椎動脈發(fā)育不良患者后循環(huán)血流量和管壁剪切力的變化及其意義

鹿桂鳳 張道培 齊進(jìn)興 王獻(xiàn) 吳帥只 王麗 南宮曉霞 任雅芳 禹萌

隨著腦血管影像學(xué)檢查手段的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，眩暈人群中椎動脈發(fā)育不良(vertebral artery hypoplasia，VAH)越來越多見[1]，且易合并基底動脈發(fā)育不良(basilar artery hypoplasia，BAH)和胚胎型大腦后動脈(fetal type posterior circle of Willis，F(xiàn)TP)等血管變異[2]。VAH曾被認(rèn)為是一種無意義的先天變異[3]，但更多研究證實，VAH不但與后循環(huán)缺血事件有關(guān)，而且是后循環(huán)梗死(posterior circulation infarction，PCI)的獨立危險因素[4-6]。然而VAH如何促進(jìn)PCI發(fā)生尚不清楚，因此，本研究通過經(jīng)顱多普勒超聲(TCD)探討VAH對后循環(huán)血流速度、血流量及管壁剪切力的影響，試圖從血流參數(shù)變化層面闡釋VAH促發(fā)PCI的可能機(jī)制。

1 對象與方法

1.1 對象

前瞻性連續(xù)納入自2014年10月至2016年1月于鄭州人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科住院的符合入組標(biāo)準(zhǔn)和資料完善的可疑為血管性眩暈患者261例，其中男117例，女144例；年齡28～84歲，平均(60±12)歲；具有高血壓病史142例，糖尿病85例，冠心病40例，高脂血癥79例，肥胖44例，高同型半胱氨酸血癥35例；吸煙73例，飲酒63例；眩暈程度分級1～6級，平均(3.1±1.1)級；眩暈癥狀量表(vertigo symptom scale，VSS)評分2～30分，平均(8.3±4.5)分；合并BAH 26例，合并FTP 37例；PCI 48例；入院美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(NHISS)評分1～13分，平均(4.2±2.0)分；左側(cè)椎動脈直徑1.2～5.8 mm，平均(3.2±0.7) mm，右側(cè)椎動脈直徑1.1～5.0 mm，平均(2.8±0.7) mm；基底動脈直徑1.2～4.8 mm，平均(2.8±0.6) mm。本研究方案經(jīng)鄭州人民醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)([2014]倫審批科022)。

入組標(biāo)準(zhǔn)：年齡>18歲；以眩暈為主要臨床表現(xiàn)，體格檢查合并神經(jīng)系統(tǒng)損害體征；Dix-Hallpike試驗及滾轉(zhuǎn)試驗(Roll-Test)[7]均為陰性；床旁頭脈沖-眼震-扭轉(zhuǎn)偏斜(head impulse,nystagmus,test of skew,HINTS)檢查[8-9]，示頭脈沖陰性，凝視誘發(fā)眼震和(或)眼偏斜陽性；伴有1個及以上卒中危險因素(如年齡>60歲、糖尿病、高血壓病、高脂血癥、冠心病、男性、吸煙、飲酒、肥胖、高同型半胱氨酸血癥)；可疑為血管性眩暈[10]。

排除標(biāo)準(zhǔn)：急性前循環(huán)梗死；中、重度顱內(nèi)外腦血管狹窄；明顯椎-基底動脈迂曲；基底動脈明顯纖細(xì)或顯示不清；明確診斷的良性位置性眩暈；梅尼埃病、腦出血、顱內(nèi)占位、心房顫動及先天性心臟病、感染、中毒、外傷、耳眼源性眩暈、全身性疾病所致眩暈；復(fù)發(fā)性腦梗死等。

1.2 方法

1.2.1資料收集：詳細(xì)記錄入組患者年齡、性別，眩暈程度分級、VSS評分[11]、入院時NIHSS評分，及是否伴有高血壓病、糖尿病、高脂血癥、冠心病、高同型半胱氨酸血癥、吸煙、飲酒、肥胖等卒中危險因素。

