椎動(dòng)脈形態(tài)學(xué)與血流動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀Research status of morphology and hemodynamics of vertebral artery

李 改 (吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院超聲科，吉林 吉林 132013)

后循環(huán)缺血是常見(jiàn)的缺血性腦血管病，約占缺血性卒中的20%。隨著腦血管病變的深入研究[1]，發(fā)現(xiàn)椎動(dòng)脈發(fā)生病損時(shí)，出現(xiàn)椎-基底動(dòng)脈供血范圍內(nèi)器官的缺血，將嚴(yán)重影響其功能并產(chǎn)生一系列癥狀。

1 椎動(dòng)脈的解剖

椎動(dòng)脈(vertebralartery,VA)起自鎖骨下動(dòng)脈第1段，穿頸6至頸1橫突孔并彎向后側(cè)，繞寰椎側(cè)后方，經(jīng)椎動(dòng)脈溝轉(zhuǎn)向內(nèi)面，穿寰椎后膜、硬脊膜及蛛網(wǎng)膜進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔。入顱腔后沿延髓的腹側(cè)達(dá)斜坡，在腦橋下緣，左、右椎動(dòng)脈匯合成一條基底動(dòng)脈并經(jīng)橋腦腹側(cè)的基底動(dòng)脈溝至腦橋上緣供大腦后部、小腦及腦干，最后分為左、右大腦后動(dòng)脈兩大終支[2]。在大腦底面通過(guò)Willis環(huán)與頸內(nèi)動(dòng)脈互相交通，其分支在蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)吻合成網(wǎng)。

根據(jù)椎動(dòng)脈的行程可分為四段：近段(V1)由椎動(dòng)脈起始處至頸6橫突，橫突段(V2)位于頸6至頸2橫突孔之間，遠(yuǎn)段(V3)為頸2橫突孔至椎動(dòng)脈穿硬膜處，顱內(nèi)段(V4)由椎動(dòng)脈穿硬膜及蛛網(wǎng)膜與對(duì)側(cè)椎動(dòng)脈匯合成基底動(dòng)脈。

2 椎動(dòng)脈形態(tài)學(xué)的研究現(xiàn)狀與血流動(dòng)力學(xué)的關(guān)系

2.1 椎動(dòng)脈起始部的形態(tài)學(xué)特征

經(jīng)過(guò)尸體解剖觀察，椎動(dòng)脈起始的位置不恒定，分為正常型與異常型[3]。

總結(jié)國(guó)內(nèi)283具尸體566條椎動(dòng)脈[3-8],發(fā)現(xiàn)右側(cè)椎動(dòng)脈正常型282條，占99.65%；左側(cè)正常型269條，占95.05%。右側(cè)異常型1條，占0.35%，為右側(cè)椎動(dòng)脈從頭臂干的末端發(fā)出[3]；左側(cè)異常型14條，占4.95%，分別為左側(cè)椎動(dòng)脈直接起自主動(dòng)脈弓12條[3-8]，左側(cè)椎動(dòng)脈與左側(cè)鎖骨下動(dòng)脈共干1條[3]，雙起源椎動(dòng)脈1條(均起源于左側(cè)鎖骨下動(dòng)脈)[3]。

由于主動(dòng)脈弓內(nèi)的壓力高于鎖骨下動(dòng)脈內(nèi)的壓力，主動(dòng)脈弓起源較粗的左椎動(dòng)脈可能會(huì)比起源于鎖骨下動(dòng)脈的椎動(dòng)脈得到更充足的血液供應(yīng)，但是兩側(cè)壓力不均衡可能會(huì)引起大腦血液動(dòng)力學(xué)的混亂，現(xiàn)在沒(méi)有明確的證據(jù)顯示椎動(dòng)脈起源變異的人更易引起腦血管病變[9]。如果椎動(dòng)脈狹窄或閉塞，主動(dòng)脈弓內(nèi)的壓力也可能成為椎動(dòng)脈形成動(dòng)脈瘤或破裂的原因，期待進(jìn)一步研究。

