大腦前動(dòng)脈A1段發(fā)育不良和分叉角度與前交通動(dòng)脈瘤形成的相關(guān)性

王 莉 施 昭 孔 祥 楊 柳 劉 亞 羅 松 張龍江*

(南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金陵醫(yī)院/東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院放射診斷科，南京 210002)

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤在普通人群中發(fā)生率約2%～3%[1]。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂約占自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血的75%～85%[2-3]。計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography，CT)可以發(fā)現(xiàn)幾乎所有的動(dòng)脈瘤破裂[4]。前交通動(dòng)脈復(fù)合體是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤最好發(fā)的部位之一[5-7]，研究[6-7]顯示前交通動(dòng)脈瘤(anterior communicating artery aneurysm，ACoA)占所有顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的25%。越來越多的研究[8-10]關(guān)注ACoA形成的相關(guān)因素，發(fā)現(xiàn)大腦前動(dòng)脈A1段發(fā)育不良與ACoA的發(fā)生密切相關(guān)。推測(cè)可能的原因是，在A1段發(fā)育不良患者中，對(duì)側(cè)A1段血流灌注雙側(cè)大腦前動(dòng)脈區(qū)域，血流通過前交通動(dòng)脈時(shí)壓力增加，血流動(dòng)力學(xué)異常，可能導(dǎo)致動(dòng)脈瘤的形成。還有研究[11-12]顯示分叉角的改變與血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)力的顯著改變相關(guān)，如較小的大腦前動(dòng)脈A1/A2角與ACoA相關(guān)[13-15]，進(jìn)而促使動(dòng)脈瘤形成。然而上述研究[11-15]樣本量較小，動(dòng)脈瘤患者和對(duì)照組性別和年齡存在偏倚。本研究通過設(shè)置年齡和性別匹配的正常對(duì)照組比較前交通動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組A1段發(fā)育不良或缺如的患病率以及患側(cè)大腦前動(dòng)脈分叉角度，進(jìn)一步證實(shí)大腦前動(dòng)脈分叉幾何結(jié)構(gòu)與ACoA形成的相關(guān)性，為預(yù)測(cè)ACoA發(fā)生及指導(dǎo)監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

收集東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院2010年1月至2017年3月期間懷疑顱內(nèi)動(dòng)脈瘤接受了顱腦計(jì)算機(jī)斷層掃描血管成像(computed tomography angiography, CTA)和數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)或手術(shù)確診的ACoA患者為研究對(duì)象。動(dòng)脈瘤組納入標(biāo)準(zhǔn)：診斷為前交通動(dòng)脈分叉部動(dòng)脈瘤。排除標(biāo)準(zhǔn):側(cè)壁和血栓性動(dòng)脈瘤; CTA影像質(zhì)量不佳、不全及圖像無法獲取;煙霧病、血管畸形等影響前循環(huán)血管結(jié)構(gòu);血流動(dòng)力學(xué)失敗。共有272例前交通動(dòng)脈分叉部動(dòng)脈瘤被納入動(dòng)脈瘤組(病例組)?；颊吣挲g22～84歲，平均年齡(54±11)歲，女性占55.15%。根據(jù)前交通動(dòng)脈分叉部動(dòng)脈瘤患者的年齡和性別組間匹配的原則，選取正常對(duì)照組272例。正常對(duì)照組納入標(biāo)準(zhǔn)：行頭顱CTA檢查的正?；颊?。排除標(biāo)準(zhǔn)：前交通動(dòng)脈未開放；前交通動(dòng)脈瘤相對(duì)應(yīng)發(fā)生部位側(cè)A1段缺如；CTA影像質(zhì)量不佳、不全及圖像無法獲取。

1.2 頭顱CTA掃描及設(shè)備參數(shù)