高血壓病定義：非同日3次以上血壓 140/90 mmHg，或正在規(guī)范服用降壓藥物[12]；糖尿病定義：2次以上空腹血糖7.0 mmol/L，餐后血糖 11.1 mmol/L，或正在規(guī)律使用降糖治療[13]；血脂異常定義：三酰甘油≥2.26 mmol/L，或總膽固醇≥6.22 mmol/L，或低密度脂蛋白膽固醇≥4.14 mmol/L，或高密度脂蛋白膽固醇<1.04 mmol/L[14]；冠心病定義：既往經(jīng)心電圖、心肌標(biāo)志物或冠狀動脈CT血管成像或DSA確診；肥胖定義：體質(zhì)量指數(shù)>30 kg/m2[15]；高同型半胱氨酸血癥定義：同型半胱氨酸>15 mmol/L[16]；吸煙(WHO 1997)：連續(xù)或累計吸煙≥6個月，并且每天吸煙不少于1支[17]；飲酒：每年飲酒時間超過300 d，且每月飲酒超過120 g，飲酒年限超過20年[18]。

眩暈程度分級根據(jù)眩暈程度和對工作能力的影響分為6級,分級越高，眩暈程度越重。VSS評分越高，眩暈越嚴(yán)重。

1.2.2頭部影像學(xué)檢查及評估標(biāo)準(zhǔn)和分組：對所有入組患者在入院3 d內(nèi)采用GE Signa HDX 3.0 Tesla 超導(dǎo)磁共振掃描儀(美國GE公司)行頭部MR平掃[包括T1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)(FLAIR)及擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)序列]和MR血管成像(MRA)檢查，同時采用含釓對比劑行頸部對比劑增強(qiáng)MRA(contrast-enhanced MRA,CEMRA)檢查。椎動脈直徑評估由兩名具有5年及以上工作經(jīng)驗的影像科醫(yī)師，相互屏蔽任何信息，分別在雙側(cè)椎動脈V2段的上、中、下三等分相同高度進(jìn)行測量并取其均值，再對兩名觀察者所測值進(jìn)行平均，判斷并記錄患者是否伴有VAH。VAH判定標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)CEMRA檢查結(jié)果，任一側(cè)椎動脈直徑≤2.0 mm，同時全程均勻纖細(xì)；或兩側(cè)椎動脈直徑比例≥1∶1.7[19]。BAH標(biāo)準(zhǔn)為基底動脈均勻纖細(xì)，MRA測定腦橋水平的直徑≤2.0 mm[20]。FTP標(biāo)準(zhǔn)：為大腦后動脈P1段缺如或纖細(xì)，或大腦后動脈完全由前循環(huán)經(jīng)后交通動脈供應(yīng)[2]。PCI：MR DWI示后循環(huán)(腦干和小腦等)新鮮梗死病灶，診斷標(biāo)準(zhǔn)符合1995年中華醫(yī)學(xué)會全國第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會議標(biāo)準(zhǔn)[21]。根據(jù)是否伴有VAH，將所有入組患者分為VAH組和非VAH組。

1.2.3TCD檢查及后循環(huán)血流參數(shù)：在25 ℃安靜檢查室內(nèi)，患者自然放松，保持正常呼吸，取舒適平臥體位，由同一位有經(jīng)驗的超聲科醫(yī)師對所有入組患者在入院3 d內(nèi)完成TCD檢查。采用德國DWL TCD檢測儀，取樣容積為10～15 mm，采用2 Hz多普勒探頭，分別經(jīng)顳窗探測大腦后動脈和枕窗探測雙側(cè)椎動脈、基底動脈的血流速度、血流方向、頻譜形態(tài)、頻音和頻聲，選擇頻譜信號穩(wěn)定、頻譜形態(tài)清楚的部位進(jìn)行檢測，并測定相應(yīng)動脈收縮期血流速度(Vs)、舒張期血流速度(Vd)、平均血流速度(Vm)、搏動指數(shù)(PI)和阻力指數(shù)(resistant index，RI)。連續(xù)測定3個心動周期，取其均值。

