椎動(dòng)脈優(yōu)勢的后循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)變化與后循環(huán)腦梗死關(guān)系的研究

李向南綜述，陳曉虹，郭 蓉審校

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的進(jìn)步，近年來有關(guān)椎動(dòng)脈優(yōu)勢的研究報(bào)道逐年增多，文獻(xiàn)報(bào)道其發(fā)生率為11.6%～26.5%[1]。兩側(cè)椎動(dòng)脈變異較大，直徑不等，當(dāng)一側(cè)椎動(dòng)脈直徑明顯大于對側(cè)椎動(dòng)脈，整個(gè)非優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈全程均勻纖細(xì)或兩側(cè)椎動(dòng)脈直徑相當(dāng)，而一側(cè)椎動(dòng)脈與基底動(dòng)脈的連接更加直接，這種現(xiàn)象被稱為椎動(dòng)脈優(yōu)勢(vertebral artery dominance，VAD)[2,3]，這種雙側(cè)椎動(dòng)脈不對稱又可引申出許多定義，如椎動(dòng)脈發(fā)育不全(vertebral artery hypoplasia，VAH)[4]。研究表明，VAD、椎動(dòng)脈起源、起點(diǎn)和走行變異，以及基底動(dòng)脈彎曲等可以引起后循環(huán)的血流動(dòng)力學(xué)變化，促進(jìn)后循環(huán)梗死的發(fā)生[5,6]。經(jīng)顱多普勒超聲(Transcranial doppler ultrasound，TCD)、頸部血管彩色多普勒超聲(Color Doppler ultrasound，CDU)及磁共振血管成像(Magnetic resonance angiography，MRA)為顱內(nèi)和顱外動(dòng)脈的無創(chuàng)檢查手段，可以對后循環(huán)血流情況進(jìn)行評價(jià)和量化，近年來，已在腦血管血流動(dòng)力學(xué)評估與監(jiān)測方面被廣泛應(yīng)用，這將有助于進(jìn)一步了解PCI的病理生理過程。

1 VAD的流行病學(xué)

血管造影和尸體解剖發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)椎動(dòng)脈管徑相同者僅占6%～26%，左側(cè)椎動(dòng)脈直徑明顯較右側(cè)粗[5,6]。50%的人存在VAD[1]，Hong[7]的研究認(rèn)為，在健康人群中左側(cè)VAD的比例在60%～70%之間。Perez-Carrillo[1]等人發(fā)現(xiàn)，左側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢約占50%、右側(cè)約占25%。不同研究結(jié)果存在的差異可能與椎動(dòng)脈優(yōu)勢檢測方法以及研究對象選取不同有關(guān)。胚胎形成(起源)學(xué)說[8]及Orlandini[9]等人的優(yōu)勢理論均認(rèn)為左側(cè)椎動(dòng)脈更容易成為優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈，Willis環(huán)的左側(cè)血管比右側(cè)血管粗大。多數(shù)人左側(cè)大腦為優(yōu)勢半球，左側(cè)椎動(dòng)脈優(yōu)勢可保證有更高的血流量來滿足左側(cè)大腦半球增加的供血需求，這一理論尚待進(jìn)一步證實(shí)。Kotil[10]等研究表明，橫突孔的直徑和血管血流量之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，椎間孔狹窄是導(dǎo)致VAD形成與發(fā)展的重要因素，其中第六頸椎橫突孔的大小與VAD存在明顯的相關(guān)性，發(fā)生VAD的比例為93.3%。

2 VAD的放射影像學(xué)評價(jià)方法

目前評價(jià)VAD的技術(shù)手段主要采用放射影像學(xué)方法，如DSA、CTA、MRA，但其判定標(biāo)準(zhǔn)仍有爭議。Hong[7]等人采用CTA，以椎-基底動(dòng)脈連接處為原點(diǎn)，向下每隔 3 mm 連續(xù)測量3個(gè)點(diǎn)的直徑，取平均值作為椎動(dòng)脈直徑。當(dāng)雙側(cè)椎動(dòng)脈直徑差≥0.3 mm或當(dāng)雙側(cè)椎動(dòng)脈管徑相當(dāng)，此時(shí)與基底動(dòng)脈連接更緊密、呈直線狀一側(cè)為優(yōu)勢椎動(dòng)脈作為診斷標(biāo)準(zhǔn)。采用對比增強(qiáng)MRA(CE-MRA)評價(jià)VAD，其椎動(dòng)脈管徑測量方法與Hong一致，但有學(xué)者采用了不同的判定標(biāo)準(zhǔn)，如Zhu W[11]將雙側(cè)椎動(dòng)脈直徑平均值差>1.2 mm作為VAD的判定標(biāo)準(zhǔn)，較大一側(cè)為優(yōu)勢側(cè)。

