10 下斜肌的终止点(右眼,其中的数据单位为mm)
在起始处,下斜肌的下方为眶底骨膜;向后走行中有脂肪与眶底相隔;上方为眶脂肪;外侧为下直肌;眼球附着处之前为外直肌和眼球筋膜覆盖。
眶下动脉和眼动脉内侧肌支(下支)供应。
动眼神经下支支配,该神经支越过下斜肌后缘的上方,在肌肉中段的后缘即距下直肌止端外侧缘后约12mm处从上面进入。
与下斜肌解剖有关的斜视手术:
①下斜肌是唯一其远端没有肌腱的肌肉,一般都是在颞下象限手术,只在第二次手术或特殊情况下在鼻下象限手术 [2] 。②11%的人群下斜肌有两个止点,涉及肌止点的手术时如果没有认识到两个止点,则可能导致术后效果不佳或造成不可预期的结果 [3] 。③颞下象限下斜肌距角膜缘15mm,外直肌止端下缘后9mm即见下斜肌的前部止端,在颞下象限钩取和分离下斜肌时容易导致该处的眶脂肪脱出,且下斜肌后缘颞侧有一涡静脉,术中要尽量避免眶脂肪垫脱出和损伤涡静脉,否则术后形成粘连综合征,患者上转困难。④下斜肌的有效起点不是其眶内前方的解剖起点,而是位于下直肌颞侧缘支配下斜肌的神经血管束处。这一神经血管束在颞下象限手术时看不到,也不需考虑它。但当做去神经手术减弱下斜肌功能时要暴露这一结构 [4] 。6条眼外肌的单独作用(action of individual muscles)可用图1-11表示。
4条直肌中,临床上以内直肌和下直肌为最重要,因为向正前方和下方注视是功能注视方向,在日常生活中最重要,所以保护内直肌和下直肌的功能也很重要,手术时如需施行内直肌或下直肌后退术,则后退量以不超过5mm为宜。
4条直肌距角膜缘的距离(图1-12),对临床设计斜视手术很重要,可这样记忆:将4条直肌以内、下、外、上直肌顺序,其距角膜缘距离大体为5mm、6mm、7mm、8mm。另外,斜视患者有时会出现先天性肌止端位置变化,这时宜手术将肌止点恢复到正常原位。
图1-11 各条眼外肌的单独作用(主要作用和次要作用图解)
图1-12 4条直肌肌腱的宽度及其止点与角膜缘的距离(图中数据单位为mm)
第一眼位(primary position of eye):
当头部正立,双眼向正前方远处注视时的眼球位置是眼球的原始位置,临床上称为第一眼位(或称为原在位)。
第二眼位(secondary position of eye):
眼球向上方、下方、内侧和外侧运动时所达到的位置称为第二眼位。
第三眼位(tertiary position of eye):
眼球向内上、外上、内下和外下运动时所达到的位置称为第三眼位。
眼球筋膜系统(fascial system)为眼球周围的眶内纤维结缔组织膜,与眼外肌和眼球运动关系密切,对保持眼球和眼外肌的位置、限制眼球过度转动等有重要作用。
总腱环(annulus of Zinn)位于眶尖部,又称Zinn韧带,为筋膜增厚形成的椭圆形纤维环,上、下、内、外直肌和上斜肌起源于总腱环。由于该处富含神经和血管,特发性眼外肌炎时,由于眼外肌肥大肿胀,常出现酸痛感,尤其当眼球转动时明显;如病变严重,挤压眶尖结构,则会出现眶尖综合征表现。
又称Tenon囊(Tenon’s capsule),为一薄层结缔组织,自角膜缘到视神经包绕在眼球周围。以4条直肌穿过处为界,眼球筋膜分为前后两部分。前部较薄,向前达角巩膜缘,且在角巩膜缘处与球结膜及巩膜连结紧密,不易分开;后部较厚,直接覆盖巩膜,将肌锥内的脂肪与巩膜分开。在眼球的不同部位,还有涡静脉和其他血管及神经穿过,在眼外肌肌腱穿过处向后返折形成眼外肌鞘膜。眼球筋膜与球结膜之间存在结膜下间隙,与巩膜之间存在上巩膜间隙。眼球筋膜具有支持和维持眼球位置的作用,另外,其所形成的筋膜间隙可使眼球和眼眶隔开,可防止眼球和眼眶之间的炎症及出血等的相互蔓延。临床上,眼科大部分手术的局部麻醉就是将麻醉剂直接注入筋膜间隙,结膜下注药治疗各种眼病也是将药物注入这一层内。
肌鞘(muscle sheath)为包绕在眼外肌表面的结缔组织膜,实际上由眼球筋膜增厚返折形成。自眼球赤道部向前的肌鞘膜较厚,眼球后部的肌鞘膜则较薄。临床上作眼外肌手术矫正斜视时,应尽量保持肌鞘的完整,这一方面保持眼外肌结构的完整,另一方面眼外肌富有血管,肌鞘和肌肉的损伤易导致肌间血肿形成。上直肌肌鞘与提上睑肌的肌鞘相连,因此作上直肌手术时应充分分离两者之间的联系,否则上直肌后退术可导致上睑退缩,上直肌缩短术后可导致上睑下垂。下直肌的肌鞘分为前后两层,上层形成Tenon囊的一部分;下层止于下睑板与眼轮匝肌之间的纤维上,形成部分Lockwood韧带,与下睑密切相关,作下直肌手术时,也要充分分离下直肌与下睑的联系,否则下直肌后退术易导致下睑后退。
