MSCT分析Willis環(huán)完整性與環(huán)上動脈瘤的關系

熊義林，彭長秀，蘭永樹*，范光耀

(1.西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000； 2.紹興文理學院醫(yī)學院，浙江 紹興 312000)

表1 不同性別患者Willis環(huán)分型[例(%)]

1664年ThomasWillis對大腦動脈環(huán)進行了詳細的解剖和功能研究,因此大腦動脈環(huán)又稱為Willis環(huán)[1]。腦動脈系統(tǒng)是供應腦組織營養(yǎng)的重要途徑，由頸內動脈系和椎-基底動脈系組成，二者在腦底部構成一個大的動脈吻合環(huán)以調節(jié)腦各部分的供血，即Willis環(huán)，其對腦局部缺血起到至關重要的調節(jié)作用，而Willis環(huán)結構是否完整可影響這種調節(jié)作用的發(fā)揮，環(huán)上血流的不平衡還可能引起動脈瘤等并發(fā)癥的發(fā)生。故準確了解Willis環(huán)的形態(tài)結構，對評估腦組織局部缺血時Willis環(huán)的調節(jié)作用及預測并發(fā)癥的發(fā)生均具有重要意義。本研究通過頭部CTA圖像觀察Willis環(huán)的完整性，并分析發(fā)生動脈瘤的情況，探討Willis環(huán)完整性與其動脈瘤發(fā)生的相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2013年5月—2014年12月因擬診為顱內血管性病變而接受頭部CTA檢查的580例患者的資料，其中男328例，女252例，年齡20～92歲，中位年齡56歲。納入標準：①接受頭部CTA檢查的成年人；②疑診腦動脈瘤或血管畸形；③疑診腦血管堵塞；④疑診腦占位性病變。排除標準：①頭顱外傷、手術及腫瘤性病變患者；②頭部CTA圖像偽影嚴重，顱內血管顯示不清。

1.2 儀器與方法 采用GE Lightspeed VCT掃描儀，定位像掃描范圍上至顱頂上方約1 cm，下至外耳孔下方約5 cm。CTA采用實時手動觸發(fā)增強監(jiān)視增強掃描，設定監(jiān)測點位于C4椎體水平頸內動脈或椎動脈，經高壓注射器注射對比劑(碘普羅胺，370 mgI/ml)50～70 ml，速率4.0～5.0 ml/s。

注射后8 s開始監(jiān)測，間隔2 s監(jiān)視1次，觸發(fā)閾值達120 HU后手動觸發(fā)預定的掃描程序，獲得動脈期軸位圖像。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流250 mA，層厚0.625 mm，層間距0.625 mm，螺距0.984∶1，球管旋轉時間0.6秒/周，SFOV：Head，DFOV：22 cm，采用標準函數(shù)重建，重建層厚0.625 mm。

1.3 圖像后處理與分析 將掃描圖像數(shù)據均傳至GE AW 4.4工作站，采用MIP、VR、MPR技術進行圖像后處理，清晰顯示頭顱部血管。由2名高年資醫(yī)師和1名技師根據軸位薄層圖像、MIP、VR及MPR圖像，對Willis環(huán)完整性及環(huán)上動脈瘤發(fā)生情況進行盲法評判，有分歧時經協(xié)商達成共識。

參考相關分型方法[2]并結合Willis環(huán)完整性，根據CTA圖像將Willis環(huán)分為4型：Ⅰ型，Willis環(huán)完整，即Willis環(huán)各組成血管均顯影；Ⅱ型，Willis環(huán)前循環(huán)完整但后循環(huán)不完整，即前循環(huán)各組成血管均顯影，而后循環(huán)各組成血管至少有1支未顯示；Ⅲ型，Willis環(huán)前循環(huán)不完整但后循環(huán)完整，即后循環(huán)各組成血管均顯影，而前循環(huán)各組成血管至少有1支未顯示；Ⅳ型，Willis環(huán)前、后循環(huán)均不完整，即前、后循環(huán)各組成血管均至少有1支血管未顯示。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件。以頻數(shù)及百分比描述定性資料，采用完全隨機設計的多樣本率χ2檢驗比較不同Willis環(huán)分型患者環(huán)上動脈瘤發(fā)生率的差異，采用四格表χ2檢驗比較不同性別間Willis環(huán)分型及環(huán)上動脈瘤發(fā)生率的差異。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 Willis環(huán)分型、環(huán)上動脈瘤發(fā)生情況及相關性 Willis環(huán)Ⅰ型118例(118/580，20.34%)，其中19例(19/118，16.10%)發(fā)生動脈瘤(圖1)；Ⅱ型344例(344/580，59.31%)，其中51例(51/344，14.83%)發(fā)生動脈瘤(圖2)；Ⅲ型25例(25/580，4.31%)，其中8例(8/25，32.00%)發(fā)生動脈瘤(圖3)；Ⅳ型93例(93/580，16.03%)，其中22例(22/93，23.66%)發(fā)生動脈瘤(圖4)。不同類型Willis環(huán)患者動脈瘤發(fā)生率差異有統(tǒng)計學意義(χ2=8.013，P=0.046)。由于行列數(shù)不同，進一步計算Cramer's系數(shù)V=0.3327。