3 后循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)的無創(chuàng)性評價(jià)

3.1 經(jīng)顱多普勒超聲 經(jīng)顱多普勒超聲(Transcranial doppler ultrasound，TCD)是測定顱內(nèi)段椎-基底動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的重要手段。當(dāng)顱內(nèi)外動(dòng)脈發(fā)生病變時(shí)，血流速度首先發(fā)生改變，結(jié)合血流方向、頻譜形態(tài)、聲頻、阻力指數(shù)(Resistance index，RI)、搏動(dòng)指數(shù)(pulsatility index，PI)變化可以判斷有無動(dòng)脈狹窄、狹窄程度及狹窄的大致位置。Rother等對41例后循環(huán)腦缺血患者行MRA、TCD檢查，并與 DSA對比，結(jié)果提示TCD與MRA對椎-基底動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)異常的診斷有較高的敏感性和特異性(敏感性分別為97%與76%，特異性均為98.9%)，兩者聯(lián)合應(yīng)用可以替代DSA檢查[12]。

3.2 彩色多普勒超聲 通過顱外段椎動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化，可以對椎動(dòng)脈顱內(nèi)段的重度狹窄或閉塞位置進(jìn)行判定[13]。但受頸椎橫突聲影影響，對位于椎骨內(nèi)段的椎動(dòng)脈病變通常不能顯示。CDU聯(lián)合應(yīng)用TCD可以綜合評估椎動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)變化，并可以作為椎-基底動(dòng)脈優(yōu)勢首選及常規(guī)篩查手段，特別是對擬診為后循環(huán)缺血的患者可廣泛應(yīng)用，具有較高的臨床意義。CTA、MRA與DSA僅能顯示血管腔內(nèi)血流而無法直接顯示血管壁，因此，當(dāng)椎動(dòng)脈管壁增厚引起椎動(dòng)脈管腔彌漫性狹窄時(shí)，MRA和DSA 對VAD的診斷會(huì)出現(xiàn)“假性”VAD現(xiàn)象[14]。這種“假性”VAD患者PCI發(fā)生率高于“真性”VAD，這可能與前者椎動(dòng)脈管壁動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。將彩色多普勒超聲與放射影像學(xué)相結(jié)合的方式，也許是準(zhǔn)確診斷VAD更為客觀的評價(jià)方法。

4 后循環(huán)血流灌注(血流量)的評價(jià)

4.1 MR在腦血流灌注(血流量)評價(jià)中的應(yīng)用 MR技術(shù)可以通過快速電影相位對比(Fast CINE phase contrast，F(xiàn)ast CINE PC)序列提供流速、方向及血流量等血流動(dòng)力學(xué)信息[15]。MRI-FAIR技術(shù)不需注入對比劑就可以了解組織的灌注情況，聯(lián)合應(yīng)用MRA、Fast CINE PC及FAIR多序列掃描可以一站式全面評估感興趣區(qū)(Region of interests，ROI)血管及其供血區(qū)的血流動(dòng)力學(xué)情況，但由于技術(shù)及費(fèi)用等因素限制了其廣泛應(yīng)用，目前研究結(jié)果不多。