4条直肌之间有无血管的薄而透明的纤维组织膜相互连接,即是肌间膜(intermuscular membrane),其中以上直肌与外直肌之间的肌间膜最厚。作眼外肌手术时应分离切断肌间膜,以保证手术效果,尤其是直肌后退术时更要充分分离肌间膜,因为如果只是后退直肌,而肌间膜完整,则直肌受肌间膜的牵拉不会达到相应的后退效果。
各条眼外肌连同肌鞘和肌间膜从眶尖起向前呈圆锥状散开直至眼球赤道后,称为肌圆锥或肌锥。临床上常用的球后麻醉就是将局麻药注入肌锥内。
内、外直肌均有自肌鞘眶面向外延伸止于相应眶壁的纤维结缔组织膜,分别称为内、外直肌节制韧带(check ligament of medial and lateral rectus muscles)(图1-13)。外直肌的节制韧带呈水平三角形,尖端位于肌鞘穿过眼球筋膜处,扩展部向外止于颧骨眶外侧结节、外眦韧带后部和外侧穹隆结膜。内直肌的节制韧带亦呈三角形,从肌鞘发生后向内止于后泪嵴后部的泪骨、眶隔、内眦部结膜和泪阜等。节制韧带的主要功能是:①固定眼球,并对抗4条直肌的作用,使眼球不致内陷;②使眼球的转动圆滑而有节律;③防止内、外直肌的过度收缩牵引和过度松弛。临床上作眼外肌后退手术矫正斜视时,要将节制韧带完全断离才能获得理想的手术效果。
其他眼外肌无节制韧带,但各肌鞘之间、肌鞘与眶壁和眼球筋膜等的联系实际上起了与节制韧带同样的作用。
下直肌和下斜肌的肌鞘融合在一起,并与在下部增厚的眼球筋膜联在一起,并由此向内与内直肌肌鞘,向外与外直肌肌鞘相延续形成一吊床样结构,托在眼球下面,称为Lockwood韧带(Lockwood ligament)或下支持韧带(图1-14)。这一韧带具有支持眼球在正常位置的作用。临床上行下壁开眶减压治疗甲状腺相关眼病时,术后眼球不一定下沉与这一韧带的作用有关。
图1-13 内、外直肌的节制韧带
图1-14 Lockwood韧带
直肌滑车系统的英文为rectus muscle Pulley system,Pulley原意是指“滑车、滑轮”,近年研究认为所有的眼外直肌都有Pulley,它是位于眼球赤道附近与眼眶壁相连的一种弹性结构,直肌穿过这种结构到达巩膜附着点,Pulley限制眼外肌在眶内的滑动,起到直肌功能性起点的作用 [5,6] 。这一概念改变了人们认为眼外肌肌腹在眶内可自由滑动以采取“最短路径”的观念。Demer等采用MRI直接观察到眼外肌Pulley,并通过尸体眼眶组织学和免疫组织化学研究进一步证实:在眼球赤道部附近直肌眶侧有一高密度影,对应于相同位置眼眶组织切片的一块致密组织,为近眼球赤道部眼球筋膜囊内一个完整的包绕直肌的胶原环组成,组织学上含有胶原基质、弹性蛋白纤维和平滑肌。它通过这种含胶原、弹性蛋白和平滑肌的悬索与眶壁、相邻眼外肌和球筋膜囊相连。Pulley的机械性限制作用使眼外肌径路与眼眶保持相对稳定。从眼外肌附着点到Pulley的肌腱及部分肌肉会随着附着点的运动而运动,而Pulley后的眼外肌径路仅能在Pulley的弹性范围内发生轻微的变化 [7,8] 。Pulley的位置并非固定不动,它会随着注视方向的改变而产生轻度的位置改变。当眼外肌收缩时,Pulley的位置会发生轻度后移,眼外肌放松时,则又会前移。眼外肌分球层和眶层,球层从Zinn总腱环直到肌腱在球壁上的附着点,眶层起源于总腱环(占眼外肌总纤维的37%~49%),并呈C形包围球层眼外肌,终止于Pulley,球层收缩使眼球运动,眶层收缩则调节着Pulley的位置 [9] 。但眶层对眼外肌的作用是如何调节的,对眼位有哪些影响尚不明确。由于Pulley作为眼外肌的功能性起点决定着眼外肌的径路和作用力方向,因此,Pulley位置异常可能就是某些非共同性斜视和特殊类型斜视的力学基础。Clark等发现在正常个体Pulley的位置是高度一致的,且在第二眼位上仍保持一致 [10] 。任何涉及改变Pulley位置的结构性异常(包括手术、外伤及眼眶内异常病变)都可能引起非共同性斜视(图1-15)。
图1-15 直肌pulley系统示意图
MR,内直肌;LR,外直肌;SR,上直肌;IR,下直肌;SO,上斜肌;IO,下斜肌;LG,泪腺;LE,外侧节制韧带;SOT,上斜肌肌腱;LPS,提上睑肌
单眼运动(ductions,monocular rotations)是指一只眼球从一定位置向另一位置的移动状态而言。实际上,一只眼不能单独运动,即使遮盖一只眼,被遮盖眼也会跟随另一眼进行协调的双眼运动。然而,只有在了解单眼运动的基础上,才能深刻体会到复杂的双眼协调运动和眼外肌之间的配偶及拮抗关系等。
