初級側支循環對腦血流自動調節功能的影響

郭珍妮，孫欣，劉嘉，孫惠杰，趙英凱，馬虹印，徐保峰，王鐘秀，李超，顏秀麗，周宏偉，張鵬，靳航，楊弋（翻譯：王焱）

初級側支包括ACoA和PCoA，它們對于維持穩定的腦血流灌注至關重要，若出現解剖變異則會使機體在一定條件下難以維持足夠的供血。之前有研究報道了ACoA和PCoA對腦血流動力學的影響[1-5]。例如，M. Kluytmans等[1]發現在單側ICA閉塞的患者中，經ACoA側支血流的存在是腦血流動力學保持穩定的標志，而無Willis環則提示腦灌注可能惡化。除直接調節腦血流動力學外，ACoA和PCoA對維持腦血流動力學穩定的內在能力的影響也有待于進一步研究。

腦血流自動調節功能不僅能調節腦血流動力學，還能預測一些神經系統疾病的發生和預后，如腦血管疾病、AD和卵圓孔未閉[6-9]。既往研究表明，側支循環可能會影響腦血流自動調節功能[10-12]。但ACoA和PCoA對腦血流自動調節功能的影響程度尚不清楚。從定性和定量兩方面評估側支循環對腦血流自動調節功能的影響能夠幫助臨床進一步了解腦血管的特性，并指導臨床選擇合適的治療策略來改善腦血流動力學。這對存在大動脈狹窄的卒中患者的管理和二級預防尤其重要。

綜上，本研究選擇在吉林大學白求恩第一醫院治療的存在大動脈狹窄/閉塞的卒中患者，觀察其ACoA和PCoA開放是否對dCA有影響。結果發現，ACoA和PCoA的開放與受累腦動脈dCA功能的保留有關，從而為ACoA和PCoA在維持腦血流動力學中的重要作用提供了直接證據。

1 研究對象與方法

本研究的設計方案得到了吉林大學第一醫院倫理委員會的批準。研究使用的數據來自神經內科dCA數據庫。所有受試者都簽署了知情同意書。

1.1 研究對象 研究選擇2014年9月-2017年7月同時接受了dCA評估和DSA檢查的非急性缺血性卒中患者。納入標準：基于2名神經科醫師對患者進行的DSA檢查結果的判讀，確診為孤立的BA和（或）雙側VA嚴重狹窄/閉塞（組1）；孤立的單側ICA嚴重狹窄/閉塞（組2）。排除標準：①缺血性卒中急性期（發病＜15 d）；②接受了溶栓、介入或外科治療；③患有其他神經系統疾病（如動脈瘤、顱內腫瘤和腦外傷等）。根據ACoA或PCoA是否存在，將各組患者進一步分為幾個亞組。各亞組的詳細分組如表1。

組1A和組1B：①BA和（或）雙側VA嚴重狹窄或閉塞；②無ICA、MCA、ACA狹窄/閉塞；③有/無ACoA；④通過雙側PCoAs從前循環向后循環供血（組1A，圖1A）；⑤無雙側PCoAs（組1B，圖1B）。

組2A：①單側ICA嚴重狹窄或閉塞；②無ACoA；③無BA和（或）VA狹窄/閉塞；④經患側PCoA向前循環供血（圖2A）。

組2B：①單側ICA嚴重狹窄或閉塞；②無PCoAs；③無BA和（或）VA狹窄/閉塞；④通過ACoA從健側向患側供血（圖2B）。

組2C：①單側ICA嚴重狹窄或閉塞；②無BA和（或）VA狹窄/閉塞；③無ACoA和PCoA（圖2C）。

1.2 研究方法

1.2.1 動態腦血流自動調節監測 對于BA和（或）雙側VA的狹窄/閉塞的患者，對雙側MCA和雙側PCA均進行dCA監測。對于ICA狹窄/閉塞患者，僅對雙側MCA進行dCA監測。

監測方法與以往的研究相同[6，13]。將經顱多普勒超聲（MultiDop X2、DWL、Sipplingen）探頭置于雙側前顳區，在45～60 mm深度無創地記錄MCA的連續血流速度，在60～70 mm深度記錄雙側PCA的連續血流速度。采用無創手指血壓監測儀同步監測受試者中指的實時血壓，連續記錄5～10 min，存儲所得的數據以進行后續的dCA分析。

表1 各組的基線資料、相位差和增益比較

圖1 模擬解剖圖及組1A和1B的DSA典型圖像

1.2.2 動態腦血流自動調節數據分析 將連續動脈血壓測量裝置的模擬信號輸出到經顱多普勒超聲的A/D轉換器上，以實現數字化動脈血壓和腦血流速度的同步記錄。借助Matlab軟件（MathWorks，Natick，MA，USA）對采集的數據進行分析[6，13]。通過傳遞函數分析評估動脈血壓的自發波動與雙側MCA血流速率/雙側PCA血流速率之間的關系[14]。按照60 s的時間窗與30 s的重疊期將每一次記錄的動脈血壓和雙側動脈血流速率劃分為若干數據節段。每一段數據用以下公式進行傳遞函數分析：