所有顱腦CTA檢查均在西門子雙源64層螺旋CT(Siemens公司，德國(guó))和西門子128層雙源炫速螺旋CT(Siemens公司，德國(guó))進(jìn)行，先做顱腦平掃CT后再進(jìn)行增強(qiáng)CT。掃描參數(shù)：西門子雙源64層CT，管電壓120 kV，參考管電流140～180 mAs，準(zhǔn)直器寬度64 mm×0.6 mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，螺距1.2。西門子128層雙源炫速CT，準(zhǔn)直器寬度128 mm×0.6 mm，管電壓120 kV，參考管電流140～180 mA，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，螺距：1.2。對(duì)比劑采用非離子型對(duì)比劑碘普羅胺(德國(guó)拜耳先靈醫(yī)藥公司，碘含量300 mgI/mL)，經(jīng)肘靜脈注射60 mL，注射流率為4.0 mL/s。采用團(tuán)注示蹤技術(shù)觸發(fā)CT掃描，將興趣區(qū)放置在頸內(nèi)動(dòng)脈近端，當(dāng)CT值達(dá)到100 HU閾值3 s后開始圖像采集，采集時(shí)間3～5 s。

1.3 頭顱CTA血管重組和Willis前環(huán)變異構(gòu)型

所有的頭顱血管重組圖像在西門子后處理工作站(Siemens公司，德國(guó))的Neuro DSA application中完成去骨操作，得出容積再現(xiàn)圖像，測(cè)動(dòng)脈瘤組患者動(dòng)脈瘤體的最大徑。Willis前環(huán)A1段的變異最常見的是發(fā)育不良或缺如，由一位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師評(píng)估動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組A1段發(fā)育情況：分為標(biāo)準(zhǔn)均衡型、發(fā)育不良型和缺如型。大腦前動(dòng)脈A1段發(fā)育不良定義：直徑≤對(duì)側(cè)A1段直徑的50%[12]。A1段發(fā)育正常稱為完整Willis前環(huán)，A1段發(fā)育不良或缺如稱為不完整Willis前環(huán)。Willis前環(huán)的不同構(gòu)型如圖1。

圖1 Willis前環(huán)3種不同構(gòu)型示意圖

1.4 大腦前動(dòng)脈分叉角度測(cè)量

從后處理工作站導(dǎo)出薄層去骨圖像，至Mimics軟件(Version 16.0)確定前交通動(dòng)脈瘤的具體位置后，由一位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師對(duì)動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組分別進(jìn)行大腦前動(dòng)脈分叉部角度測(cè)量。測(cè)量的患側(cè)角度包括：A1段與前交通動(dòng)脈(anterior communicating artery，Acom)之間(A1/Acom)、A2段與Acom之間(A2/Acom)以及A1與A2段之間(A1/A2)形成的夾角。A2/Acom分叉角測(cè)量是根據(jù)A1遠(yuǎn)側(cè)分叉端中心點(diǎn)分別連至A2段和Acom中心軸所構(gòu)成的夾角。A1/Acom角和A1/A2角以類似方式測(cè)量[16]。根據(jù)動(dòng)脈瘤所在的分叉部位，用同樣方法測(cè)量正常對(duì)照組病例的角度(圖2)。

圖2 動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組分叉角度測(cè)量示意圖

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組對(duì)象基本特征分析

動(dòng)脈瘤發(fā)生在前交通動(dòng)脈左分叉部193例，占70.96%，發(fā)生在右分叉部79例，占29.04%。252 例(92.65%)前交通動(dòng)脈瘤破裂并發(fā)蛛網(wǎng)膜下腔出血，動(dòng)脈瘤中位最大徑為4.54(3.64,6.01)mm。

2.2 A1段發(fā)育特征與前交通動(dòng)脈瘤的關(guān)系

在動(dòng)脈瘤組中A1段發(fā)育不良或缺如病例229例，占84.19%，其中位于患側(cè)對(duì)側(cè)的A1段發(fā)育不良或缺如病例223例，而患側(cè)A1段發(fā)育不良的病例僅有6例，未見A1段缺如。在對(duì)照組中A1段發(fā)育不良或缺如的病例126例，A1段發(fā)育正常的則占53.68%。動(dòng)脈瘤組A1段發(fā)育不良或缺如的比例明顯高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，詳見表1。

