完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈對(duì)大腦后動(dòng)脈斑塊分布的影響

周可心 方金 江桂華

廣東省第二人民醫(yī)院影像科（廣州510317）

腦卒中是一組以急性起病的、局灶或彌漫性腦功能缺失為特征的腦血管疾病，具有高發(fā)病率、高致殘率、高致死率、高復(fù)發(fā)率、高經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)五大特點(diǎn)［1］。我國(guó)40 歲及以上卒中人口約1 318 萬(wàn)，且患病率呈逐年上升趨勢(shì)，每5 位死者就至少有1 人死于腦卒中［2］，腦卒中給患者個(gè)人及社會(huì)帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，因此，防治腦卒中一直是近年的熱門(mén)研究。

腦卒中可分為缺血性卒中和出血性卒中，其中以缺血性卒中更為常見(jiàn)，我國(guó)缺血性腦卒中占69.6% ～70.8%［3］，缺血性腦卒中最主要的病因是顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化?。╥ntracranial atherosclerosisdisease，ICAD），占30% ～50%［4］。ICAD 是一種慢性炎癥過(guò)程，影響ICAD 的因素有吸煙、飲酒、高血壓、高脂血癥等［5］。此外，研究也表明，腦血管的幾何形狀會(huì)影響斑塊形成的位置。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的位置信息對(duì)臨床治療具有一定的指導(dǎo)意義，例如，當(dāng)斑塊處在分支開(kāi)口附近時(shí)，進(jìn)行支架成形術(shù)可能引發(fā)“雪犁效應(yīng)”，反而導(dǎo)致嚴(yán)重的穿支血管閉塞事件［6］，所以，評(píng)估斑塊在血管腔中的分布位置具有一定的必要性。

目前常用于評(píng)估顱內(nèi)血管狹窄的手段有DSA、MRA 及CTA。然而，這些檢查手段只能檢測(cè)血管腔的狹窄程度，不能反映血管壁的信息。目前常用于評(píng)估血管壁及斑塊信息的技術(shù)是3D 高分辨率血管壁成像（3D high-resolution vessel wall imaging ，3D HR-VWI），它可以直接地顯示血管壁及斑塊的形態(tài)學(xué)、組成成分及易損性等，并具有無(wú)創(chuàng)的優(yōu)勢(shì)，于2017年受到美國(guó)神經(jīng)放射學(xué)會(huì)的推薦［7］。

胚胎型大腦后動(dòng)脈（fetal posterior cerebral artery，F(xiàn)PCA）是Willis 環(huán)的一種先天性變異，會(huì)明顯改變腦血管的幾何形狀。在以往的研究中，前人對(duì)斑塊分布的研究主要集中在大腦中動(dòng)脈及椎基底動(dòng)脈，對(duì)大腦后動(dòng)脈及胚胎型大腦后動(dòng)脈的斑塊分布研究較少，故本研究假設(shè)在顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化患者中，胚胎型大腦后動(dòng)脈因血管幾何形狀的改變，會(huì)影響大腦后動(dòng)脈血管斑塊的形成和分布，使用3D HR-VWI 探索大腦后動(dòng)脈的幾何形態(tài)與斑塊位置和特征之間的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 經(jīng)中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院大體與動(dòng)物倫理委員會(huì)審核（受理號(hào)SLAT-IRB-180315-H0228），所有患者在入組前均獲知情同意。滿足以下條件的患者將被納入：（1）患者接受過(guò)3D HR-VWI 及MRA 檢查；（2）發(fā)現(xiàn)為單側(cè)完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈；（3）患者的大腦后動(dòng)脈P2 段上至少有一處動(dòng)脈粥樣硬化斑塊。有以下條件的患者被排除在研究之外：（1）非動(dòng)脈粥樣硬化性顱內(nèi)血管疾病，如血管炎、煙霧病、夾層、動(dòng)脈瘤、可逆性腦血管收縮綜合征；（2）磁共振成像質(zhì)量差；（3）血栓引起的動(dòng)脈狹窄或閉塞。