椎-基底動脈平均流量(mean flow volume，MFV)計算公式[22]：MFV=椎-基底動脈的橫截面積×Vm，椎-基底動脈橫截面積=∏(直徑/2)2，Vm由TCD測得，椎動脈和基底動脈直徑大小分別根據(jù)CEMRA和MRA結(jié)果測量所得。

椎-基底動脈平均管壁剪切力(wall shear stresses，WSS)計算公式[23]：根據(jù)血流層流拋物線模型，WSS=全血黏度(ηw)×平均血管壁剪切率(wall shear rate，WSR)，WSR=4×Vm/血管內(nèi)徑，ηw通過假定37 ℃時普通血漿黏度(η0=1.5 cP)和依據(jù)患者的血細(xì)胞比容(Ht)采用愛因斯坦方程[ηw=η0(1+2.5 Ht)]來推算，Vm由TCD測得。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 入組患者的一般資料

261例眩暈患者中，VAH 78例(29.9%)，其中男42例，女36例；年齡34～84歲，平均(60±12)歲；右側(cè)65例(83.3%)，左側(cè)13例(16.7%)，VAH左右側(cè)比為1∶5；合并BAH 13例(16.7%)，合并FTP 17例(21.8%)，發(fā)生PCI 20例(25.6%)。與非VAH組比較，VAH組眩暈程度更重，眩暈評分更高，合并BAH和FTP患者比例明顯升高，PCI發(fā)生率明顯升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。VAH組右側(cè)椎動脈直徑較非VAH組明顯減少(P<0.01)，但兩組左側(cè)椎動脈和基底動脈直徑差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。兩組年齡、性別、高血壓病、糖尿病、血脂異常、冠心病、高同型半胱氨酸血癥、肥胖、吸煙、飲酒及入院NIHSS評分等卒中危險因素差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。見表1。

表1 VAH組與非VAH組可疑血管性眩暈患者一般資料比較

組別例數(shù)高同型半胱氨酸血癥吸煙飲酒例(%)左椎動脈直徑右椎動脈直徑基底動脈直徑x-±s,mmVAH組7813(16.7)20(25.6)14(17.9)3.2±1.12.2±0.52.8±0.6非VAH組18322(12.0)53(29.0)49(26.8)3.2±0.53.2±0.62.9±0.5檢驗值0.85a0.27a2.30a-0.25b-12.8b-1.70bP值0.36a0.61a0.13a-0.80a0<0.01-0.09a

組別例數(shù)BAHFTP例(%)眩暈程度分級[M(P25,P75),級]VSS評分[M(P25,P75)分]后循環(huán)梗死[例(%)]入院NIHSS評分(x-±s,分)VAH組7813(16.7)17(21.8)3(2,4)10(6,12)20(25.6)4.0±2.2非VAH組18313(7.1)20(10.9)3(1,3)6(4,11)28(13.5)4.3±2.6檢驗值5.2a4.97a-2.09c-2.86c5.34a-0.38bP值0.02a0.02a-0.04a-0.01a0.02a-0.71a

注：VAH為椎動脈發(fā)育不良，BAH為基底動脈發(fā)育不良，F(xiàn)TP為胚胎型大腦后動脈，VSS為眩暈癥狀量表，NIHSS為美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表；a為χ2值，b為t值，c為Z值

2.2 VAH患者后循環(huán)TCD血流參數(shù)評估

2.2.1VAH患者雙側(cè)椎動脈及大腦后動脈TCD血流參數(shù)變化：VAH組發(fā)育不良側(cè)椎動脈Vs、Vd、Vm較對側(cè)及非VAH組左右側(cè)明顯減慢，RI升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)，而VAH組正常側(cè)椎動脈的Vs、Vd及Vm與非VAH組左右側(cè)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。VAH組雙側(cè)間大腦后動脈Vs、Vd、Vm、PI、RI及與非VAH組左右側(cè)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。

