顱內動脈瘤破裂風險評估的研究進展

李茂桐，劉秀娟，劉 佳，安子晨，肖喜剛

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院CT室，哈爾濱 150001)

顱內動脈瘤是由于顱內動脈血管壁的破壞或局部先天缺陷導致局部內腔異常擴大而形成的瘤樣突起，是一個不穩定因素，一旦顱內動脈瘤發生破裂，就會發生蛛網膜下腔出血[1- 2]。顱內動脈瘤是造成自發性蛛網膜下腔出血的主要病因，占70%～85%，在腦血管意外中，僅次于腦血栓和高血壓腦出血，位居第三[3- 4]。所以，顱內動脈瘤的預防、檢查和治療一直是研究熱點。近年來，CT、磁共振成像等醫學影像學方法飛速發展，在評估顱內動脈瘤破裂風險中發揮重要作用。顱內動脈瘤破裂的后果非常嚴重，腦外科手術和介入治療也存在一定風險，全面評估未破裂動脈瘤的破裂風險對于指導未破裂動脈瘤的治療具有重要意義[5]。然而，對未破裂動脈瘤是否需手術治療及手術時機的選擇一直存在爭議[6]。評估顱內動脈瘤破裂風險的危險因素，是指導臨床合理選擇手術時機、防止動脈瘤破裂出血，降低死亡率與致殘率的關鍵。眾多研究表明，顱內動脈瘤的形態學參數、血流動力學、血管壁內炎癥水平以及年齡、性別和高血壓等臨床等因素與顱內動脈瘤破裂的風險有關[7- 9]。現對顱內動脈瘤破裂風險評估的研究進展進行綜述。

1 顱內動脈瘤的形態學特點與破裂的關系

1.1顱內動脈瘤大小 國際未破裂顱內動脈瘤研究協會關于未破裂的顱內動脈瘤自然病史、臨床結果，以及手術和血管內治療的風險的研究顯示[10- 11]，動脈瘤瘤體直徑<7 mm時易破裂，破裂風險隨瘤體直徑增長而增加，當直徑在7～12 mm時，破裂風險比直徑<7 mm的顱內動脈瘤高3.3倍，直徑>12 mm時，破裂風險比直徑<7 mm的顱內動脈瘤高17倍；既往無蛛網膜下腔出血病史的患者，前循環上直徑<7 mm的動脈瘤在5年內破裂率為0%[9]。但也有研究表明小動脈瘤(<5 mm)更容易發生破裂出血，Kim等[12]收集的791例患者中有384例直徑<5 mm的動脈瘤發生破裂，占48.5%。Sonobe等[13]對374例患者448個未破裂動脈瘤(直徑<5 mm)，平均隨訪41個月，發現患者年齡<50歲、有高血壓病史、伴隨多發動脈瘤，4 mm≤直徑<5 mm，動脈瘤的破裂概率較大。

Abboud等[14]回顧性分析180例蛛網膜下腔出血的患者的病例資料，共215個動脈瘤，其中瘤體直徑<7 mm的動脈瘤有121個，達到56.3%，直徑≥7 mm的動脈瘤為94個，占43.7%，在破裂的動脈瘤中，<7 mm的比例更高。Abboud團隊的這一研究結果顯然與國際未破裂顱內動脈瘤研究協會的研究結果不符，但許多相關文獻與Abboud團隊的研究結果相似，認為瘤體直徑<7 mm的動脈瘤存在較高的破裂風險[12- 14]。Sonobe等[13]認為國際未破裂顱內動脈瘤研究協會數據與日常臨床實踐中觀察到的破裂動脈瘤的大小存在差異，并通過研究發現，直徑<5 mm的動脈瘤也存在較大破裂風險。可見，顱內動脈瘤大小與破裂風險的關系仍無統一的論斷，動脈瘤的大小對動脈瘤破裂風險的預測是否有參考價值仍不明確[11,15- 17]。

1.2顱內動脈瘤形狀 顱內動脈瘤的形狀也與動脈瘤的破裂有關[18]。縱橫比(動脈瘤高度與動脈瘤頸直徑的比值)是反映動脈瘤形狀的常用參數。已有較多研究結果表明縱橫比的重要性，但尚未確定縱橫比的閾值[19- 22]。而尺寸比(size ratio/SR)(動脈瘤的最大高度與載瘤動脈平均直徑的比值)則相對更有意義。Dhar等[23]對45例顱內動脈瘤患者(25例未破裂，20例破裂)的SR進行相關研究，認為SR是評估動脈瘤破裂風險的重要參數，破裂的動脈瘤中有77%的SR>2.05，而83%的未破裂動脈瘤的SR<2.05。將2.05設定為尺寸比的閾值，得出該閾值的靈敏度和特異度分別為75%和84%。因此尺寸比>2.05數值的量化指標為今后顱內動脈瘤破裂風險的預測提供了很好的評估閾值[24- 27]。