外转(abduction):
外转又称外展,为眼球向外侧(颞侧)方向的移位运动,由外直肌收缩、内直肌松弛引起。正常外转时能使角膜外缘抵达外眦处。
内转(adduction):
内转又称内收,为眼球向内侧(鼻侧)方向的移位运动,由内直肌收缩、外直肌松弛引起,正常内转时能使瞳孔内缘到达上、下泪小点连线处。
上转(supraduction):
上转是指眼球由第一眼位向上移动的状态,正常上转范围能达到角膜下缘与内外眦的连线在同一条线上。上转运动由上转肌(上直肌和下斜肌)收缩、下转肌(下直肌和上斜肌)松弛引起。当眼球上转时,上直肌的作用占80%,下斜肌的作用只占20%。
下转(infraduction):
下转是指眼球由第一眼位向下移动的状态,正常下转范围能达到角膜上缘与内外眦的连线在同一条线上。下转运动由下转肌(下直肌和上斜肌)收缩、上转肌(上直肌和下斜肌)松弛引起。当眼球下转时,下直肌的作用占80%,上斜肌的作用只占20%。
旋转(cycloduction):
眼球旋转是指眼球垂直子午线上端向鼻侧或颞侧的倾斜运动,向鼻侧倾斜者称内旋(incycloduction),向颞侧倾斜者称外旋(excycloduction),旋转运动由垂直肌即上、下直肌和上、下斜肌完成,其中主要由上、下斜肌完成。
了解眼球运动的正常最大幅度对临床上判断眼外肌麻痹的程度及治疗后眼外肌功能的恢复情况具有重要意义,如外直肌麻痹时,我们可以根据眼球外转时的幅度即从正中位到颞侧角膜缘达外眦的距离分为4份,如患眼完全不能向外转动,即外转不足为-4,患眼外转只达正常的1/4,则外转不足为-3,只达正常的1/2时为外转不足-2,达正常的3/4时为外转不足-1。
双眼运动(versions)是指双眼共同运动,双眼眼外肌在大脑中枢的支配下,无时无刻都在保持着双眼运动的平衡和协调一致。
生理状况下,人类的眼球运动都是双眼联合运动,一侧眼球不能进行单独的运动。双眼联合运动可分为以下三类:
属同向眼球运动,包括水平同向运动(也称侧向运动、侧视、外凝视等),即共同左转和右转;垂直同向运动,即共同上转和下转;还有共同内旋和共同外旋等。即两眼必须转向同一方向,并精确地对准同一目标。如一眼外转(此眼外直肌收缩、内直肌松弛),另一眼则需内转(此眼内直肌收缩、外直肌松弛)。一眼上转、下转或转向任何方向,另一眼必须随同动作,以保持两眼的动作协调,这样才能有良好的双眼视功能。
属异向眼球运动,也称聚辏运动、会聚运动等。当注视近处目标时,两眼的睫状肌调节加强、瞳孔缩小,同时双眼内转(双眼内直肌同时收缩,外直肌同时松弛),以保证外界物像能同时落在两眼的黄斑上。
属异向眼球运动,也称散开运动、外展运动等。当两眼注视近处目标后,再转向远处目标时,除睫状肌的调节松弛与瞳孔散大外,还需两眼同时外转(双眼外直肌同时收缩,内直肌同时松弛),以保持物像清晰和立体感。
Sherrington法则(Sherrington’s law):
当某一眼外肌收缩时,其拮抗肌同时出现相应比例的松弛。如右眼外直肌收缩,其右眼内直肌必然放松。
Hering法则(Hering’s law):
一眼转向某一方向,其作用肌所接受到的神经冲动,同时也以相应的比例到达该肌的配偶肌。如右眼外直肌接受一定量的神经冲动出现收缩时,其配偶肌即左眼内直肌也得到同量的神经冲动而收缩。临床上麻痹性斜视时的第二斜视角大于第一斜视角即是根据此法所出现的现象。如右眼外直肌麻痹,由于右眼内外直肌肌力不平衡,会出现右眼内斜,此时的斜视角为第一斜视角(用健眼注视时,麻痹眼的斜视角为第一斜视角)(primary deviation);此时,如患者用麻痹眼注视,则麻痹眼外直肌需用比正常更大的神经冲动才能维持注视,此时,其配偶肌左眼内直肌也用比正常更大的神经冲动进行收缩,从而出现更大度数的内斜(用麻痹眼注视时,健眼的斜视度为第二斜视角)(secondary deviation),所以麻痹性斜视时第二斜视角大于第一斜视角,这是麻痹性斜视的临床特点之一。
每一眼外肌的收缩会产生一定方向的眼球运动,使眼球向某一特定方向运动的主要肌肉称主动肌。
同一眼产生与主动肌相反方向运动的肌肉称对抗肌或拮抗肌,对抗肌有三对:外直肌和内直肌、上直肌和下直肌、上斜肌和下斜肌。
同一眼使眼球向相同方向运动的肌肉称协同肌。如上斜肌和下直肌都是下转肌,两者即为协同肌;上直肌和下斜肌都是上转肌,它们也是协同肌。