VAH組發(fā)育不良側(cè)椎動脈MFV、WSS較對側(cè)和非VAH組左右側(cè)減少(均P<0.05);與非VAH組左右側(cè)比較，VAH組正常側(cè)椎動脈MFV代償性增多(P<0.05)，而WSS差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；非VAH組左右側(cè)椎動脈MFV、WSS比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05)。VAH組雙側(cè)椎動脈總MFV較非VAH組明顯減少(t=-5.60，P<0.01)。見表2，3。

表2 VAH組與非VAH組可疑血管性眩暈患者椎動脈血流參數(shù)變化

組別例數(shù)RIMFV(ml/min)雙椎總MFV(ml/min)WSS(dyn/cm2)VAH組78207±98c VAH側(cè)0.7±0.2ab33±17ab10±3ab 非VAH側(cè)0.6±0.1ab175±82bi13±7ab非VAH組183291±112c 左側(cè)0.6±0.2ab149±61ab11±4ab 右側(cè)0.6±0.1ab142±64ab12±4ab

注：VAH為椎動脈發(fā)育不良，Vs為收縮期血流速度，Vd為舒張期血流速度，Vm為平均血流速度，PI為搏動指數(shù)，RI為阻力指數(shù)，MFV為平均流量，WSS為平均管壁剪切力；與組內(nèi)非VAH側(cè)比較，aP<0.05；與非VAH組雙側(cè)比較，bP<0.05；與非VAH組比較，cP<0.05

2.2.2VAH患者基底動脈血流動力變化：與非VAH組相比，VAH組基底動脈的Vs、Vd、Vm、PI及MFV、WSS減少，RI增高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(均P<0.05)。見表4。

表3 VAH組與非VAH組可疑血管性眩暈患者大腦后動脈血流參數(shù)變化

注VAH為椎動脈發(fā)育不良，Vs為收縮期血流速度，Vd為舒張期血流速度，Vm為平均血流速度，PI為搏動指數(shù)，RI為阻力指數(shù)

3 討論

VAH是一種常見血管變異，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，文獻(xiàn)報道其發(fā)生率為1.9%～43.45%[24-25]，差異較大，考慮可能與入選人群、VAH標(biāo)準(zhǔn)及影像學(xué)檢查手段不同有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，眩暈人群中VAH發(fā)生率為29.9%，好發(fā)于右側(cè)，左右比為1∶5，猜測可能與左側(cè)大腦半球優(yōu)勢有關(guān)，其合并BAH和FTP的概率明顯高于非VAH組，與既往研究一致[2,25]。VAH組眩暈程度重和眩暈癥狀評分高，考慮與血管性眩暈病變多位于腦干和小腦，累及前庭神經(jīng)核團(tuán)及其聯(lián)系纖維，對缺血敏感，且VAH患者椎動脈管徑細(xì)小，易合并其他血管變異，相應(yīng)供血動脈代償儲備能力差有關(guān)[6]。本研究結(jié)果顯示，VAH組PCI發(fā)生率明顯高于非VAH組，提示VAH可能與PCI發(fā)生相關(guān)。VAH患者易出現(xiàn)后循環(huán)缺血，其風(fēng)險隨著椎動脈管徑的細(xì)小逐漸升高[3]，亦有研究證實，VAH是PCI的獨立危險因素[6,26]。

