椎動脈優勢的后循環血流動力學變化與后循環腦梗死關系的研究

李向南綜述，陳曉虹，郭 蓉審校

隨著醫學影像技術的進步，近年來有關椎動脈優勢的研究報道逐年增多，文獻報道其發生率為11.6%～26.5%[1]。兩側椎動脈變異較大，直徑不等，當一側椎動脈直徑明顯大于對側椎動脈，整個非優勢側椎動脈全程均勻纖細或兩側椎動脈直徑相當，而一側椎動脈與基底動脈的連接更加直接，這種現象被稱為椎動脈優勢(vertebral artery dominance，VAD)[2,3]，這種雙側椎動脈不對稱又可引申出許多定義，如椎動脈發育不全(vertebral artery hypoplasia，VAH)[4]。研究表明，VAD、椎動脈起源、起點和走行變異，以及基底動脈彎曲等可以引起后循環的血流動力學變化，促進后循環梗死的發生[5,6]。經顱多普勒超聲(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)為顱內和顱外動脈的無創檢查手段，可以對后循環血流情況進行評價和量化，近年來，已在腦血管血流動力學評估與監測方面被廣泛應用，這將有助于進一步了解PCI的病理生理過程。

1 VAD的流行病學

血管造影和尸體解剖發現，雙側椎動脈管徑相同者僅占6%～26%，左側椎動脈直徑明顯較右側粗[5,6]。50%的人存在VAD[1]，Hong[7]的研究認為，在健康人群中左側VAD的比例在60%～70%之間。Perez-Carrillo[1]等人發現，左側椎動脈優勢約占50%、右側約占25%。不同研究結果存在的差異可能與椎動脈優勢檢測方法以及研究對象選取不同有關。胚胎形成(起源)學說[8]及Orlandini[9]等人的優勢理論均認為左側椎動脈更容易成為優勢側椎動脈，Willis環的左側血管比右側血管粗大。多數人左側大腦為優勢半球，左側椎動脈優勢可保證有更高的血流量來滿足左側大腦半球增加的供血需求，這一理論尚待進一步證實。Kotil[10]等研究表明，橫突孔的直徑和血管血流量之間有很強的相關性，椎間孔狹窄是導致VAD形成與發展的重要因素，其中第六頸椎橫突孔的大小與VAD存在明顯的相關性，發生VAD的比例為93.3%。

2 VAD的放射影像學評價方法

目前評價VAD的技術手段主要采用放射影像學方法，如DSA、CTA、MRA，但其判定標準仍有爭議。Hong[7]等人采用CTA，以椎-基底動脈連接處為原點，向下每隔 3 mm 連續測量3個點的直徑，取平均值作為椎動脈直徑。當雙側椎動脈直徑差≥0.3 mm或當雙側椎動脈管徑相當，此時與基底動脈連接更緊密、呈直線狀一側為優勢椎動脈作為診斷標準。采用對比增強MRA(CE-MRA)評價VAD，其椎動脈管徑測量方法與Hong一致，但有學者采用了不同的判定標準，如Zhu W[11]將雙側椎動脈直徑平均值差>1.2 mm作為VAD的判定標準，較大一側為優勢側。

3 后循環血流動力學的無創性評價

3.1 經顱多普勒超聲 經顱多普勒超聲(Transcranial doppler ultrasound，TCD)是測定顱內段椎-基底動脈血流動力學參數的重要手段。當顱內外動脈發生病變時，血流速度首先發生改變，結合血流方向、頻譜形態、聲頻、阻力指數(Resistance index，RI)、搏動指數(pulsatility index，PI)變化可以判斷有無動脈狹窄、狹窄程度及狹窄的大致位置。Rother等對41例后循環腦缺血患者行MRA、TCD檢查，并與 DSA對比，結果提示TCD與MRA對椎-基底動脈血流動力學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%)，兩者聯合應用可以替代DSA檢查[12]。