两眼产生相同方向运动互相合作的肌肉称为配偶肌。如双眼同时向左侧注视运动时,左眼外直肌和右眼内直肌一起收缩,此二肌为配偶肌。两眼共有六对配偶肌:右眼外直肌与左眼内直肌;左眼外直肌和右眼内直肌;右眼上直肌和左眼下斜肌;左眼上直肌和右眼下斜肌;右眼下直肌和左眼上斜肌;左眼下直肌和右眼上斜肌。
注意:对抗肌和协同肌都是针对单眼的,而配偶肌是指双眼的。
眼球要完成每一个动作,需要两条或两条以上的眼外肌协同完成,不可能靠单一眼外肌的孤立作用。如眼球内转时,主要为内直肌收缩(此时内直肌为主要运动肌),同时需要外直肌的松弛(内、外直肌互为拮抗肌),还需要有上、下直肌内转作用的配合以使之加强(此时上、下直肌为内直肌的合作肌或协同肌),此时,上、下直肌的上、下转作用与内、外旋动作均互相抵消,才能使内转得以实现;而这也只是单眼运动,一眼内转时,另一眼需要外转(一眼的内直肌与另眼的外直肌互称为配偶肌),眼球外转时,主要由外直肌收缩来完成,同时需要内直肌的松弛,还需要有上、下斜肌的协同动作以使之加强,此时上、下斜肌的上、下转动与内、外旋动作互相抵消,这样才能使外转动作得以实现。眼球上转时需上直肌与下斜肌收缩,此两肌的内、外旋与内、外转相互抵消,另需要有下直肌与上斜肌的松弛来与之配合。眼球下转时需下直肌与上斜肌的收缩,此两肌的内、外转与内、外旋相互抵消,另需有上直肌与下斜肌的松弛来与之配合(表1-1)。
表1-1 眼球运动时的主要作用肌、协同肌、拮抗肌和配偶肌
眼外肌的单独作用是我们理解眼外肌运动的基础,实际情况是每一眼球运动均是双眼与多条眼外肌共同参与下完成的,每一条眼外肌都有其最大效益(或作用)方向(field of action of a muscle),只有按眼外肌的最大效益方向理解才能正确诊治眼外肌的病变,如分析受累的肌肉等。如前所述,当眼球外转23°时,上直肌的方向与冠状轴垂直,其作用力不产生其他方向上的分力,全部作用于使眼球上转的运动,这是上直肌能发挥出它的最大上转效能、最有效的运动方向,其先决条件是使眼球向外转23°。上直肌本身不能使眼球外转,要靠外直肌的配合。在外直肌的配合下,上直肌发挥了它的最大效能,使眼球转向外上方。这是其他肌不能完全代偿的。如果上直肌麻痹,该侧眼球向外上方的运动会出现障碍,转动幅度比正常时减少。患者向这个方向看时,双眼位置不对称,即斜视,这是一种体征。这时由于双眼视轴不能对准同一目标,患者会看到两个物像,这是一种症状,称复视(diplopia)。
根据上述原理,我们可以归纳如下:
(1)每条眼球运动肌都有它们各自的最大效益作用方向:上直肌是外上方;下直肌是外下方;上斜肌是内下方;下斜肌是内上方;内直肌是内侧;外直肌是外侧。由于每眼的6个运动方向都有一条相应的眼外肌,便于临床上判断是哪一条或几条肌肉麻痹,我们称之为6个诊断眼位。值得注意的是上下直肌和上下斜肌的最大效益方向刚好与单一肌肉作用方向相反,如上直肌最大效益方向为外上方,而单一肌肉的作用方向为内上方(图1-16)。
图1-16 6对配偶肌的最大作用方向及6个诊断眼位
(2)每条眼外肌麻痹时都会有临床表现,其他眼外肌不能完全代偿。患者双眼向麻痹肌作用的最大效益方向转动时,患侧眼球转动幅度减少,该处易出现复视,且复视时两物像的距离为最大。在麻痹肌的最大作用方向其复像距离最大也是麻痹性斜视的临床特点,有利于分析受累的麻痹肌。
4条直肌的血液供应来源于眼动脉的肌支,这些动脉向前穿过肌腱形成睫状前动脉。睫状前动脉共7条,外直肌为1条,其他直肌都有2条。睫状前动脉在肌止缘附近角膜缘后3~4mm处穿入巩膜,有的睫状前动脉与直肌肌纤维关系密切,较难分离,有的在肌纤维表面,易于分离。手术时若同时切断3条直肌,可能引起眼前段缺血,在老年或患有心血管患者更容易发生。所以,每次做眼外肌手术时每只眼不应切断2条以上直肌(不含2条)。在复杂斜视手术时,可行直肌睫状前血管分离和保留,以避免发生眼前段缺血这一严重并发症。
在直肌附着点处的巩膜较薄,只有0.3~0.45mm,在作直肌后退或缩短术时进行缝合有可能割破巩膜甚至穿破眼球的危险(图1-17)。手术时最好用带线的铲形针,以能透见巩膜下的针体为适当深度,用手腕的力量慢慢进针较安全。另外,肌肉附着点前巩膜较厚,而附着点后较薄,缝合时应从附着点后部进针,经过附着点前的巩膜出针,则缝线较为牢固(图1-18)。
图1-17 各处巩膜厚度示意图
图1-18 阴影表示巩膜最薄弱的区域,缝合时注意不要穿破眼球