2.2 Willis環(huán)分型與性別的相關性 男性與女性Willis環(huán)分型情況見表1。不同性別間Willis環(huán)分型差異有統(tǒng)計學意義(χ2=12.631，P=0.006)。由于行列數(shù)不同，進一步計算Cramer's系數(shù)V=0.5245。2.3 Willis環(huán)上動脈瘤與性別的相關性 男性與女性Willis環(huán)上動脈瘤發(fā)生情況見表2，女性Willis環(huán)上動脈瘤發(fā)生率[25.00%(63/252)]高于男性[11.28%(37/328)]，差異有統(tǒng)計學意義(χ2=18.80，P<0.025)。由于行列數(shù)相同，進一步計算列聯(lián)系數(shù)C=0.6153。

圖1 患者女，64歲 Willis環(huán)CTA分型為Ⅰ型，雙側后交通動脈起始處動脈瘤 圖2 患者女，61歲 Willis環(huán)CTA分型為Ⅱ型，前交通動脈瘤、右后交通起始處動脈瘤

圖3 患者女，62歲 Willis環(huán)CTA分型為Ⅲ型，左側后交通動脈瘤、基底動脈頂端動脈瘤 圖4 患者男，55歲 Willis環(huán)CTA分型為Ⅳ型，大腦前動脈A2分叉處動脈瘤

3 討論

腦血流量少但耗氧量大，因此腦細胞對缺血缺氧十分敏感。腦血流量減少或中斷可導致腦神經細胞缺氧性壞死，造成嚴重的神經精神障礙。Willis環(huán)各吻合動脈間如某一血管出現(xiàn)血流減少、甚至阻塞或雙重供血系統(tǒng)間血流失衡，Willis環(huán)就會發(fā)揮其代償調節(jié)功能，使血液重新分配和代償，因此完整的Willis環(huán)可有效降低腦卒中和短暫性缺血發(fā)作的風險。而當Willis環(huán)發(fā)育不完整或不均衡時則可能使一側大腦動脈出現(xiàn)血流量增加、血流加速、管內壓升高等血流動力學改變，更易形成動脈瘤。Willis環(huán)的代償血流雖然有利于腦血供的恢復，但也有發(fā)生動脈瘤的風險。研究[3]報道，動脈瘤破裂的病死率在10%以上，且幸存者中約30%存在神經功能障礙。因此，及早了解Willis環(huán)的形態(tài)結構，有效評估發(fā)生動脈瘤的風險具有重要臨床意義。MSCT可清晰顯示Willis環(huán)及環(huán)上動脈瘤的位置、形態(tài)、大小，為臨床提供有價值的參考信息，從而合理治療，盡可能降低動脈瘤破裂出血的危害。

除DSA外，MRA及CTA均可應用于顱腦血管性病變的檢查[4]。MR檢查時間較長、費用較高，且MRA多為二維圖像，臨床應用較少。近年來，隨著CT設備的快速發(fā)展，CTA已廣泛應用于顱腦及其他部位血管病變檢查，可顯示直徑<1 mm的細小血管[5]。本研究采用MSCT血管成像，并通過VR、MIP及MPR技術進行圖像后處理，觀察Willis環(huán)發(fā)育及病變情況。

