Willis環(huán)結(jié)構(gòu)及功能對(duì)頸動(dòng)脈重度狹窄患者支架置入術(shù)的決策影響

溫宏峰， 涂 雋， 王培福

腦卒中已成為我國(guó)居民死亡的第一位病因，其發(fā)病率逐年上升[1]。缺血性腦血管病占所有腦血管病的75%～85%。頸動(dòng)脈狹窄或閉塞引起的缺血性腦血管病占20%～30%[2]。Willis環(huán)作為腦的一級(jí)側(cè)支循環(huán)，能在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)前、后交通動(dòng)脈將血流代償至狹窄側(cè)改善血液供應(yīng)保護(hù)腦組織不受損傷。本研究主要探討CT灌注成像聯(lián)合CTA、DSA評(píng)估單側(cè)頸動(dòng)脈狹窄患者Willis環(huán)的代償功能對(duì)腦血流分布的影響，以指導(dǎo)臨床治療決策。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2010年8月-2017年8月在本院就診的頸動(dòng)脈狹窄患者,行頭部CT灌注成像及頭頸部CTA檢查，從中選取單側(cè)頸動(dòng)脈狹窄>90%，對(duì)側(cè)無(wú)狹窄或狹窄程度<30%的患者80例，其中男46例、女34例，平均年齡(71±8)歲，其中Willis環(huán)相對(duì)完整40例(DSA證實(shí)有經(jīng)Willis環(huán)向狹窄側(cè)代償血供，稱Willis環(huán)代償組)，Willis環(huán)不完整40例(DSA證實(shí)無(wú)經(jīng)Willis環(huán)向狹窄側(cè)代償血供，稱Willis環(huán)無(wú)代償組)，對(duì)Willis環(huán)無(wú)代償組行狹窄處的頸動(dòng)脈支架植入術(shù)，術(shù)后7 d再次行頭部CT灌注掃描。本研究告知患者并征得患者同意。

1.2 掃描技術(shù)與方法 所有患者均用飛利浦256排CT行頭部平掃、全腦灌注成像檢查和頭頸部血管成像檢查。使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘前靜脈注入非離子型碘比醇注射液350 mg I/ml(40 ml劑量，注射速率5.0 ml/s)隨后以相同速率注入生理鹽水30 ml沖洗，延遲5 s后以80 kV、125 mAs的低劑量進(jìn)行掃描，0.4 s/圈，間隔時(shí)間為4.1 s，共掃描13圈，層厚5 mm，矩陣512×512，造影劑跟蹤時(shí)間為54.4 s，覆蓋范圍128 mm灌注掃描后約10 min，即對(duì)頸動(dòng)脈行CTA檢查，使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘前靜脈注入非離子型碘比醇注射液350 mg I/ml(40～50 ml 劑量5.0 ml/s注射速率)，隨后以同樣速率注入生理鹽水30 ml沖洗掃描條件120 kV、350 mAs，層厚0.9 mm，間隔0.45 mm，螺距0.71，矩陣512×512，掃描范圍自主動(dòng)脈弓至頭顱頂結(jié)節(jié)水平，掃描線與顱底平行。掃描時(shí)囑患者屏氣。

1.3 灌注圖像處理 灌注數(shù)據(jù)使用EBW工作站提供的全腦灌注分析軟件進(jìn)行分析，選擇大腦前動(dòng)脈及上矢狀竇作為輸入動(dòng)脈和輸出靜脈，由軟件自動(dòng)生成腦血流量(CBF)腦血容量(CBV)平均通過(guò)時(shí)間(MTT)達(dá)峰時(shí)間(TTP)的偽彩圖。由3名高年資神經(jīng)放射醫(yī)生對(duì)圖像進(jìn)行研究分析。本研究感興趣區(qū)(regionofinterest ROI)劃定于大腦中動(dòng)脈(middle cerebralartery MCA)血管分布區(qū)域，對(duì)MCA分布區(qū)偽彩圖異常的層面進(jìn)行測(cè)定分析，ROI區(qū)盡量避開血管和腦梗死灶，CT灌注軟件自動(dòng)生成ROI區(qū)和對(duì)側(cè)鏡像的CBF、CBV、MTT、TTP值。由于腦灌注測(cè)量結(jié)果受到個(gè)體差異以及生理因素的影響(如血壓)，因此，筆者計(jì)算rCBV、rCBF、rMTT和rTTP(患側(cè)的CBV、CBF、MTT、TTP和對(duì)側(cè)的CBV、CBF、MTT、TTP的相對(duì)比值)。