在每条肌肉的两面各有一层结缔组织膜包裹,并在直肌间相互联系,形成肌间膜,在前端还连续到角膜四周的巩膜表面。由于肌肉四周与巩膜、其他肌肉及附近眶组织都有结缔组织相连,在行眼外肌肌腱切断术后不会全部退入眶内,只能向后退缩3~5mm。行直肌后退术时,一般在分离肌肉周围筋膜直到肌止后8~10mm,如果分离不好,则会影响手术矫正效果。相反,如果向后分离过多,则破坏了Tenon囊的完整性,球后脂肪可能由此脱出,形成术后医源性眼外肌粘连,影响眼外肌运动功能。另外,在行眼外肌手术时,尽量保护肌鞘的完整性,避免术后眼外肌与周围组织的粘连。
支配4条直肌的神经在肌肉起始点至附着点(上斜肌的起始点是指滑车)的中后1/3交界处进入肌肉,该处离肌止点约26mm,通常的眼前段手术不会伤及这些神经纤维,但如果手术器械过分向后伸入,超过肌止后26mm,则可能伤及支配眼球运动的神经纤维,造成眼外肌麻痹。支配下斜肌的动眼神经下支在该肌横过下直肌的颞侧,下直肌附着点后12mm处进入肌肉,该处的手术可能伤及这一神经。另外,伴随支配下斜肌走行的还有支配瞳孔括约肌和睫状肌的副交感神经,该处的手术可能同时会伤及该神经造成瞳孔异常。
上直肌与提上睑肌均受动眼神经上支支配,两者通过疏松的结缔组织联系在一起,生理上有协同作用。眼球向上转时,上直肌收缩,提上睑肌也相应收缩,使睑裂开大;当下直肌收缩(上直肌松弛)时,睑裂则变小。当作上直肌手术时要将两肌间的鞘膜联系仔细分离,否则,上直肌后退术后会出现上睑退缩,睑裂开大;上直肌缩短则会引起轻度上睑下垂,睑裂缩小。当一眼处下斜位时,常常会表现为该眼“上睑下垂”,但当患者用该眼注视时,“上睑下垂”即消失,此为下斜视引起的假性“上睑下垂”。
同理,下直肌鞘延伸的筋膜组织在下直肌和下斜肌之间向前进入下穹窿结膜和下睑结膜的深层,附着到睑板和眼轮匝肌之间,构成与下睑的密切联系。所以,下直肌后退术后可引起睑裂开大,下睑退缩;下直肌缩短术后可引起睑裂缩小。手术中要仔细分离下直肌与下睑之间的联系,以减少术后引起的睑裂变化。
直肌附着线和赤道之间的部分与巩膜相接触,称直肌的接触弧。一般认为一条直肌手术后退的最大量取决于该肌肉与眼球的接触弧,当肌肉后退到眼球赤道后时,其功能会明显不足或丧失,所以内外直肌的后退量通常为3~5mm和5~7mm;上下直肌的后退量为2.5~5mm。近来有学者提出“功能赤道”的概念,即眼球有一条垂直于眼眶轴的功能赤道,一条直肌可以手术后退到解剖赤道以后,只要不超过功能赤道,将不会引起该肌肉的功能障碍。所以,只有手术需要,目前,上直肌可后退最大量可达8~10mm,外直肌后退最大量可达10~14mm,但内下直肌还是要严格控制在5~6mm,以免影响患者向前方和向下方视野的功能需要。
睑裂过小(如先天性或沙眼患者)和眼球凹陷明显(如先天性或球后脂肪萎缩患者)的患者斜视手术难度较大,不容易暴露术野,尤其是当需要做较大量的后退缩短或复杂斜视手术时更明显。这时结膜切口宜选择角膜缘放射状梯形切口,手术助手应更熟练,预备的手术时间要长一点。而眼球突出如甲状腺相关眼病患者的斜视手术时,因角膜暴露更多,术中要特别注意保护角膜,除用棉片遮盖角膜外,必要时对非手术眼用缝线做暂时性缝合,术终再拆除。
仔细观察眼附件的解剖变异有助于斜视的诊断和治疗。如颅面综合征(craniolfacial syndromes)患者经常伴有斜视,且这类斜视往往不典型,多数同时有水平和垂直性斜视,伴明显的上下斜肌功能亢进/不足,这种斜肌功能异常可由于眼球原发外旋或内旋引起,也可由于一条或几条斜肌/肌腱缺如所致,其中以上斜肌发育不良者多见。因此,对颅面骨骼发育异常伴斜视的患者应注意斜肌功能亢进/不足、A-V征和旋转斜视等。
有些患者的颅面异常很轻微,但可能对斜视的病因和治疗有重要影响。如睑裂向下倾斜的患者常表现有下斜肌功能亢进和V征;而睑裂向上倾斜的患者常表现有上斜肌功能亢进和A征,如脊柱裂(spina bifida)的患者常有A型水平斜视伴睑裂向上倾斜。这类患者还常有眼外肌及其滑车(pulley)结构在眶内的行径有变异,以致形成A型斜视。所以,颅面发育异常的患者应做影像学检查,了解眼眶和眼外肌等结构解剖变异 [11,12] 。
先天性或出生后早期发生的上斜肌麻痹患者由于长期的代偿头位,常有头倾向肩的那一侧面部发育不良,即上斜肌麻痹的健侧面部发育不良,致两侧面部不对称。因此,对最近“发现”的大龄或成人上斜肌麻痹患者,如果有明显的面部不对称,可估计为先天性上斜肌麻痹,不需做神经内外科的评估。这类患者常有上斜肌松弛或肌腱发育不良。