表1 動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組患者的A1段發(fā)育特征

2.3 大腦前動(dòng)脈分叉角度前交通動(dòng)脈瘤的關(guān)系

動(dòng)脈瘤組患側(cè)A2/Acom角度125.01(108.89,144.55)°，大于對(duì)照組的101.44(91.30,115.17)°，A1/A2角度小于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。動(dòng)脈瘤組患側(cè)A1/Acom角度小于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.05)，詳見表2。

表2 動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組A1分叉角度評(píng)估

2.4 A1段發(fā)育特征及大腦前動(dòng)脈分叉角度與前交通動(dòng)脈瘤的關(guān)系的多因素分析

多因素Logistic回歸分析顯示，A1段發(fā)育不良(OR=3.27，P<0.001)、A1段缺如(OR=12.634，P<0.001)及A2/Acom分叉角(OR=1.026，P<0.001)與前交通動(dòng)脈瘤有關(guān)系(表3)。

表3 預(yù)測(cè)AcoA形成的邏輯回歸分析結(jié)果

3 討論

本研究通過前交通動(dòng)脈瘤組與性別和年齡組間匹配正常對(duì)照組的比較研究發(fā)現(xiàn)，Willis前環(huán)中對(duì)側(cè)A1段發(fā)育不良或缺如、較寬的A2/Acom分叉角、較小的A1/A2和A1/Acom分叉角與前交通動(dòng)脈分叉部動(dòng)脈瘤的形成有關(guān)，且A1段發(fā)育不良或缺如及A2/Acom分叉角是前交通動(dòng)脈瘤形成的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)因子。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于設(shè)定了正常對(duì)照組患者的年齡和性別與動(dòng)脈瘤組相同，排除了對(duì)照組年齡和性別偏移對(duì)本研究的影響。

大腦前動(dòng)脈A1段發(fā)育不良是一種常見的解剖變異，常出現(xiàn)在前交通動(dòng)脈瘤患者中，A1段直徑≤對(duì)側(cè)A1段直徑的50%定義為A1段發(fā)育不良[16-19]。本研究比較了A1段發(fā)育不良或缺如在年齡和性別匹配的前交通動(dòng)脈瘤組和對(duì)照組中的發(fā)生率，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤組發(fā)生率明顯高于對(duì)照組，且動(dòng)脈瘤組A1段發(fā)育不良或缺如大部分發(fā)生在對(duì)側(cè)，同側(cè)僅占2.21%。研究[8,17,19]結(jié)果表明前交通動(dòng)脈瘤患者中A1段發(fā)育不良的發(fā)生率從24%到90%不等。Cornelissen等[19]對(duì)完整和不完整Willis環(huán)患者的流動(dòng)和速度波形研究表明對(duì)側(cè)A1缺如或發(fā)育不良的A1節(jié)段的血流速度較高，這可能會(huì)導(dǎo)致前交通動(dòng)脈復(fù)合體動(dòng)脈瘤的形成。本研究結(jié)果與以往研究[17-19]結(jié)果一致?？赡艿脑蚴?，在A1段發(fā)育不良或缺如的患者中，對(duì)側(cè)A1血流灌注雙側(cè)大腦前動(dòng)脈區(qū)域，血流通過前交通動(dòng)脈時(shí)血流動(dòng)力學(xué)壓力增加，從而促進(jìn)前交通動(dòng)脈瘤的發(fā)生。