1.4 CTA圖像處理 CTA數(shù)據(jù)使用EBW工作站提供的血管分析軟件處理， 由3名高年資神經(jīng)放射醫(yī)生對(duì)圖像進(jìn)行分析。頸動(dòng)脈的狹窄率計(jì)算參考北美癥狀性頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(The North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial，NASCET)標(biāo)準(zhǔn)，狹窄率=[1-(最狹窄處直徑/狹窄遠(yuǎn)端正常直徑)]×100%，極重度狹窄為90%～99%。軟件自動(dòng)測(cè)量狹窄率。同時(shí)評(píng)價(jià)每個(gè)患者的Willis環(huán)結(jié)構(gòu)(包括大腦前動(dòng)脈的A1段、大腦后動(dòng)脈的P1段、同側(cè)和對(duì)側(cè)的后交通動(dòng)脈以及前交通動(dòng)脈) Willis環(huán)的開放標(biāo)準(zhǔn)被描述為：兩側(cè)A1段直徑>1 mm和前交通動(dòng)脈可以看見，前交通被認(rèn)為是開放的，當(dāng)患側(cè)后交通動(dòng)脈和患側(cè)P1段的直徑>1 mm，后交通被認(rèn)為是開放的。

1.5 DSA檢查及治療 先在局麻下行全腦血管造影檢查，頭頸部動(dòng)脈狹窄程度的分級(jí)參照北美癥狀性頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)觀察經(jīng)Willis血流代償情況，有代償描述需符合CTA對(duì)Willis環(huán)的開放標(biāo)準(zhǔn)，且有經(jīng)過(guò)后循環(huán)或健側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)經(jīng)Willis向狹窄側(cè)的代償血流(TICI分級(jí)>2級(jí))。對(duì)Willis環(huán)無(wú)代償組行支架置入手術(shù)，手術(shù)過(guò)程：置入8F動(dòng)脈鞘，全身肝素化。將8F導(dǎo)引導(dǎo)管置于患側(cè)頸總動(dòng)脈近端，在路徑圖的指引下送入保護(hù)傘于狹窄部位遠(yuǎn)端。沿保護(hù)傘導(dǎo)絲送入與該患者狹窄血管相適應(yīng)的球囊對(duì)狹窄部位進(jìn)行預(yù)擴(kuò)。擴(kuò)張前給予阿托品0.5 mg靜脈注射。撤出球囊，沿保護(hù)傘導(dǎo)絲送入適宜支架釋放，置入后殘余狹窄大于40%者再行后擴(kuò)，行血管造影明確治療效果?；厥毡Ｗo(hù)傘，術(shù)畢。

2 結(jié) 果

2.1 患者的一般臨床資料 本研究中Willis環(huán)無(wú)代償組TIA、腦梗死的發(fā)病人數(shù)明顯高于Willis環(huán)代償組(見表1)。

2.2 頸動(dòng)脈狹窄的腦血流動(dòng)力學(xué)變化 Willis環(huán)無(wú)代償組術(shù)前的rCBV與Willis代償組比較略有增加，而rCBF略有下降，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)(見表2)；rMTT和rTTP延長(zhǎng)較多(P<0.05)；Willis環(huán)無(wú)代償組術(shù)后與Willis代償組rCBV、rCBF、rMTT、rTTP之間比較(P>0.05)，均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(見表3)。Willis環(huán)代償組的CTA、DSA、CT灌注彩圖(見圖1)；Willis環(huán)無(wú)代償組術(shù)前、術(shù)后CTA、DSA、CT灌注彩圖(見圖2)。