先天性单侧冠状缝骨联结异常(unilateral coronal synostosis,或称plagiocephaly)常表现为类似于上斜肌麻痹的斜视表现。这种“麻痹”是由于两侧眶部发育不对称,患侧的滑车比正常侧靠后,致上斜肌收缩时眼球下转的力量减弱(图1-19)。因患者也表现面部不对称,极易与先天性上斜肌麻痹相混淆。该病与上斜肌麻痹的主要不同点有:①患侧额部扁平;②因患侧眼眶发育不良,多有轻中度的眼球突出外观;③颅面部骨骼两侧不对称。先天性单侧冠状缝骨联结异常患者应由神经外科医生治疗,部分患者经神经外斜治疗后由于改变了眼眶和眼外肌的结构,斜视消失。如仍有斜视,再考虑斜视手术治疗 [13] 。
图1-19 先天性单侧冠状缝骨联结异常是由于两侧眶部发育不对称,患侧的滑车比正常侧靠后,致上斜肌收缩时眼球下转的力量减弱
睑裂位置改变在外观上常给予一种“斜视”外观。最常见的为宽内眦间距引起的假性内斜视。甲状腺相关眼病患者常有上睑和下睑退缩等眼睑位置改变,当双眼表现为不对称时,会给予一种斜视外观,而实际上双眼无斜视。如图1-20和图1-21分别类似于右眼上斜视和右眼下斜视。同样,垂直性斜视术后常伴有术眼眼睑位置的改变,尽管眼位矫正满意,但由于眼睑的变化使患者觉得仍然有斜视。甲状腺相关眼病常有斜视和复视,如果我们注意到眼睑退缩等表现,则容易作出准确的诊断并进行相应的治疗,而如果忽视眼睑的表现,则常导致作一些不必要的神经影像学检查并贻误诊治。
斜视手术时一般都是在球结膜上作切口进行手术。关于结膜应注意以下几点:①内侧的半月皱襞不应破坏,缝合伤口时也不要使之移位,否则影响外观;②下穹窿结膜下方有眶脂肪,尽量不要破坏该处的筋膜以防脂肪脱出;③术中不要破坏后筋膜囊(posterior Tenon’s capsule)以防眶脂肪脱出和形成术后粘连(图1-22);④内侧的泪埠位置可作手术切口,用于复杂斜视的内侧眶骨膜固定缝合和内直肌滑脱的寻找。
图1-20 甲状腺相关眼病患者双眼下睑退缩,以右眼明显,双眼正位。外观类似于右眼上斜视
图1-21 甲状腺相关眼病患者右眼上睑退缩,双眼正位。外观类似于右眼下斜视
图1-22 后筋膜囊的解剖结构
(颜建华)
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动眼神经、滑车神经和展神经共同支配眼外肌,控制眼球运动 [1-3] 。
动眼神经包括两种神经纤维,即躯体运动纤维与副交感运动纤维。动眼神经核团位于中脑四叠体上丘水平的导水管周围腹侧灰质中,包括动眼神经核、动眼神经副核及正中核。
动眼神经核:动眼神经核主要支配眼外肌,由外侧亚核(lateral subnucleus)、内侧亚核(medial subnucleus)与中央亚核(central subnucleus)组成(图1-23)。其中,一对动眼神经外侧亚核分别位于左右两侧,其背侧核团(下直肌核)核下神经支配同侧下直肌,中间核团(下斜肌核)核下神经支配同侧下斜肌,腹侧核团(内直肌核)核下神经支配同侧内直肌。一对左右对称的内侧亚核(上直肌核)的核下神经则交叉至对侧支配对侧上直肌。中央亚核(提上睑肌核)的核下神经支配双侧提上睑肌。动眼神经核发出的躯体运动纤维从中脑脚间窝基底动脉两侧出脑,在大脑后动脉与小脑上动脉之间穿过,并在视束下方与后交通动脉伴行穿过海绵窦,经眶上裂进入眼眶后支配各眼外肌(图1-24)。
图1-23 动眼神经核团及核下神经支配
动眼神经副核(Edinger-Westphal nucleus,E-W核):动眼神经副核位于正中核的背外侧,发出动眼神经副交感节前神经纤维,进入视神经后外侧的睫状神经节交换神经元,其节后神经纤维支配瞳孔括约肌与睫状肌,参与调节反射(见图1-23)。
正中核(Perlia核):正中核位于两侧动眼神经副核之间,发出副交感神经纤维至双侧内直肌,参与集合反射。
滑车神经核位于中脑与脑桥交界处、四叠体下丘水平的导水管周围腹侧灰质中,动眼神经核位于其上方。滑车神经核发出躯体运动神经纤维至背侧顶盖,在顶盖与前髓帆交界处交叉至对侧,经下丘下方出脑,绕大脑脚至腹侧脚底,穿过海绵窦外侧壁,伴行动眼神经从眶上裂进入眼眶,经过上直肌与提上睑肌向前走行,最终支配对侧上斜肌(见图1-24)。
展神经核位于脑桥中部被盖中线两侧面神经丘里面。展神经核发出躯体运动神经纤维从脑桥延髓沟内侧出脑,向前越过颞骨岩尖及鞍旁海绵窦的外侧壁,由眶上裂进入眼眶后支配同侧外直肌(见图1-24)。
图1-24 动眼神经、滑车神经及展神经走行