1.2 成像參數(shù) MRI 掃描采用3.0T 聯(lián)影MR 掃描儀，3D HR-VWI 成像參數(shù)為：方向：矢狀位；層塊數(shù)：1；每層塊層數(shù)：240；層方向插值：1.50；層厚：0.6；讀出FOV：220；相位FOV：172；回波鏈長(zhǎng)度：46；讀出分辨率：368；相位分辨率：100；相位編碼方向：A＞P；相位過(guò)采樣：0；TR：800；TE：13.98；平均次數(shù)：1；帶寬：600；合并加速：4.9。

1.3 影像分析 兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)學(xué)影像學(xué)工作者進(jìn)行獨(dú)立的視覺(jué)檢查，使用聯(lián)影后處理斑塊分析軟件分析3D HR-VWI 圖像，獨(dú)立勾畫(huà)并測(cè)量每個(gè)側(cè)壁的斑塊面積及斑塊率，以協(xié)商一致的方法解決兩位觀測(cè)者的分歧。

由于冠狀位中，彎曲血管的傾斜偽影會(huì)導(dǎo)致對(duì)真實(shí)壁厚的高估并被錯(cuò)誤估計(jì)成斑塊，因此成角度重建圖像，以確保所有橫截面圖像垂直于血管的長(zhǎng)軸。

磁共振圖像上的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊定義為：超過(guò)管壁最薄處1.5 倍以上的局限而偏心的新月形增厚。斑塊率=斑塊面積∕管腔面積×100%。斑塊側(cè)壁劃分方法：通過(guò)3D 圖像判斷血管最窄處，在橫軸位及矢狀位取垂直于狹窄處血管長(zhǎng)軸的橫截面（圖1），將截面均勻劃分為四個(gè)等分，內(nèi)外側(cè)分別定義為靠近或遠(yuǎn)離身體中軸線的方向，上下側(cè)與頭足方向一致，手動(dòng)勾畫(huà)每個(gè)側(cè)壁的斑塊（圖2），由聯(lián)影后處理軟件自動(dòng)判讀面積。

圖1 在3D 圖像上判斷血管最窄處Fig.1 Determine the narrowest point of vessel on the 3D image

圖2 勾畫(huà)斑塊和計(jì)算面積Fig.2 Draw the outline of plaque and calculate the area

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。斑塊面積和斑塊在每個(gè)側(cè)壁的分布均描述為M（P25，P75）。通過(guò)評(píng)估中位數(shù)分析的Friedman 檢驗(yàn)，比較每個(gè)患者的斑塊率。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 患者一般資料 2020年5-12月對(duì)469 例患者進(jìn)行3D HR-VWI 及MRA 檢查，其中胚胎型大腦后動(dòng)脈患者109 例，左側(cè)胚胎型大腦后動(dòng)脈29 例，右側(cè)胚胎型大腦后動(dòng)脈52 例，符合入組條件的單側(cè)完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈患者共20 例，其中男13 例，女7 例，平均年齡57.1 歲（范圍40 ～75 歲）。

2.2 兩組大腦后動(dòng)脈的影像學(xué)結(jié)果 完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈P2 段各壁的斑塊面積中位數(shù)和斑塊率見(jiàn)表1，內(nèi)側(cè)斑塊面積中位數(shù)和斑塊率均大于其余3 側(cè)（P＜0.01）。

表1 完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈P2 段的斑塊分布Tab.1 Plaque distribution in P2 segment of complete fetal posterior cerebral artery M（P25，P75）

完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈P2 段各壁的斑塊面積中位數(shù)和斑塊率見(jiàn)表2，上側(cè)斑塊面積中位數(shù)和斑塊率均大于其余3 側(cè)（P＜0.01）。