表1 兩組患者的一般臨床資料比較

表2 Willis環(huán)無(wú)代償組術(shù)前與Willis環(huán)代償組灌注參數(shù)對(duì)比

Willis環(huán)代償組與Willis環(huán)無(wú)代償組(術(shù)前)比較*P>0.05，#P<0.05

表3 Willis環(huán)無(wú)代償組術(shù)后與Willis環(huán)代償組灌注參數(shù)對(duì)比

Willis環(huán)代償組與Willis環(huán)無(wú)代償組(術(shù)后)比較*P>0.05

3 討 論

腦血管儲(chǔ)備能力主要包括腦血管的自身調(diào)節(jié)能力和側(cè)支循環(huán)的建立。腦血管自身調(diào)節(jié)能力是指腦血流灌注壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，機(jī)體可通過(guò)小動(dòng)脈和毛細(xì)血管平滑肌的代償性擴(kuò)張或收縮來(lái)維持腦血流的相對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。當(dāng)頸動(dòng)脈輕-中狹窄時(shí)，腦灌注壓下降，小動(dòng)脈和毛細(xì)血管平滑肌代償性擴(kuò)張來(lái)維持正常的腦血容量，因此這時(shí)CBV可以正?；蛏栽黾?，CBF可正常或略下降。PET研究[3]也顯示CBV可以在一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化。當(dāng)頸動(dòng)脈狹窄嚴(yán)重時(shí)，腦灌注壓進(jìn)一步下降時(shí)，血管自身調(diào)節(jié)能力失代償，CBF會(huì)進(jìn)一步下降，發(fā)生缺血性卒中的風(fēng)險(xiǎn)增高。

Chuang等[4]提出，腦動(dòng)脈狹窄或閉塞會(huì)導(dǎo)致腦血流動(dòng)力學(xué)的改變，在這個(gè)過(guò)程中，腦動(dòng)脈的側(cè)支循環(huán)起重要的作用。Willis環(huán)是腦的一級(jí)側(cè)支循環(huán)，在缺血性腦血管病的病理生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用[5]，完整的Willis環(huán)的環(huán)前動(dòng)脈(如頸內(nèi)動(dòng)脈)發(fā)生嚴(yán)重狹窄或閉塞時(shí)，其他供血?jiǎng)用}可通過(guò)Willis環(huán)向病變血管供血區(qū)有效代償，以避免或減少缺血梗死。本研究通過(guò)CTA觀察腦Willis環(huán)的結(jié)構(gòu)，合并應(yīng)用DSA檢查，評(píng)估初級(jí)側(cè)支通道是否建立。在重度狹窄Willis環(huán)開放的患者中狹窄側(cè)CBV略有升高、CBF輕度下降、MTT輕度延長(zhǎng)、TTP明顯延長(zhǎng)；Willis環(huán)不開放的患者術(shù)前狹窄側(cè)CBV有所升高、CBF則有所下降、MTT及TTP明顯延長(zhǎng),與Willis環(huán)通道開放患者的腦血流rCBV、rCBF無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，rMTT、rTTP之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；Willis環(huán)不開放的患者術(shù)后狹窄側(cè)CBV恢復(fù)正常，CBF接近于正常，MTT、TTP延長(zhǎng)較術(shù)前明顯改善,與Willis環(huán)開放的腦血流rCBV、rCBF、rMTT、rTTP比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明支架的植入改善了腦血流，而Willis環(huán)的開放對(duì)血流的重新分布也起到了關(guān)鍵的作用。因此，初級(jí)側(cè)支即Willis環(huán)的開放與否在頸動(dòng)脈血管阻塞>90%時(shí)意義重大。Trojanowskal[6]等人的研究示單側(cè)頸動(dòng)脈重度狹窄Willis環(huán)未開放的患者行動(dòng)脈內(nèi)支架植入術(shù)前，有84%的患者有灌注異常，其表現(xiàn)為MTT延長(zhǎng)，CBF下降，CBV輕度升高。術(shù)后3 d，灌注異?；颊叩谋壤禐?0%，6個(gè)月后僅有6%的患者仍有灌注異常。MTT、TTP延遲的主要原因是：腦缺血后發(fā)生局部神經(jīng)生物化學(xué)改變，導(dǎo)致腦血管擴(kuò)張、循環(huán)阻力下降，以代償因血流速度減低引起的局部CBF下降，當(dāng)血管擴(kuò)張失代償時(shí)，腦血流量才開始下降，因此，MTT、TTP改變較CBF先出現(xiàn)。TTP延遲另一原因：血管狹窄的患者側(cè)支循環(huán)建立，參與病變動(dòng)脈支配區(qū)腦組織的供血，但是血液經(jīng)側(cè)支循環(huán)比正常的動(dòng)脈直接供血途徑所需時(shí)間長(zhǎng)，所以導(dǎo)致對(duì)比劑通過(guò)時(shí)間延長(zhǎng)[7,8]。TTP延長(zhǎng)越明顯，表明血流緩慢或血液到達(dá)ROI的通路越遠(yuǎn)，血流動(dòng)力學(xué)損傷也越嚴(yán)重。由于血流緩慢，導(dǎo)致血流清除率下降，從而大大增加了卒中的風(fēng)險(xiǎn)。TTP、MTT能夠在CBF，CBV改變以前發(fā)現(xiàn)腦缺血性病變，是反應(yīng)血液動(dòng)力學(xué)異常變化的敏感參數(shù)。