椎動(dòng)脈與鎖骨下動(dòng)脈構(gòu)成開(kāi)口朝外側(cè)的角度，不同的標(biāo)本有很大的不同。這與椎動(dòng)脈的起始位置有一定的關(guān)系，如椎動(dòng)脈的起始位置較低者，與鎖骨下動(dòng)脈所構(gòu)成的角度較?。环粗鹗加呶徽?，構(gòu)成的角度愈大[3]。兩側(cè)角度進(jìn)行比較，右側(cè)角度大于左側(cè)者占大多數(shù)，左側(cè)(91.7±0.9)°，右側(cè)(115.8±1.6)°[6]。

由于大部分左椎動(dòng)脈的起始點(diǎn)較低，較接近于心臟，并且左椎動(dòng)脈與左鎖骨下動(dòng)脈構(gòu)成的角度亦較小，所以從血液的動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，左椎動(dòng)脈的血流速度和壓力都會(huì)比右側(cè)為大，導(dǎo)致左側(cè)形成動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的幾率大于右側(cè)，同時(shí)兩側(cè)角度的不同對(duì)于后循環(huán)的供血是否有影響有待于進(jìn)一步探討。

2.2 椎動(dòng)脈進(jìn)入頸椎橫突孔的位置

椎動(dòng)脈正常自第6頸椎橫突孔下緣至第2頸椎橫突孔下口,絕大多數(shù)穿C6-C3橫突孔向上。椎動(dòng)脈異位入橫突孔很常見(jiàn)，在上行的過(guò)程中不進(jìn)入第6 頸椎橫突孔而是從第 5、4、3或2 橫突孔進(jìn)入，極少數(shù)進(jìn)入第7橫突孔?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)198具尸體396條椎動(dòng)脈進(jìn)入橫突孔的情況[3，7-8，10-11]，椎動(dòng)脈正常入C6橫突孔378條,占95.45%；椎動(dòng)脈異位入橫突孔18條，占4.55%。分別為椎動(dòng)脈進(jìn)入C7橫突孔者2條，入C5橫突孔者9條，入C4橫突孔者6條，入C3橫突孔者1條。

Matula等[12]報(bào)道95例腦血管造影檢查患者的椎動(dòng)脈，走行變異的發(fā)生率為10%。Bruneau等[13]對(duì)250例患者采用MRI和CTA檢查發(fā)現(xiàn)，椎動(dòng)脈走行變異的發(fā)生率分別為14.5%(29/200)和12%(6/50)。可見(jiàn)椎動(dòng)脈走行變異并不少見(jiàn)。

從理論上講，椎動(dòng)脈入橫突孔的位置越高，頸段則越長(zhǎng)，受相鄰結(jié)構(gòu)的影響越大；同時(shí)位置較表淺，入橫突孔前的行程延長(zhǎng)、迂曲，且沒(méi)有橫突孔的保護(hù)，若頸部運(yùn)動(dòng)不當(dāng)，兩側(cè)前斜角肌、頸長(zhǎng)肌容易產(chǎn)生應(yīng)力不均，可使C3至C6頸椎之間的應(yīng)矩力不等而發(fā)生旋轉(zhuǎn)移位，對(duì)椎動(dòng)脈產(chǎn)生刺激或壓迫。尤其直接刺激椎動(dòng)脈壁上的交感神經(jīng)，使椎動(dòng)脈痙攣，其管腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生了改變，如果對(duì)側(cè)椎動(dòng)脈不能起到很好的代償作用，將影響脊髓頸段的血液供應(yīng)，導(dǎo)致椎-基底動(dòng)脈供血不足的發(fā)生。

2.3 兩側(cè)椎動(dòng)脈管徑的比較

椎動(dòng)脈直徑一般3～5 mm，兩側(cè)椎動(dòng)脈管徑大部分不相等，左側(cè)較右側(cè)粗。文獻(xiàn)記載椎動(dòng)脈管徑出入很大，可能各作者所測(cè)量的位置不夠統(tǒng)一，且椎動(dòng)脈全長(zhǎng)的管徑并非完全一致。鄒寧生等[3]發(fā)現(xiàn)一些管徑較大的椎動(dòng)脈起始部稍微膨大，又在一些標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)椎動(dòng)脈的V2移行于V3之前亦有膨大現(xiàn)象。綜合國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)[3,5，7-8，10],椎動(dòng)脈起始處外徑：左側(cè)(4.3±0.5)mm，右側(cè)(3.8±0.4)mm。椎動(dòng)脈穿越第6頸椎橫突孔下緣處,外徑左側(cè)(3.6±0.5)mm，右側(cè)(3.0±0.5)mm。椎動(dòng)脈穿越頸2橫突孔處,外徑左側(cè)(3.0±0.5)mm，右側(cè)(3.0±0.8)mm。幾乎沒(méi)有見(jiàn)到顱內(nèi)段的管徑測(cè)量的文獻(xiàn)。