形狀參數、波動指數、非球形指數和橢圓度指數等三維參數也用于評估動脈瘤的破裂風險，這些三維參數計算相對復雜，可能比縱橫比、尺寸比等低維度參數對預測動脈瘤的破裂風險具有更高價值。但目前對這些復雜的三維參數研究尚不完善，科研數據不足、實驗結果不統一等問題明顯存在，在評估預測動脈瘤破裂風險的價值也有待進一步驗證[25- 27]。

1.3顱內動脈瘤位置 顱內動脈瘤的位置與破裂風險關系密切。邢國祥等[28]回顧分析698例顱內動脈瘤患者病例資料發現，顱內的各種位置的動脈瘤均可以發生破裂，以后交通動脈動脈瘤的破裂為參照，前交通動脈動脈瘤發生破裂的相對危險度為7.35%，而眼動脈段和頸內動脈硬膜外段的危險度僅為15%和2%，由此可見，顱內動脈瘤因發生部位的不同，破裂的發生風險也有所改變。因此，動脈瘤所處位置與破裂風險關系密切。

Korja等[29]回顧性分析近2 000例(61%為女性)動脈瘤破裂患者發現，破裂動脈瘤的好發部位有4個，分別為大腦中部(32%)、前交通(32%)、后交通(14%)和動脈周圍動脈(5%)。Park等[30]回顧性分析發現，927例顱內動脈瘤患者中有182例患者發生顱內動脈瘤的破裂，其中，靠近蝶骨嵴部位發生的破裂次數較多，動脈瘤易發生于蝶骨嵴部位的現象稱為蝶骨嵴近端征象。

2 顱內動脈瘤的血流動力學與破裂風險的關系

研究人員通過制造血管模型，模擬瘤內血流情況發現，血流動力學在評估顱內動脈瘤破裂風險方面發揮重要作用，這些血流動力學指標的相互作用非常復雜，且仍未完全清楚[31- 34]。

2.1流入射流 流入射流即血管中的血液經過載瘤動脈口進入動脈瘤內時，產生較高流速的血流。大部分破裂動脈瘤的特征是集中性流入射流，而擴散性流入射流現象多發生于未破裂的動脈瘤中[34- 36]。研究表明，集中性流入射流相比擴散性流入射流對動脈瘤壁的沖擊力更強，從而引起動脈瘤破裂；流體動力學模型證明，流入較多可能與動脈瘤破裂的風險相關，但尚未得出具體的動脈內流速或流量數值[9,34]。

Futami等[37]定量評估了患者的流入血流動力學，比較了流入速度比(載體動脈中最大流入速度除以最大流量)和流量比(載體動脈中最大流入率除以最大流量)等流入血流動力學參數，研究結果闡明載瘤動脈內的流速與動脈瘤的破裂風險成正比。

研究表明，流入射流較高可能與動脈瘤破裂的風險有關[38]，但目前還沒有較準確的動脈內流速或流量的定量分析方法。

2.2壁面剪應力(wall shear stress，WSS) 顱內動脈瘤的管壁受到內部血液流動的沖擊產生兩個作用力：血液流動垂直血管壁方向產生的沖擊力即壁壓力和血流流動方向平行于血管壁產生的黏性摩擦力即WSS。在WSS值極低的區域，易發生顱內動脈瘤囊泡，而且該區域的流入射流通常較低，血流與載瘤動脈內的流動方向相反。一旦動脈瘤囊泡形成，動脈瘤內的WSS將降低，并開始產生逆循環渦旋。血流在WSS低值區域更容易損傷動脈瘤壁而導致破裂。動脈瘤上突起的囊泡之所以會增加動脈瘤破裂率是因為突起的囊泡的壁比周圍的動脈瘤壁更薄，并且囊泡的存在會改變局部血流動力學[39- 41]。Russell等[42]對27個顱內動脈瘤模型的研究發現，有24個動脈瘤上的囊泡內的WSS比動脈瘤壁的WSS更低；在囊泡形成后，動脈瘤壁的WSS平均降低73%，顯著低于附近血管，與其他研究結果相符[37]。

目前血流動力學在評估動脈瘤的破裂風險中的作用尚不完全清楚，相關研究尚不完善，并且眾多的研究結果之間存在分歧。Meng等[43]認為，之所以存在較高的WSS與顱內動脈瘤的破裂風險相關和較低的WSS與顱內動脈瘤的破裂風險相關兩種觀點，是因為動脈瘤有著復雜性的病理生理學特性。經過實驗研究Meng等[43]提出較高或較低的WSS均可以使顱內動脈瘤發生破裂。所以，目前在顱內動脈瘤血流動力學方面的研究，尚不能形成一套全面可靠的破裂風險分級[44]。

3 顱內動脈瘤壁內炎癥水平

顱內動脈瘤壁內炎癥也是引發動脈瘤破裂的因素之一。納米氧化鐵、髓過氧化物酶增強核磁共振成像技術就可以用于檢測顱內動脈瘤壁內是否有炎癥，并且可以判斷動脈瘤壁內炎癥的嚴重程度，以及根據影像學表現研究和判斷顱內動脈瘤壁內的炎癥程度與動脈瘤破裂之間的相關性，相關研究發現顱內動脈瘤壁內的炎癥嚴重程度與顱內動脈瘤破裂率呈正相關[45]。