相位差φ（f）的計算公式為：

由于既往研究表明自動調節參數在低頻

圖2 模擬解剖圖和組2A、組2B、組2C的DSA典型圖像

1.3 統計學處理 采用SPSS 17.0（SPSS，IBM，West Grove，PA，USA）統計軟件對所有數據進行統計學分析。符合正態分布的連續型變量用（）表示，采用獨立樣本t檢驗進行組間比較。離散變量用絕對值（百分比）表示，采用卡方檢驗和Fisher精確檢驗法進行分析。P＜0.05表示差異具有統計學意義。帶（0.06～0.12 Hz）最有意義[15-16]，所以選擇0.06～0.12 Hz頻域范圍內的相位差和相關函數來評估dCA功能。將0.4作為動脈血壓和腦血流速率線性關系的下限，僅將相關函數＞0.4的數據納入后續的傳遞函數分析[17]。

2 結果

2.1 基線資料 本研究共選擇231例同時接受了dCA和DSA檢查的非急性缺血性卒中患者。多數患者合并有多發性腦血管狹窄，因此被排除在外。最終納入了51例患者，其中組1為21例，組2為30例。組1A為11例；組1B為10例；組2A為9例；組2B為10例；組2C為11例。

組1A和組1B，組2A、組2B和2C組的年齡、性別、平均動脈壓均無顯著性差異（表1）。

2.2 PCoAs對孤立BA和（或）雙側VA嚴重狹窄/閉塞患者dCA的保護作用 在組1BA和（或）雙側VA嚴重狹窄/閉塞的患者中，組1A（存在PCoAs）右側PCA的相位差明顯高于組1B（無PCoAs，P=0.045，圖3A、圖3B）。組1A左側PCA的相位差有高于組1B的趨勢，但P值無統計學意義（P=0.097，圖3C）。

相反的，組1A雙側MCA的相位差均顯著低于組1B（右：P=0.001；左：P=0.014；圖3C和表1）。組1A與組1B在PCA和MCA的增益均無顯著差異。

2.3 ACoA或PCoA對孤立性單側ICA嚴重狹窄/閉塞患者dCA的保護作用 在組2孤立性單側ICA重度狹窄/閉塞的患者中，組2A（存在PCoA，無ACoA）患側MCA的相位差低于組2B（存在ACoA，無PCoA，P=0.275），但高于組2C（無ACoA和PCoA，P=0.403），但差異均無統計學意義。

組2B患側MCA的相位差顯著高于組2C（P=0.011，圖4和表1）。各組健側MCA的相位差值無明顯差異。各組增益值無顯著性差異。

3 討論

本研究通過對后循環動脈和單側ICA嚴重狹窄/閉塞的非急性卒中患者進行dCA和DSA檢查發現，ACoA/PCoA開放的患者似乎可以通過側支循環血流代償缺血區dCA。這一發現提示ACoA/PCoA開放在dCA調控中起到重要的作用。

圖3 組1中各亞組的動態腦血流自動調節參數

圖4 組2中各亞組的動態腦血流自動調節參數

dCA反映了腦血管系統維持自身穩定血供的固有能力，它是評價腦血流動力學的一個重要指標[10]。從病理生理學機制來說，供血不足使動脈狹窄/閉塞下游供血區域的灌注壓降低，下游小動脈擴張，從而導致dCA受損[10]。在本研究中，在BA和（或）雙側VA嚴重狹窄/閉塞的患者中，存在PCoA的患者，其PCA的dCA顯著高于無PCoA的患者。這可能是由于部分血流從前循環通過PCoA流至后循環，從而代償后循環受損的dCA。然而，這一代償也可能導致前循環的血供相對不足，MCA及其分支通過擴張使血流得到代償，故使該部分患者MCA的dCA降低，正如結果所示，PCoA存在時同側MCA的dCA下降。在單側ICA嚴重狹窄或閉塞的患者中，ACoA開放的患者患側MCA的dCA明顯好于ACoA未開放的患者，這一發現符合健側通過ACoA對患側進行代償的理論。M. Kluytmans等[1]發現，在單側ICA閉塞患者中，ACoA側支開放是血流動力學穩定的標志。本研究的發現支持這一結果，同樣也支持Reinhard M等[10，12]的研究結果。他們發現在嚴重單側ICA狹窄/閉塞的患者中，患側的dCA功能與健側無顯著性差異。所有這些研究均表明ACoA在調控dCA方面發揮了重要作用。此外，在組2患者中，與PCoA未開放的患者相比，PCoA開放患者的dCA有較好的趨勢，但可能是患者例數較少的緣故，這一差異沒有統計學意義，這種現象可能是由于后循環血流通過PCoA向前循環代償所致。值得注意的是，隨著三維計算機建模技術的發展，也有其他的研究團隊發現了Wills環潛在的對腦血流自動調節重要作用[11，18]。

雖然并非每個患者都具有完整的初級側支循環，但本研究同樣表明在缺血期間，前/后交通動脈在維持腦灌注方面發揮著重要作用[19-20]。

本研究提示前/后交通動脈可以影響腦血流自動調節功能，進而影響缺血性卒中的發生和預后。此外，本研究的結果有助于理解不同交通動脈類型患者的腦血流動力學特點。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究為回顧性研究。雖然排除了急性期卒中的患者，但是不同患者的發病時間仍然存在較大差異，從15 d到2個月不等。因此，不能完全排除卒中病程對于結果的可能影響。其次，由于本次研究的研究樣本量相對較小，研究結果的統計學效力有限，這也可能是幾個亞組之間的差異沒有達到統計學意義的原因。最后，本研究為單中心研究。因此，本研究的結果在多大程度上可以推廣到其他不同或更廣泛的患者群體，尚不得而知。

4 結論

本研究表明，ACoA/PCoA的開放對嚴重狹窄和（或）閉塞動脈的dCA具有代償作用，提示ACoA/PCoA的存在對dCA具有重要的保護作用。