綜上所述，當(dāng)頸動(dòng)脈血管阻塞>90%時(shí)，腦血管自身調(diào)節(jié)能力將可能失代償，如果此時(shí)Willis環(huán)通道又不能建立，則發(fā)生低灌注型缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)非常高，需要積極治療。反之，Willis環(huán)通道良好，則狹窄側(cè)血流可能影響不大，發(fā)生低灌注型缺血性卒中風(fēng)險(xiǎn)較小，如果判斷狹窄處斑塊處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以暫緩行頸動(dòng)脈支架植入治療。對(duì)單側(cè)頸動(dòng)脈重度狹窄的患者，評(píng)估腦Willis環(huán)的結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，再結(jié)合全腦灌注半定量分析，能科學(xué)地評(píng)估腦血管儲(chǔ)備情況，能為臨床治療方案的選擇提供可靠依據(jù)。

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圖1 男，63歲，體檢發(fā)現(xiàn)右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄，無(wú)責(zé)任血管導(dǎo)致的神經(jīng)缺損癥狀、體征。圖1A、C示：右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄;圖1B：頭部CTA示：前交通、右側(cè)大腦前動(dòng)脈交通前段、右側(cè)后交通通脈開放；圖1D：有從健側(cè)經(jīng)前交通到狹窄側(cè)的代償血流；圖1E、F：有從經(jīng)過(guò)后交通到前循環(huán)的血供；圖1G、H、I、J：CBV、CBF、MTT和TTP偽彩圖，兩側(cè)灌注參數(shù)無(wú)明顯差異

圖2 女，76歲，發(fā)作性左側(cè)肢體無(wú)力1 y。圖2A、C：右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈重度狹窄。圖2B:頭部CTA示：右側(cè)大腦前動(dòng)脈交通前段纖細(xì)、雙側(cè)后交通通脈未開放；圖2D：無(wú)健側(cè)經(jīng)前交通到狹窄側(cè)的代償血流；圖2E、F：CBV、CBF圖：兩側(cè)CBV、CBF無(wú)明顯差異;圖2G、H:MTT、TTP圖：患側(cè)較健側(cè)延長(zhǎng);圖2I：右側(cè)頸動(dòng)脈支架術(shù)后;圖2J、K、L、M:CBV、CBF、MTT和TTP偽彩圖，示：術(shù)后兩側(cè)灌注參數(shù)已無(wú)明顯差異