正常大腦動(dòng)脈分叉的存在是為了維持血管壁剪切應(yīng)力和其他血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)力在最佳水平以減少能量損失[20]。然而，主動(dòng)脈瘤動(dòng)脈分叉處，負(fù)責(zé)控制動(dòng)態(tài)血管調(diào)節(jié)過程的潛在機(jī)制被破壞[21]。動(dòng)脈分叉的幾何形狀，包括動(dòng)脈角度和血管直徑，與導(dǎo)致動(dòng)脈瘤發(fā)生和發(fā)展的血流動(dòng)力學(xué)變化有關(guān)。研究[12,14]報(bào)道血管分叉處的血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)力在動(dòng)脈瘤形成中起著重要作用，分叉角的改變與血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)力的顯著改變相關(guān)。本研究評(píng)估了272例前交通動(dòng)脈分叉部動(dòng)脈瘤和272例對(duì)照，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤組患側(cè)A2/Acom角度明顯大于對(duì)照組，A1/A2角度明顯小于對(duì)照組，A1/Acom角度小于對(duì)照組，這與以往的一些研究[14-15]結(jié)果一致。Zhang等[14]在多變量分析中，A2/Acom角度與ACoA顯著相關(guān)。Ye等[13]研究證實(shí)前交通動(dòng)脈瘤組平均A1/A2角明顯小于非前交通動(dòng)脈瘤組。Zhang等[15]通過對(duì)前交通動(dòng)脈瘤組與非前交通動(dòng)脈瘤組和無動(dòng)脈瘤組比較亦顯示前交通動(dòng)脈瘤組有較小的A1/A2角和較大的A2/Acom角。該研究結(jié)果顯示年齡和Acom/A2角之間具有顯著的線性相關(guān)性，這提示老年人大腦前動(dòng)脈分叉角較寬(Acom/A2)，即隨著年齡的增長(zhǎng)，動(dòng)脈分叉角(Acom/A2)變大，引起血流動(dòng)力學(xué)改變，從而引發(fā)動(dòng)脈瘤形成。本研究首次設(shè)定了正常對(duì)照組的年齡和性別與動(dòng)脈瘤組相同，排除對(duì)照組年齡和性別偏移對(duì)研究造成的影響，進(jìn)一步證實(shí)了上述影響因素的存在。

本研究結(jié)果顯示更大的大腦前動(dòng)脈Acom/A2角、更小的A1/A2角更可能引起前交通動(dòng)脈瘤，表明血流對(duì)大腦前動(dòng)脈的影響隨著上述分叉角的變化而增大，導(dǎo)致動(dòng)脈壁動(dòng)脈瘤樣擴(kuò)張，增加動(dòng)脈瘤形成風(fēng)險(xiǎn)。動(dòng)脈分叉尖由一窄束密集堆積的膠原纖維覆蓋在分叉內(nèi)側(cè)墊層，保護(hù)分叉頂端免受血流動(dòng)力學(xué)的影響，并提供該區(qū)域的強(qiáng)度和剛度[21-22]。隨著Acom/A2分叉角增大，分叉頂點(diǎn)處血流動(dòng)力學(xué)應(yīng)力的增加和流動(dòng)沖擊區(qū)的擴(kuò)大，可能對(duì)膠原纖維保護(hù)區(qū)域以外的血管頂壁造成更大損傷，導(dǎo)致與內(nèi)側(cè)墊塊相鄰的無保護(hù)區(qū)域前交通動(dòng)脈瘤的發(fā)生和發(fā)展。此外，分叉角還影響分叉頂點(diǎn)附近的流動(dòng)方向和渦流的形成。Acom/A2分叉角縮小對(duì)層流干擾最小，分叉角越大，渦流越大，這意味著更大的Acom/A2分叉角可以促進(jìn)血液流動(dòng)產(chǎn)生更大的渦流橫跨撞擊點(diǎn)，導(dǎo)致血管壁損傷，動(dòng)脈壁隆起形成動(dòng)脈瘤。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究為橫斷面回顧性研究，缺少前瞻性研究設(shè)計(jì)對(duì)本研究結(jié)果的驗(yàn)證。其次，正常對(duì)照組的選擇是根據(jù)病例報(bào)告結(jié)論篩選的，存在潛在的選擇偏倚。最后，較大動(dòng)脈瘤對(duì)分叉角有一定影響。

總之，本研究表明前交通動(dòng)脈瘤與A1段發(fā)育不良或缺如(尤其對(duì)側(cè))、較大的A2/Acom分叉角、較小的A1/A2和A1/Acom分叉角相關(guān)，且A1段發(fā)育不良或缺如及A2/Acom分叉角是前交通動(dòng)脈瘤形成的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)因子。建議臨床上應(yīng)該對(duì)A1段發(fā)育不良或缺如和/或具有較寬大腦前動(dòng)脈分叉角(A2/Acom)的患者進(jìn)行定期隨訪，以便早期發(fā)現(xiàn)前交通動(dòng)脈瘤的形成。