表2 正常大腦后動(dòng)脈P2 段的斑塊分布Tab.2 Plaque distribution in P2 segment of normal fetal posterior cerebral artery M（P25，P75）

3 討論

胚胎型大腦后動(dòng)脈（FPCA）的定義是：大腦后動(dòng)脈由頸內(nèi)動(dòng)脈發(fā)出，如大腦后動(dòng)脈P1 段不存在，則被稱為完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈（complete FPCA，CFPCA），反之則被稱為部分型胚胎型大腦后動(dòng)脈（partlyFPCA，PFPCA）。后交通支的存在使前后循環(huán)的幾何形狀大幅度改變，血流動(dòng)力學(xué)也隨之變化。在PFPCA 的情況下，血流方向不總是從頸內(nèi)動(dòng)脈到大腦后動(dòng)脈，血流動(dòng)力學(xué)較為復(fù)雜。在CFPCA 的情況下，血流方向僅從頸內(nèi)動(dòng)脈流向大腦后動(dòng)脈，血流動(dòng)力學(xué)較PFPCA 大為簡(jiǎn)化，故本研究中僅研究了單側(cè)CFPCA 患者。

目前常用于評(píng)估顱內(nèi)血管信息的手段有DSA、MRA 及CTA。DSA 是診斷顱內(nèi)血管疾病的“金標(biāo)準(zhǔn)”，以DSA 為基準(zhǔn)，CTA 及MRA 對(duì)顱內(nèi)血管狹窄程度的評(píng)估有著較高的準(zhǔn)確率及吻合度，CTA 較MRA 更為準(zhǔn)確［8］。這些手段可以檢測(cè)血管的幾何形態(tài)和狹窄程度，但無(wú)法評(píng)估血管壁及斑塊的信息，在管腔明顯狹窄之前，管壁就可能存在亞臨床的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，引發(fā)腦缺血癥狀［9-12］。此外，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊會(huì)引起管壁重構(gòu)，包括正性重構(gòu)和負(fù)性重構(gòu)，前者指病變處血管代償性擴(kuò)張，管徑可能不會(huì)發(fā)生狹窄，后者指病變血管管徑縮小。癥狀性斑塊更常出現(xiàn)正性重構(gòu)，非癥狀性斑塊更容易出現(xiàn)負(fù)性重構(gòu)［13-14］，傳統(tǒng)的血管造影可能低估正性重構(gòu)血管的病變嚴(yán)重程度。3D HR-VWI 具有各向同性分辨率高、覆蓋范圍大的優(yōu)點(diǎn)，可以用于評(píng)估血管壁及斑塊的信息。

以往多項(xiàng)研究表明，斑塊的易損性及斑塊的分布特性可能會(huì)影響患者的癥狀，其中斑塊的分布是一個(gè)重要影響因素：HUANG 等［9］發(fā)現(xiàn)有癥狀的基底動(dòng)脈斑塊傾向于分布在基底動(dòng)脈的腹側(cè)，ZHAO 等［14］發(fā)現(xiàn)有癥狀的大腦中動(dòng)脈斑塊傾向于分布在大腦中動(dòng)脈的上側(cè)。腦血管的幾何形態(tài)可能會(huì)影響斑塊的分布：有研究認(rèn)為大腦中動(dòng)脈的形狀可能是決定早期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊位置的一個(gè)因素［15］。而隨著大腦中動(dòng)脈彎曲弧度增大、管徑縮小，斑塊發(fā)生的概率將會(huì)提高，不同患者血管曲折程度的差異可能是腦動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的位置在個(gè)體間產(chǎn)生差異的原因之一［16］；研究發(fā)現(xiàn)，腦橋深部腔隙性梗死的患者較對(duì)照組具有更為彎曲的椎基底動(dòng)脈弧度［17］?；讋?dòng)脈斑塊患者的基底動(dòng)脈彎曲程度更大，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊更容易發(fā)生在彎曲血管的內(nèi)側(cè)壁［18］；YU 等［19］根據(jù)椎基底動(dòng)脈的幾何形態(tài)對(duì)椎基底動(dòng)脈進(jìn)行分型，探討了不同血管幾何形態(tài)間斑塊分布的差異；LIU 等［20］發(fā)現(xiàn)基底動(dòng)脈開(kāi)窗出的斑塊更容易分布在分叉段的外側(cè)壁。