發(fā)育不良椎動脈較正常椎動脈管徑纖細(xì)，可能對后循環(huán)動脈血流動力學(xué)產(chǎn)生一定影響。本研究結(jié)果表明，VAH組發(fā)育不良側(cè)椎動脈Vs、Vm、Vd、MFV較對側(cè)及非VAH組左右側(cè)減低，RI升高，VAH組發(fā)育正常側(cè)椎動脈的MFV代償性升高，但雙側(cè)椎動脈總MFV較非VAH組明顯降低。既往有報道亦指出，發(fā)育不良側(cè)椎動脈血流速度減慢，血流量減少，對側(cè)椎動脈可代償性輕度升高，但VAH患者雙側(cè)椎動脈總MFV較發(fā)育正常椎動脈患者明顯減低，MFV不足的發(fā)生率明顯升高[27-28]，可導(dǎo)致小腦后下動脈區(qū)域灌注減低[19]。RI反映了血管遠(yuǎn)段的阻力，提示椎動脈管徑變化還進(jìn)一步影響相應(yīng)動脈調(diào)節(jié)能力，發(fā)育不良椎動脈血管彈性降低，血管調(diào)節(jié)能力差，椎動脈硬化風(fēng)險相應(yīng)增加[4]。不對稱管腔直徑和血流速度可能對基底動脈及大腦后動脈血流動力學(xué)造成一定影響，本研究結(jié)果顯示，VAH組基底動脈Vs、Vm、Vd、MFV較非VAH組明顯降低，RI升高，但VAH組左右側(cè)大腦后動脈的Vs、Vm、Vd、RI及PI與非VAH組左右側(cè)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，考慮可能與Wills環(huán)開放，使其接受前后雙循環(huán)血流供應(yīng)有關(guān)，或VAH患者易合并FTP，其主要接受前循環(huán)血液供應(yīng)。由于纖細(xì)的椎動脈及基底動脈血流緩慢，血流量相對減少，血液黏稠，血小板聚集，相應(yīng)供血區(qū)低灌注，較正常椎-基底動脈易形成動脈粥樣硬化斑塊或原位血栓[5]，管腔進(jìn)一步狹窄，動脈內(nèi)血栓覆蓋穿支動脈口或脫落至遠(yuǎn)端，均可導(dǎo)致PCI發(fā)生[29]。

表4 VAH組與非VAH組可疑血管性眩暈患者基底動脈血流動力學(xué)參數(shù)比較

注：VAH為椎動脈發(fā)育不良，Vs為收縮期血流速度，Vd為舒張期血流速度，Vm為平均血流速度，PI為搏動指數(shù)，RI為阻力指數(shù)，MFV為平均血流量，WSS為平均管壁剪切力

進(jìn)一步分析VAH對椎-基底動脈WSS影響，結(jié)果顯示，VAH組發(fā)育不良側(cè)WSS較對側(cè)及非VAH組左右側(cè)明顯降低，與非VAH組比較，VAH組基底動脈WSS較非VAH組降低，提示VAH可造成同側(cè)椎動脈及基底動脈呈低血流剪切力狀態(tài)，增加遠(yuǎn)端血管形成血栓的概率，支持了發(fā)育不良側(cè)椎動脈和基底動脈有易狹窄甚至閉塞的特點[23,30]。有研究結(jié)果顯示，VAH是椎動脈閉塞的獨立危險因素[31]。故我們推測，VAH對后循環(huán)血流參數(shù)影響可能是其促發(fā)后循環(huán)缺血機(jī)制之一。既往研究結(jié)果表明，在生理剪切力作用下，內(nèi)皮細(xì)胞排列呈梭形，其長軸與血流方向一致，可分泌一氧化氮、前列腺環(huán)素2等擴(kuò)張血管活性物質(zhì)，可使內(nèi)皮細(xì)胞對外界刺激反應(yīng)遲鈍，其代謝和凋亡速度降低，起到一定抗動脈粥樣硬化作用；而在低血流剪切力時，內(nèi)皮細(xì)胞排列呈多角形不規(guī)則狀，可分泌內(nèi)皮素、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶等縮血管活性物質(zhì)，血管收縮，血流中有形成分沿血管管壁停留時間相對延長,增加了如低密度脂蛋白等血液成分在血管壁中的沉積，加速了動脈粥樣硬化的過程[32-33]。一項隊列研究亦證實，在高血壓病人群中，血流剪切力大小與頸動脈內(nèi)動脈厚度呈負(fù)相關(guān)[34]，側(cè)面反映低血流剪切力與血管動脈硬化程度有關(guān)。

總之，VAH是一種常見先天血管變異，VAH對后循環(huán)血流量和管壁剪切力等血流參數(shù)產(chǎn)生一定影響，可能是其促發(fā)PCI機(jī)制之一。在臨床工作中，我們應(yīng)重視VAH同時合并血管危險因素的患者，及早管理危險因素以減少或避免PCI發(fā)生。