Hasan等[46]利用納米氧化鐵核磁共振技術，采用兩種實驗方案來研究顱內動脈瘤壁內炎癥程度與顱內動脈瘤破裂率的相關性。方案A是通過患者肘靜脈輸注2.5 mg/kg的納米氧化亞鐵并在實驗當天和第2天成像；方案B是通過患者肘靜脈輸注5 mg/kg的納米氧化亞鐵并在實驗當天和第3天成像。方案A中，半數動脈瘤壁中的納米氧化亞鐵信號發生變化，而方案B中為78%(7/9)。實驗證明，方案B中所用的條件為動脈瘤壁內巨噬細胞成像的最佳劑量和時間，影像學出現顯著變化的患者發生動脈瘤破裂出血的風險更高，影像學變化的過程反映了巨噬細胞浸潤產生炎癥反應的過程，炎癥反應逐漸加重，動脈瘤的破裂風險隨之增加。這一研究結果證明了炎癥程度與動脈瘤破裂之間存在一定的相關性，但也需要進一步的研究來完善補充。

髓過氧化物酶是近來應用于分子影像技術的標志物[47- 48]。Gounis等[47]根據炎癥細胞能夠延遲造影劑攝取的原理，通過動物實驗研究發現，動脈瘤壁內存在炎癥細胞時，注射髓過氧化物酶后動脈瘤壁的磁共振圖像呈持續高信號，高信號持續時間越長，說明炎癥越重，動脈瘤破裂的風險也就越高。但該實驗目前僅應用于動物實驗，未來有望應用于人類，以更好地預測炎癥和動脈瘤破裂風險的關系。

目前初步證實顱內動脈瘤壁內的炎癥環境與破裂風險相關，即顱內動脈瘤壁內炎癥越嚴重，顱內動脈瘤的破裂風險越大。目前，納米氧化鐵增強磁共振成像技術及髓過氧化物酶分子成像方法仍處于初級研究階段，所得出的結論也相對不夠成熟與完善，但仍從分子影像學層面上為評估預測動脈瘤的破裂風險提供了一定的參考。

4 顱內動脈瘤破裂的臨床危險因素

一些患者相關臨床因素也與顱內動脈瘤破裂有關。魏長寶[49]研究表明，年齡和性別、高血壓和吸煙史、女性絕經史與動脈瘤破裂風險高有關，冠心病和糖尿病與動脈瘤破裂的相關性不大：60歲以上顱內動脈瘤患者破裂風險相對增高；女性患者動脈瘤破裂風險高于男性；且隨著年齡的增加，女性占比有增高的趨勢。這主要與女性體內的激素水平變化相關。女性體內雌激素會在絕經后或年齡增長后明顯下降，進而降低組織內的膠原蛋白水平，增加血管脆性，故絕經女性、較晚生育的女性顱內動脈瘤破裂的發生率更高。

另外，吸煙和高血壓也易引起顱內動脈瘤發生破裂。煙草中含有多種有害成分，主要是煙草燃燒后產生的尼古丁和一氧化碳。尼古丁使體內脂質代謝紊亂，高密度脂蛋白膽固醇水平下降，低密度脂蛋白膽固醇水平升高，血漿中抗氧化劑水平下降，使得脂質氧化膽固醇等物質在動脈壁內膜上堆積。一氧化碳會使血管內皮細胞缺氧，造成動脈壁壞死，瘤壁形成慢性炎癥，血管壁順應性減低，進而導致顱內動脈瘤的破裂出血，張照龍等[5]認為吸煙與顱內動脈瘤破裂之間密切相關。該研究將病例分為當前吸煙組和當前不吸煙組，當前不吸煙組包括曾吸煙者和不吸煙者。并得出當前吸煙組相對當前不吸煙組的相對危險度為2.4(95%CI1.8～3.4)；侯魁元等[50]研究發現，高血壓很可能是動脈瘤破裂的重要因素，認為動脈瘤更易于破裂可能與長期高血壓導致瘤壁硬化及血管內皮細胞釋放一系列內皮收縮因子失衡有關。

年齡、高血壓和吸煙史等易導致顱內動脈瘤破裂。因此在臨床治療過程中，應全面了解顱內動脈瘤患者相關危險因素，以選擇合理的醫療措施。

5 小 結

顱內動脈瘤的破裂風險與動脈瘤的形態學、血流動力學、血管壁內炎癥水平和患者的臨床因素相關。在形態學方面影響顱內動脈瘤破裂風險的因素有動脈瘤的大小、形狀和位置。在血流動力學方面影響顱內動脈瘤破裂風險的因素有血管內的流入射流和WSS。在炎癥水平方面影響顱內動脈瘤破裂風險的因素是管壁內的炎癥程度。在患者的臨床因素方面影響顱內動脈瘤破裂風險的因素有患者的年齡和性別、高血壓和吸煙史、女性絕經史。其中大多數的研究成果已經得證實，三維形態學參數、血流動力學參數等還需要進一步的研究。