4.2 TCD與CDU聯(lián)合評估后循環(huán)血流量 評價(jià)腦灌注的理想方法應(yīng)該是直接分析腦血流量，而不是單純對血流方向和速度模式的定性評估。Kadir Kotil[10]等應(yīng)用CDU測量椎動(dòng)脈血流量,包括管徑、平均流速(time-averaged velocity，TAV)作為診斷VAD的方法，并認(rèn)為血流量大的一側(cè)為優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈。傳統(tǒng)的多普勒血流速度檢查，只是測定動(dòng)脈近端的血流速度，而不能完全反映血管遠(yuǎn)端供血區(qū)血流灌注情況。CDU所獲得的評價(jià)參數(shù)已被證實(shí)與SPECT、PET、CT灌注成像或MRI的結(jié)果基本一致。但目前采用CDU測量腦血流量與放射影像學(xué)測得的結(jié)果對比，也只是限于對全腦血流量(雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈+雙側(cè)椎血流量=全腦血流量)的研究[16]，并沒有單獨(dú)將后循環(huán)血流量結(jié)果與影像學(xué)結(jié)果比較。未來或許可以對PCI后循環(huán)灌注情況進(jìn)行量化與評價(jià)，以進(jìn)一步分析椎動(dòng)脈優(yōu)勢患者椎基底動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)變化及與后循環(huán)腦梗死的關(guān)系。由于個(gè)體差異，椎動(dòng)脈凈血流量的正常范圍是102.4～301.0 ml/min[17]，Bendick[18]等提出椎動(dòng)脈的凈血流量閾值為200 ml/min，當(dāng)?shù)陀诖碎撝?，患者容易出現(xiàn)椎基底動(dòng)脈缺血癥狀。目前國內(nèi)外已有少數(shù)關(guān)于測量椎動(dòng)脈血流量的研究，但主要集中于等勢椎動(dòng)脈或未將椎動(dòng)脈按管徑分型的研究，其結(jié)果難以獲得準(zhǔn)確的正常值范圍，未來應(yīng)將椎動(dòng)脈管徑進(jìn)行系統(tǒng)分型并得出更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

5 椎基底動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化的影響因素

5.1 生理和病理因素 血流速度增快多見于繼發(fā)血管痙攣、血管狹窄、側(cè)支代償、動(dòng)靜脈畸形等情況。當(dāng)血流速度減慢時(shí)，低流速低搏動(dòng)頻譜通常出現(xiàn)于嚴(yán)重狹窄或閉塞動(dòng)脈遠(yuǎn)端，低血流高阻力頻譜最常見于椎動(dòng)脈顱內(nèi)段嚴(yán)重狹窄或閉塞血管近端，顱內(nèi)壓增高也會(huì)引起血流速度減慢和搏動(dòng)指數(shù)增高。老年人顱骨較厚，可導(dǎo)致血流信號(hào)變?nèi)?，有的被檢者血管不能被探出，此時(shí)不能簡單地診斷為血管閉塞或發(fā)育不良。操作者的技術(shù)水平以及患者年齡、動(dòng)脈二氧化碳水平、腦和全身灌注、患者的覺醒狀態(tài)、機(jī)械通氣和吸痰、系統(tǒng)分流、心臟病、發(fā)熱、貧血、高代謝性疾病等全身性疾病都對血流速度和血流量的評價(jià)有一定影響。

5.2 椎動(dòng)脈起源變異與血流動(dòng)力學(xué)變化的關(guān)系(解剖因素) 椎動(dòng)脈走行異常是椎動(dòng)脈變異的常見類型之一，發(fā)生率在5.1%～10%，椎動(dòng)脈起源變異可伴隨較高的VAH發(fā)生率及椎動(dòng)脈穿通變異[19]。正常情況下椎動(dòng)脈從鎖骨下動(dòng)脈發(fā)出后經(jīng)C6水平的頸椎橫突孔上行則為正常情況，當(dāng)椎動(dòng)脈高于C6頸椎橫突孔上行時(shí)，視為椎動(dòng)脈走行異常，常見為C5-C3上行穿通變異，以左側(cè)椎動(dòng)脈走行異常多見，且常伴起源變異。有研究顯示，左側(cè)椎動(dòng)脈起自主動(dòng)脈弓常伴有左側(cè)椎動(dòng)脈發(fā)育不良，起源變異組與起源正常組間比較，結(jié)果提示兩組間左側(cè)VAH發(fā)生率存在明顯差異[20]。椎動(dòng)脈走行變異可導(dǎo)致椎動(dòng)脈痙攣并伴隨血流量的下降，造成后循環(huán)供血不足，產(chǎn)生眩暈等癥狀[21]。在一項(xiàng)用CDU評估椎動(dòng)脈走行變異的研究中，走行變異組與對照組相比，椎動(dòng)脈內(nèi)徑更小，RI值增高、血流速度下降[22]，管徑纖細(xì)且伴血流動(dòng)力學(xué)明顯變化，這種先天發(fā)育的異常也可能與后循環(huán)梗死的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。