大脑皮质至脑干中广泛分布的各级核上眼动中枢至上而下互相调节(图1-25),最终通过动眼、滑车及展神经这三对脑神经协调控制双眼眼球运动 [4,5] 。
额叶视区位于大脑皮质额中回后部,即Brodmann8区中,为自主性扫视控制最重要的皮质中枢,同时也参与平滑追随眼球运动的调节。额叶视区可直接或通过上丘间接投射至对侧脑干眼动中枢。
中颞视区位于顶枕颞交界区(parietal-occipital-temporal junction,POT junction)的颞上沟后方,即Brodmann19、37及39区交接区前上方,又称为第五视区(V5),是纹外视皮层(extrastriate visual cortex)的一部分。主要参与视觉运动信息相关的感受和分辨,参与平滑追随运动。
图1-25 大脑眼动中枢
顶叶视区位于顶内沟(intraparietal sulcus,IPS)中,即Brodmann5、7区及Brodmann39、40区间的沟回内,而其中顶内沟外侧壁(lateral intraparietal area,LIP)在眼动控制中起到最重要的作用。LIP中神经元可储存引导扫视运动的视标位置信息而参与工作记忆,为反射性扫视控制中枢。LIP分为两个亚区,即背侧亚区(LIPd)与腹侧亚区(LIPv),相较于LIPd,LIPv与FEF和上丘(superior colliculus,SC)的深部区域有着更为紧密的连接。这种结构上的不同提示LIP的两个亚区可能具有不同的功能,LIPd更多参与视觉相关过程,而LIPv更多参与眼动相关过程。
补充视区位于补充运动区(supplementary motor area,SMA)的头端,即Brodmann6区中,FEF就在其前面的Brodmann8区。SEF不直接参与扫视运动发生,但调节FEF而协调扫视与身体运动,主要参与注视及连续性扫视。
除此之外,背外侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex,DLPC)、基底神经节(basal ganglia)等其他大脑区域也对双眼眼球运动控制起到辅助协调作用。
上丘位于中脑上部背侧,即顶盖(tectum)四叠体(corpora quadrigemina)上半部的两个隆起,为视觉与眼球运动的重要皮质下中枢(图1-26)。SC通过上丘臂与外侧膝状体连接,接收视网膜的视觉信号,并向丘脑发出投射纤维,并经过丘脑向大脑皮质传递有关眼球运动方向与转速的信息。SC同时也接受FEF及其他眼球运动中枢的投射纤维,并发出传出神经纤维至脑干的双眼垂直运动中枢(riMLF)及双眼水平运动中枢(PPRF)。SC作为双眼垂直同向运动的皮质下中枢,其上、下半部分别控制双眼向上、向下运动。
内侧纵束位于脑干的腹侧及颈段脊髓的前索,主要由前庭神经核发出的核间神经纤维组成,向上至动眼神经核,向下至副神经核及颈髓前角(图1-26)。MLF是眼球运动控制的重要联络通路,连接同侧及双侧各眼动神经运动核,同时传导头颈部运动信号,协调眼球运动与头、颈部运动。
内侧纵束头端间质核位于动眼神经核旁的中脑网状结构(midbrain reticular formation,MRF)中,即MLF的最上端,是双眼垂直同向运动的脑干中枢(图1-26)。双眼垂直同向运动由同侧前庭神经核的兴奋性冲动纤维控制,该纤维交叉至对侧并沿MLF上升至相应脑神经运动核,控制双眼上转(动眼神经上直肌核与下斜肌核)或下转(动眼神经下直肌核与滑车神经核)(图1-27)。与此同时,来自前庭神经核相同区域的抑制性投射纤维则沿同侧MLF上升,并抑制相应拮抗肌的收缩。riMLF主要控制双眼下转,而riMLF发出的控制双眼上转的传出神经纤维则向上绕过后联合(posterior commissure,PC)才交叉至双侧动眼神经核。
图1-26 其他与眼动控制相关的重要结构
图1-27 riMLF控制双眼垂直同向运动