椎動(dòng)脈管徑變異較大，當(dāng)兩者差異明顯時(shí)就成為一側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)(vertebral artery dominance，VAD)[14]，非優(yōu)勢(shì)椎動(dòng)脈全程均勻狹窄纖細(xì)，或者兩側(cè)椎動(dòng)脈直徑上相當(dāng)，而一側(cè)椎動(dòng)脈與基底動(dòng)脈的連接更加直接[14-15]。超過(guò)50%的人群存在VAD[14]。VAD可分為左側(cè)或右側(cè)優(yōu)勢(shì)[15]。根據(jù)尸檢、血管造影和超聲研究發(fā)現(xiàn)，通常左側(cè)椎動(dòng)脈直徑大于右側(cè)[14-15]。

一側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)的發(fā)生機(jī)制尚不清楚，學(xué)者們?cè)岢鲞^(guò)不同的理論來(lái)解釋這種現(xiàn)象。兩側(cè)椎動(dòng)脈在解剖學(xué)上起源不同，這可能是構(gòu)成一側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)的主要原因。椎動(dòng)脈起源鎖骨下動(dòng)脈，左鎖骨下動(dòng)脈起自主動(dòng)脈弓，右鎖骨下動(dòng)脈起自頭臂干。因此左側(cè)椎動(dòng)脈為主動(dòng)脈的第2級(jí)分支，而右側(cè)椎動(dòng)脈為第3級(jí)分支[3]。左側(cè)椎動(dòng)脈與鎖骨下動(dòng)脈成角角度小于右側(cè)[3]。右利手人群有左側(cè)大腦半球優(yōu)勢(shì)，而左利手人群有明顯的右側(cè)大腦半球優(yōu)勢(shì)，兩側(cè)大腦半球在解剖和功能上是有區(qū)別的[16]。大腦血管需求理論被提出，認(rèn)為左側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)可保證有更高的血流量來(lái)滿(mǎn)足左側(cè)大腦半球增加的供血需求，但還沒(méi)有文獻(xiàn)來(lái)支持這個(gè)觀點(diǎn)。

2.4 椎動(dòng)脈各段的長(zhǎng)度

根據(jù)椎動(dòng)脈的行程分為四段，各段長(zhǎng)度的測(cè)量文獻(xiàn)報(bào)道相對(duì)較少，綜合國(guó)內(nèi)[5,7-8]126具尸體椎動(dòng)脈各段長(zhǎng)度的測(cè)量：V1段左側(cè)(39±6)mm，右側(cè)(39±8)mm；V2段左側(cè)(60±8)mm，右側(cè)(60±7)mm；V3段左側(cè)(39±3)mm，右側(cè)(39±4)mm。

由于動(dòng)脈硬化、高血壓及椎基底動(dòng)脈擴(kuò)張延長(zhǎng)等原因?qū)е伦祫?dòng)脈長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，造成血流動(dòng)力學(xué)的改變有待于進(jìn)一步研究。同時(shí)長(zhǎng)期血流動(dòng)力的學(xué)改變易致分支小動(dòng)脈痙攣而使血管壁缺氧，導(dǎo)致小動(dòng)脈玻璃樣變性，進(jìn)一步發(fā)展可形成微型動(dòng)脈瘤等不良結(jié)果。