本研究結果顯示，Willis環(huán)形態(tài)結構發(fā)育并不平衡，且具有性別差異；僅少數(shù)Willis環(huán)前、后循環(huán)均不完整，而多數(shù)Willis環(huán)不完整或僅部分完整，在不完整的Willis環(huán)中，以前循環(huán)完整而后循環(huán)不完整(Ⅱ型)者所占比例最高(344/580，59.31%)，后循環(huán)完整而前循環(huán)不完整(Ⅲ型)最少見(25/580，4.31%)，可能與前循環(huán)供血范圍較大、血流量較多有關。但CTA所示Willis環(huán)的形態(tài)結構并不能完全反映其真正的形態(tài)結構，即便Willis環(huán)的形態(tài)結構完整，但當雙側大腦前動脈之間或前后循環(huán)之間的壓力保持一種相對平衡時，在CTA掃描的較短時間內，前、后交通動脈均無明顯血液流動，可造成CTA圖像所示前、后交通動脈不顯影而使Willis環(huán)形態(tài)結構顯示不完整。

Willis環(huán)形態(tài)結構發(fā)育的不完整或不均衡必定導致環(huán)上血流的不平衡，這種不平衡的血流所引起的血流動力學改變，在某些病理因素(如動脈硬化、高血壓、糖尿病等)的作用下，可導致環(huán)上血管杈或轉角較大的局部管壁因長時間受到高速血流的沖擊而變薄并向外膨出形成動脈瘤。本研究結果顯示，各型Willis環(huán)均可發(fā)生動脈瘤，但其中Ⅲ型Willis環(huán)動脈瘤發(fā)生率最高(8/25，32.00%)，可能與此型樣本量較少有關。前交通及頸內動脈由于動脈曲度較大，導致血管的血流動力學改變明顯，發(fā)生動脈瘤的風險較高。部分腦動脈瘤在瘤體破裂出血后的一段時間內CTA檢查可能出現(xiàn)假陰性，而DSA可檢出動脈瘤，尤其是微小的腦動脈瘤，其原因為顱內出血的刺激及顱內壓增高、腦水腫等因素使出血部位腦血管痙攣、變窄，CTA檢查的血流動力來自于心臟的泵力，當心臟的泵力不足以對抗腦動脈承受的外壓時，對比劑就不能進入到動脈瘤的瘤腔而不顯影，而DSA檢查通過導管直接超選擇至顱內動脈，高壓注射器的壓力遠高于腦動脈承受的外力，對比劑可順利進入到動脈瘤的瘤腔。因此，顱內蛛網膜下腔出血患者CTA檢查為陰性時可考慮進行DSA檢查，以免漏診。此外，在頸內動脈與后交通動脈連接處CTA易出現(xiàn)動脈瘤假陽性。在通常情況下，前、后循環(huán)的壓力保持相對平衡，后交通動脈內的血液處于相對靜止狀態(tài)，后交通動脈鄰近頸內動脈處相對膨大，頸內動脈內對比劑通過緩慢的擴散進入后交通動脈膨大處，而CTA掃描速度快，當對比劑還未完全充盈該膨大的管腔時CTA可能出現(xiàn)動脈瘤的假陽性結果，應引起足夠重視，以免誤判。

研究[6-7]報道，我國男性顱內動脈瘤發(fā)生率為0.045%，而女性顱內動脈瘤發(fā)生率為0.071%，男女比例為1∶2.2。另有研究[8]發(fā)現(xiàn)，老年婦女可能有較高的顱內動脈瘤患病率，雌激素可能是顱內動脈瘤形成和存在破裂的重要危險因素。本研究結果顯示，女性較男性更易罹患Willis環(huán)上動脈瘤，其是否與男性與女性內分泌或勞動生活習慣的差異有關尚待今后進一步研究[9-10]。

綜上所述，Willis環(huán)是顱內腦血管的重要結構，可對腦組織的血液供應起到一定的調節(jié)作用，不同形態(tài)結構Willis環(huán)的調節(jié)能力也有所不同。CTA可清晰顯示Willis環(huán)形態(tài)結構，且可用于評估Willis環(huán)血管發(fā)生動脈瘤的風險，對臨床評判Willis環(huán)血供調節(jié)作用、預防局部腦組織缺血、環(huán)上動脈瘤破裂及減少因此所致的并發(fā)癥均具有重要意義。

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