6 VAD和基底動(dòng)脈彎曲與后循環(huán)梗死

6.1 VAD和基底動(dòng)脈彎曲引起的后循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)變化 目前關(guān)于VAD的后循環(huán)血流動(dòng)力學(xué)變化的研究仍鮮少報(bào)道。對伴VAD患者進(jìn)行的顱外段椎動(dòng)脈CDU檢測研究發(fā)現(xiàn)，顱外段優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈血流量、血流速度較非優(yōu)勢側(cè)顯著增高，同時(shí)RI值更低，而非優(yōu)勢側(cè)血流速度和血流量明顯降低，RI增大[23,24]。朱偉等[25]通過TCD檢測顱內(nèi)段椎動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈血流速度明顯高于非優(yōu)勢側(cè)及不伴VAD組，這可能為優(yōu)勢側(cè)代償機(jī)制發(fā)揮的作用，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)基底動(dòng)脈表現(xiàn)為伴VAD組舒張末期和平均血流速度明顯低于非VAD組、PI與RI則顯著高于非VAD組，提示基底動(dòng)脈彎曲處血流速度減慢，可能促進(jìn)管壁動(dòng)脈硬化，進(jìn)一步導(dǎo)致管腔變細(xì)、栓子清除障礙及后循環(huán)分支血流減少，這種“惡性循環(huán)”可能會(huì)增加后循環(huán)缺血的風(fēng)險(xiǎn)，但亦發(fā)現(xiàn)大腦后動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變化，這可能與大腦后動(dòng)脈受前后循環(huán)雙重供血有關(guān)。

6.2 動(dòng)脈粥樣硬化與基底動(dòng)脈彎曲 基底動(dòng)脈彎曲是指基底動(dòng)脈橫向偏離超過起始點(diǎn)至分叉之間垂直線1 mm，位置在鞍背或斜坡的旁正中至邊緣間以外[26]近年來的研究認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化是血管彎曲的原因。Pauliukas等[27]認(rèn)為動(dòng)脈扭曲和血管壁本身結(jié)構(gòu)缺陷有一定的關(guān)系。有學(xué)者提出血管的波狀改變及繼發(fā)機(jī)械受力的不穩(wěn)定性和血管重塑是血管迂曲的重要始動(dòng)因素和促發(fā)因素[28]。Oh[29]研究顯示椎動(dòng)脈較細(xì)側(cè)血流速度下降，相比危險(xiǎn)因素較少的年輕人或老年患者正常或者優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈，更易導(dǎo)致血栓形成或促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成，后者可以導(dǎo)致血管管壁增厚和彈性喪失，左右椎動(dòng)脈由于管徑大小不等，其進(jìn)入基底動(dòng)脈的血流量及血流的切力不等，這些血流動(dòng)力學(xué)的變化加上進(jìn)入動(dòng)脈硬化管腔的血流對血管壁長期的沖擊、壓力和搏動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致血管擴(kuò)張、延長以及彎曲[30]。當(dāng)基底動(dòng)脈彎曲這種側(cè)方偏移形成后，椎動(dòng)脈這種不對稱血流會(huì)加速彎曲的進(jìn)程[31]。Mitchell[8]也發(fā)現(xiàn)VAD產(chǎn)生的不對稱血流是導(dǎo)致基底動(dòng)脈起始部穿支動(dòng)脈梗死發(fā)生的重要因素，并也認(rèn)為椎動(dòng)脈優(yōu)勢是導(dǎo)致重度基底動(dòng)脈彎曲和延長的唯一獨(dú)立預(yù)測因子。