3 椎動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

目前對(duì)椎動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)的研究大多集中在對(duì)椎動(dòng)脈狹窄的研究上，通過(guò)測(cè)量血流速度及血流狀態(tài)將其分為輕、中、重度狹窄或閉塞。其中輕度及中度狹窄，僅表現(xiàn)為狹窄處的血流速度加快，對(duì)于狹窄的遠(yuǎn)端及近端的血流動(dòng)力學(xué)沒(méi)有影響。重度狹窄，除狹窄處血流速度明顯加快外，血流狀態(tài)呈現(xiàn)為渦流或湍流狀態(tài)；同時(shí)狹窄的遠(yuǎn)端呈現(xiàn)一種低流速、低搏動(dòng)的狀態(tài)，近端呈現(xiàn)一種低流速、高阻力的狀態(tài)。另外在重度狹窄及閉塞的患者中，我們還要進(jìn)一步檢查血管的代償情況，對(duì)于椎動(dòng)脈重度狹窄或閉塞的代償多以對(duì)側(cè)椎動(dòng)脈血流速度加快多見(jiàn)，這種血流速度加快表現(xiàn)為全程均一的加快而不是局限于某一段血流速度的加快[17-19]。對(duì)于椎動(dòng)脈各段形態(tài)學(xué)改變后血流動(dòng)力學(xué)的研究相對(duì)較少。

全腦數(shù)字減影血管造影(DSA)將椎動(dòng)脈V1段迂曲形態(tài)分為單弧形(迂曲呈單一的弧形)、多弧形(呈連續(xù)2個(gè)或2個(gè)以上弧形)、折疊形(迂曲折曲呈銳角)、環(huán)袢形(迂曲盤(pán)繞呈環(huán)狀)[20]。大多數(shù)文章只是從形態(tài)學(xué)進(jìn)行分析，如宋石磊等[20]對(duì)205例患者經(jīng)全腦DSA發(fā)現(xiàn)存在椎動(dòng)脈V1段迂曲者60.5%，無(wú)迂曲者39.5%。其中單弧形42.2%、多弧形23.5%、折疊形22.9%、環(huán)袢形11.4%。孟秀峰等[21]對(duì)54例眩暈患者超聲檢查：當(dāng)一側(cè)椎動(dòng)脈存在嚴(yán)重動(dòng)脈彎曲時(shí)，椎動(dòng)脈血流速度下降明顯，彎曲程度較輕時(shí)血流速度改變不明顯，沒(méi)有提到具體分型的血流動(dòng)力學(xué)的情況。我們知道這種迂曲的形態(tài)，將造成血管長(zhǎng)度的增加及多個(gè)角度的形成，這對(duì)于血流的狀態(tài)將有很大的影響，具體影響狀況有待于進(jìn)一步研究。那么對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響誰(shuí)更大、更有意義呢，是長(zhǎng)度、管徑、壓力還是角度呢？沒(méi)有大樣本的研究。

孟秀峰等[21]對(duì)54例眩暈患者進(jìn)行超聲檢查,結(jié)果顯示椎動(dòng)脈穿入異常對(duì)椎動(dòng)脈血流速度影響不大。椎動(dòng)脈V2段走行在椎間隙，也會(huì)造成迂曲、扭曲各種形態(tài)學(xué)的改變。大角度的折疊從物理學(xué)上講，肯定會(huì)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)有很大的影響，但是V2段有豐富的分支，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)又是什么樣的影響呢？也許更加復(fù)雜。椎動(dòng)脈V3段造成疾病的少見(jiàn)，研究的也少，但是，它自身走行的大角度，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)將會(huì)有影響。椎動(dòng)脈V4段是目前大家忽略的一段，在工作中我們發(fā)現(xiàn)V4段閉塞的病人很多見(jiàn)，有的病人并沒(méi)有明顯的癥狀。CTA及MRA將椎動(dòng)脈匯合區(qū)的形態(tài)進(jìn)行解剖分型，分為A型(兩側(cè)椎動(dòng)脈基本對(duì)稱(chēng)分布于橋腦中線兩側(cè))、B型(兩側(cè)椎動(dòng)脈整體偏離橋腦中線)、C型(兩側(cè)椎動(dòng)脈位于同側(cè))。王學(xué)廷等[22]對(duì)190例患者行CTA檢查，三種類(lèi)型的發(fā)病率分別為A型29.47%、B型36.84%、C型33.68%。V4段在血流動(dòng)力學(xué)上一定要考慮左右椎動(dòng)脈匯合的形態(tài)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響。是左右椎動(dòng)脈匯合的角度、壓力、管徑，還是左右椎動(dòng)脈匯合基底動(dòng)脈的方向?qū)ρ鲃?dòng)力學(xué)的影響更大呢？