本研究也發(fā)現(xiàn)，作為一種常見(jiàn)的血管變異，完全型胚胎型大腦后動(dòng)脈的存在能影響大腦后動(dòng)脈P2 段的斑塊分布：正常的大腦后動(dòng)脈中，大腦后動(dòng)脈P2 段的斑塊傾向于分布在上側(cè)壁，當(dāng)CFPCA 存在時(shí)，更可能導(dǎo)致斑塊發(fā)生在大腦后動(dòng)脈P2 段的內(nèi)側(cè)壁。

這可能與血管形態(tài)改變導(dǎo)致的血流動(dòng)力學(xué)改變有關(guān)，即局部血流動(dòng)力學(xué)相關(guān)的機(jī)械力可能是誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的一個(gè)因素。血液在血管內(nèi)流動(dòng)，會(huì)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生平行于血流方向的剪切力（wall shear stress，WSS）及垂直于血流方向的壓力（wall pressure，WP），根據(jù)流體力學(xué)理論，在一段彎曲的血管中，血液施加在外壁的剪切力及壓力大于施加在內(nèi)壁上的剪切力及壓力；同時(shí)，筆直的血管內(nèi)血液較為平緩，而彎曲的血管內(nèi)的血流較為紊亂。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊更容易發(fā)生在低剪切力、低壓力、血流紊亂的區(qū)域［21-22］。原因可能有以下幾點(diǎn)：（1）致動(dòng)脈粥樣硬化因子傾向于被動(dòng)地從壓力高的區(qū)域移動(dòng)到壓力低的區(qū)域，壓力變化越明顯，這些成分的聚集就越顯著；（2）低剪切力可促進(jìn)血管損傷因子的分泌，減少內(nèi)皮細(xì)胞保護(hù)因子的分泌，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和內(nèi)皮細(xì)胞損傷［22］；（3）剪切力低的區(qū)域，血管內(nèi)皮細(xì)胞變圓，排列方式也會(huì)變得無(wú)序［23］，這增加了內(nèi)皮通透性增加；（4）不穩(wěn)定的壓力會(huì)使致動(dòng)脈粥樣硬化成分重新分布并在內(nèi)皮下聚集［22］；（5）小鼠研究表明，主動(dòng)脈弓內(nèi)側(cè)彎紊亂的血流產(chǎn)生通過(guò)yes 相關(guān)蛋白信號(hào)通路促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化［24］。以上因素加速了致動(dòng)脈粥樣硬化成分的沉積、吸收及動(dòng)脈粥樣硬化病變的形成。

本研究的主要局限性是：（1）樣本量較小，需要更多患者來(lái)驗(yàn)證結(jié)論；（2）回顧性研究；（3）所有斑塊都很小，無(wú)法分析斑塊表面纖維帽、斑塊內(nèi)出血、鈣化等形態(tài)學(xué)信息；（4）本研究?jī)H分析了大腦后動(dòng)脈斑塊的分布，與缺血性腦卒中的關(guān)聯(lián)性尚不明確，需要后續(xù)大樣本的隨訪來(lái)確定臨床意義。

綜上，存在完全型后交通動(dòng)脈時(shí)，大腦后動(dòng)脈P2 段的斑塊傾向于分布在內(nèi)側(cè)；無(wú)后交通動(dòng)脈存在時(shí)，大腦后動(dòng)脈的斑塊傾向于分布在上側(cè)。3D HR-VWI 具有提供顱內(nèi)血管壁信息的優(yōu)勢(shì)，利于顱內(nèi)血管病變研究的開(kāi)展。