脑桥旁正中网状结构位于展神经核附近、MLF的腹侧,是双眼水平同向运动的脑干中枢,又称脑桥侧视中枢(图1-28)。PPRF主要接收来自前庭神经核的传入神经纤维,同时也受小脑、上丘、额叶视区等核上中枢的调节。PPRF的传出神经纤维主要至同侧展神经核的运动神经元(motor neurons,MNs)与核间神经元(internuclear neurons,INs)及同侧riMLF。PPRF中主要包含三种神经元:兴奋性暴发神经元(excitatory burst neurons,EBNs)、抑制性暴发神经元(inhibitory burst neurons,IBNs)及全面停止神经元(omnipause neurons,OPNs)。EBNs位于展神经核尖端,通过同侧展神经核产生同侧水平扫视运动。EBNs只参与扫视运动,而在注视、平滑追随及聚散运动中则不释放神经冲动。同时PPRF通过Ins投射至对侧动眼神经内直肌核而使配偶肌收缩。IBNs的轴突发至对侧展神经核,抑制对侧展神经核MNs与INs的激活,从而在水平扫视运动中抑制拮抗肌收缩。OPNs可同时抑制同侧EBNs及IBNs,在注视与平滑追随中OPNs的张力性冲动起到重要作用,其异常可导致眼阵挛或眼球扑动。
除此之外,Cajal间质核(interstitial nucleus of Cajal,iNC)、小脑(cerebellum)等其他结构也对双眼眼球运动控制起到辅助协调作用。
图1-28 PPRF控制双眼水平同向运动
双眼眼球运动的主要目的是使感兴趣的视标始终位于双眼黄斑中心凹,可分为6个不同类型:扫视、前庭眼反射、平滑追随、视动性眼球震颤、聚散及注视 [6] 。
扫视由视野周边目标刺激产生,双眼共轭跳跃性运动,使目标落在双眼黄斑中心凹。扫视控制通路主要包括皮层(额叶视区)、基底神经节(尾状核、黑质等)、上丘及脑干核团(riMLF与PPRF)等。
头部运动时,前庭眼反射(VOR)通过调节眼球运动来稳定视网膜物象投射,使双眼始终获得最佳视觉。VOR为重要的脑干反射,其与平滑追随互补,维持视觉稳定。VOR处理中枢主要位于前庭核团与小脑。
VOR的外周感受器包括半规管(semicircular canals)与耳石器官(otolith organs),半规管感受头部旋转的角加速度,耳石器感受头部位移及重力作用的线性加速度。前庭神经核团(vestibular nuclear complex,VN)位于脑桥与延髓,包括内侧核(medial VN)、外侧核(lateral VN)、上核(superior VN)及脊髓核(descending VN)。上核主要接受三对半规管感受的头部位置信号,外侧核主要接受椭圆囊和球囊感受的头部运动线性加速度信号,内侧核同时接受半规管与耳石器官的信号,脊髓核则接受后半规管与耳石器官的信号。前庭神经核通过前庭上神经接收同侧水平半规管壶腹部感受的头部旋转信号,发出核间运动神经元至对侧展神经核。同时,前庭神经核也与脑桥侧视中枢有联系,其核间运动神经元可通过内侧纵束至同侧动眼神经内直肌核。前半规管感受的信号在前庭神经核交换神经元后,沿小脑上角结合臂(brachium conjunctivum)至对侧动眼神经上直肌核与下斜肌核。后半规管感受的信号在前庭神经核交换神经元后,沿内侧纵束上行至对侧滑车神经核与动眼神经下直肌核。
平滑追随由中心凹附近目标刺激产生,双眼共轭追随运动,使双眼眼位与目标协调运动。核上性平滑追随通路主要包括皮层(额叶视区、补充视区、顶枕颞交界区)、脑干(背外侧脑桥核团(dorsolateral pontine nuclei,DLPN)、前庭核团)、小脑等。平滑追随主要由两个通路控制,一是从FEF与SEF投射纤维至脑桥被盖网状核(nucleus reticularis tegmenti pontis,NRTP),通过小脑后蚓部(posterior vermis,PV)到各眼球运动神经核;二是从MT即顶枕颞交界区投射纤维至DLPN,后通过PV到各眼球运动神经核。
视动性眼球震颤为一种生理性眼球震颤,当注视视野中出现快速移动的目标时出现。OKN的发生主要与视束核-背侧终末核相关(nucleus of the optic tract-dorsal terminal nucleus,NOT-DTN),包括直接通路与间接通路。OKN直接通路中,视网膜鼻侧半视觉信号直接由视束传导至对侧NOT-DTN,并通过下游的PPRF及各眼球运动神经核产生鼻向OKN。OKN间接通路中,视网膜颞侧半视觉信号则由视束及外侧膝状体传导至同侧视皮层V1区,再反向投射回同侧NOT-DTN而产生OKN。
聚散属双眼非共轭运动,通过双眼集合或发散运动使远近目标维持在双眼黄斑中心凹。聚散控制通路中,集合中枢主要位于中脑网状结构(MRF)中,而发散中枢主要位于脑桥网状结构中(pontine reticular formation,PRF)中,最终通过动眼神经核团(E-W核、正中核)控制聚散运动。
(申涛)
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