基底動(dòng)脈的走行和左右椎動(dòng)脈粗細(xì)關(guān)系密切。兩側(cè)椎動(dòng)脈等粗時(shí)，基底動(dòng)脈常直行；兩側(cè)椎動(dòng)脈粗細(xì)不等時(shí)，基底動(dòng)脈常向細(xì)的一側(cè)彎曲，只有少數(shù)情況例外[23]。國(guó)外有人認(rèn)為，老年人的基底動(dòng)脈多因有動(dòng)脈粥樣硬化而呈彎曲走行。兒童因無(wú)動(dòng)脈硬化多呈直行，但研究觀察[23]40例嬰幼兒的基底動(dòng)脈，呈彎曲走行的并不少見(jiàn)，共12例，占30%。孟秀峰等[21]研究認(rèn)為在椎動(dòng)脈發(fā)育不良患者，患側(cè)椎動(dòng)脈內(nèi)徑明顯小于健側(cè)，且健側(cè)椎動(dòng)脈血流速度與患側(cè)相比代償性增快，應(yīng)用椎動(dòng)脈與基底動(dòng)脈血流速度比(VA/BA)分析兩側(cè)椎動(dòng)脈血流速度存在明顯差異。

4 椎動(dòng)脈形態(tài)學(xué)與血流動(dòng)力學(xué)特征對(duì)后循環(huán)缺血的影響

椎動(dòng)脈發(fā)育不全是腦梗死先天的危險(xiǎn)因素嗎？椎動(dòng)脈發(fā)育不全是否會(huì)削弱腦灌注而成為一種隱藏的疾病呢[24]？后循環(huán)腦梗死中椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)多見(jiàn)，其發(fā)病機(jī)制需考慮當(dāng)一側(cè)椎動(dòng)脈明顯大于對(duì)側(cè)，兩側(cè)的椎動(dòng)脈血流不均，偏小側(cè)椎動(dòng)脈易患動(dòng)脈硬化并形成血栓，產(chǎn)生后循環(huán)缺血性病變。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在兩側(cè)椎動(dòng)脈合并之前，細(xì)小的椎動(dòng)脈容易發(fā)生同側(cè)梗死。基底動(dòng)脈在優(yōu)勢(shì)椎動(dòng)脈的血流的作用下，向?qū)?cè)彎曲冗長(zhǎng)，易發(fā)生椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)側(cè)梗死[25-26]。其實(shí)椎動(dòng)脈發(fā)育不全是一種特殊類(lèi)型的椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)。椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)在后循環(huán)腦梗死中的比率明顯高于前循環(huán)腦梗死，更說(shuō)明椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)對(duì)于后循環(huán)腦梗死存在一定的危險(xiǎn)性。

莊毓民[18]小規(guī)模的研究結(jié)果推估椎動(dòng)脈發(fā)育不全的致病機(jī)制為:1)發(fā)病機(jī)制以“大動(dòng)脈粥樣硬化型”為主；2)致病位置以腦干及小腦梗死為主；3)椎動(dòng)脈發(fā)育不全往往合并同側(cè)腦干及小腦梗死；4)椎動(dòng)脈發(fā)育不全患者椎動(dòng)脈血流量相對(duì)較低。在血液動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變時(shí)，特別是動(dòng)脈閉塞時(shí)，首先導(dǎo)致了最遠(yuǎn)端微小動(dòng)脈內(nèi)的血流停滯，代謝降低，造成邊緣區(qū)組織的缺血。因?yàn)檫吘墔^(qū)血管口徑很細(xì)，血壓很低，血流緩慢，側(cè)支循環(huán)很難建立，代償能力很差，梗塞常常容易局限在邊緣區(qū)。

通過(guò)觀察椎動(dòng)脈起始的位置、椎動(dòng)脈進(jìn)入頸椎橫突孔的位置、一側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)、椎動(dòng)脈各段的長(zhǎng)度與形態(tài)、左右椎動(dòng)脈匯合的特征等等，探討這些異常形態(tài)學(xué)的改變導(dǎo)致不同血流動(dòng)力學(xué)的特征，揭示兩者與后循環(huán)缺血的相關(guān)性，為后循環(huán)缺血的診斷、治療和預(yù)防提供一種新思路。

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