6.3 VAD和基底動(dòng)脈彎曲促進(jìn)后循環(huán)梗死發(fā)生的機(jī)制 近年來關(guān)于中國人PCI與VAD相關(guān)性研究顯示，VAD、后循環(huán)狹窄為PCI的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[32]。Smith[33]等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一側(cè)椎動(dòng)脈纖細(xì)、狹窄或因動(dòng)脈粥樣硬化閉塞時(shí)，頭頸部運(yùn)動(dòng)累及對側(cè)椎動(dòng)脈可激發(fā)腦干和小腦供血不足甚至梗死。單獨(dú)管徑較小并不能解釋卒中易感性，需要結(jié)合血管不同部位的血壓、血液成分以及血流動(dòng)力學(xué)等因素之間的相互作用，相比正常管徑的椎動(dòng)脈而言，較細(xì)側(cè)椎動(dòng)脈的血流量及血流速度下降可能促進(jìn)了血栓前狀態(tài)和動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程[34]。Esrol[35]也提出當(dāng)較細(xì)的一側(cè)椎動(dòng)脈正常，而對側(cè)椎動(dòng)脈存在狹窄等病變時(shí)，較細(xì)側(cè)代償能力有限，氧攝取分?jǐn)?shù)的增加進(jìn)一步導(dǎo)致腦血流量儲(chǔ)備能力惡化(Cerebral hemodynamic impairment)，增加PCI的風(fēng)險(xiǎn)。國內(nèi)有研究認(rèn)為伴VAD患者非優(yōu)勢側(cè)更易出現(xiàn)PICA區(qū)梗死，這可能與非優(yōu)勢側(cè)椎動(dòng)脈血流減少直接導(dǎo)致PICA血流減少、血流速度減慢更容易形成動(dòng)脈粥樣斑塊從而導(dǎo)致腦梗死有關(guān)[36]，這與Oh[29]、Hong[7]的研究結(jié)論一致。Hong[7]研究還發(fā)現(xiàn)彎曲的基底動(dòng)脈內(nèi)壁由于低血流剪應(yīng)力作用，更易形成血栓，同時(shí)由基底動(dòng)脈彎曲導(dǎo)致的腦橋穿支受牽拉更易引發(fā)梗死。一項(xiàng)在中國人群中進(jìn)行的病例對照研究顯示，3級基底動(dòng)脈彎曲是腦橋梗死的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(優(yōu)勢比2.74，95%可信區(qū)間1.27～4.48)。血流減慢、基底動(dòng)脈彎曲促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程以及側(cè)支代償不足這種“惡性循環(huán)”的具體生理病理機(jī)制亟待進(jìn)一步研究[37]。腦血流自動(dòng)調(diào)節(jié)功能狀態(tài)與PCI間也可能存在一定關(guān)聯(lián)，Sato[38]研究結(jié)果顯示，單側(cè)椎動(dòng)脈較細(xì)組同側(cè)血流量下降(同側(cè)二氧化碳反應(yīng)性下降)，由于對側(cè)的代償作用，凈二氧化碳反應(yīng)性無下降，即使腦血流調(diào)節(jié)功能不受影響，但仍然增加了PCI的風(fēng)險(xiǎn)，CT灌注研究也證實(shí)椎動(dòng)脈非優(yōu)勢側(cè)和基底動(dòng)脈彎曲組后循環(huán)血流灌注減低，局部低灌注是后循環(huán)梗死的一個(gè)隱藏信號(hào)。

椎動(dòng)脈優(yōu)勢和基底動(dòng)脈彎曲的人群在生長發(fā)育過程中，可能逐漸產(chǎn)生椎-基底動(dòng)脈系統(tǒng)的血流動(dòng)力學(xué)變化，當(dāng)合并其他危險(xiǎn)因素時(shí)，很可能會(huì)成為后循環(huán)缺血的誘因。雖然VAD和基底動(dòng)脈彎曲引起的血流動(dòng)力學(xué)變化與PCI的關(guān)系仍存在爭議，但伴VAD患者的后循環(huán)腦血流速度及血流量究竟是減慢還是增快，是否存在偏側(cè)腦干化現(xiàn)象，仍然值得進(jìn)一步研究。探討VAD和基底動(dòng)脈彎曲及其引起的血流動(dòng)力學(xué)變化可能會(huì)有助于PCI防治策略的進(jìn)一步完善。