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

4 后循環血流灌注(血流量)的評價

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

4.2 TCD與CDU聯合評估后循環血流量 評價腦灌注的理想方法應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]等應用CDU測量椎動脈血流量,包括管徑、平均流速(time-averaged velocity，TAV)作為診斷VAD的方法，并認為血流量大的一側為優勢側椎動脈。傳統的多普勒血流速度檢查，只是測定動脈近端的血流速度，而不能完全反映血管遠端供血區血流灌注情況。CDU所獲得的評價參數已被證實與SPECT、PET、CT灌注成像或MRI的結果基本一致。但目前采用CDU測量腦血流量與放射影像學測得的結果對比，也只是限于對全腦血流量(雙側頸內動脈+雙側椎血流量=全腦血流量)的研究[16]，并沒有單獨將后循環血流量結果與影像學結果比較。未來或許可以對PCI后循環灌注情況進行量化與評價，以進一步分析椎動脈優勢患者椎基底動脈血流動力學變化及與后循環腦梗死的關系。由于個體差異，椎動脈凈血流量的正常范圍是102.4～301.0 ml/min[17]，Bendick[18]等提出椎動脈的凈血流量閾值為200 ml/min，當低于此閾值，患者容易出現椎基底動脈缺血癥狀。目前國內外已有少數關于測量椎動脈血流量的研究，但主要集中于等勢椎動脈或未將椎動脈按管徑分型的研究，其結果難以獲得準確的正常值范圍，未來應將椎動脈管徑進行系統分型并得出更加準確的數據。

5 椎基底動脈血流動力學參數變化的影響因素

5.1 生理和病理因素 血流速度增快多見于繼發血管痙攣、血管狹窄、側支代償、動靜脈畸形等情況。當血流速度減慢時，低流速低搏動頻譜通常出現于嚴重狹窄或閉塞動脈遠端，低血流高阻力頻譜最常見于椎動脈顱內段嚴重狹窄或閉塞血管近端，顱內壓增高也會引起血流速度減慢和搏動指數增高。老年人顱骨較厚，可導致血流信號變弱，有的被檢者血管不能被探出，此時不能簡單地診斷為血管閉塞或發育不良。操作者的技術水平以及患者年齡、動脈二氧化碳水平、腦和全身灌注、患者的覺醒狀態、機械通氣和吸痰、系統分流、心臟病、發熱、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有一定影響。

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

6 VAD和基底動脈彎曲與后循環梗死

6.1 VAD和基底動脈彎曲引起的后循環血流動力學變化 目前關于VAD的后循環血流動力學變化的研究仍鮮少報道。對伴VAD患者進行的顱外段椎動脈CDU檢測研究發現，顱外段優勢側椎動脈血流量、血流速度較非優勢側顯著增高，同時RI值更低，而非優勢側血流速度和血流量明顯降低，RI增大[23,24]。朱偉等[25]通過TCD檢測顱內段椎動脈血流動力學參數，發現優勢側椎動脈血流速度明顯高于非優勢側及不伴VAD組，這可能為優勢側代償機制發揮的作用，同時還發現基底動脈表現為伴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，提示基底動脈彎曲處血流速度減慢，可能促進管壁動脈硬化，進一步導致管腔變細、栓子清除障礙及后循環分支血流減少，這種“惡性循環”可能會增加后循環缺血的風險，但亦發現大腦后動脈血流動力學參數無統計學意義的變化，這可能與大腦后動脈受前后循環雙重供血有關。

6.2 動脈粥樣硬化與基底動脈彎曲 基底動脈彎曲是指基底動脈橫向偏離超過起始點至分叉之間垂直線1 mm，位置在鞍背或斜坡的旁正中至邊緣間以外[26]近年來的研究認為動脈粥樣硬化是血管彎曲的原因。Pauliukas等[27]認為動脈扭曲和血管壁本身結構缺陷有一定的關系。有學者提出血管的波狀改變及繼發機械受力的不穩定性和血管重塑是血管迂曲的重要始動因素和促發因素[28]。Oh[29]研究顯示椎動脈較細側血流速度下降，相比危險因素較少的年輕人或老年患者正常或者優勢側椎動脈，更易導致血栓形成或促進動脈粥樣硬化斑塊的形成，后者可以導致血管管壁增厚和彈性喪失，左右椎動脈由于管徑大小不等，其進入基底動脈的血流量及血流的切力不等，這些血流動力學的變化加上進入動脈硬化管腔的血流對血管壁長期的沖擊、壓力和搏動，可能會導致血管擴張、延長以及彎曲[30]。當基底動脈彎曲這種側方偏移形成后，椎動脈這種不對稱血流會加速彎曲的進程[31]。Mitchell[8]也發現VAD產生的不對稱血流是導致基底動脈起始部穿支動脈梗死發生的重要因素，并也認為椎動脈優勢是導致重度基底動脈彎曲和延長的唯一獨立預測因子。

6.3 VAD和基底動脈彎曲促進后循環梗死發生的機制 近年來關于中國人PCI與VAD相關性研究顯示，VAD、后循環狹窄為PCI的獨立危險因素[32]。Smith[33]等研究發現，當一側椎動脈纖細、狹窄或因動脈粥樣硬化閉塞時，頭頸部運動累及對側椎動脈可激發腦干和小腦供血不足甚至梗死。單獨管徑較小并不能解釋卒中易感性，需要結合血管不同部位的血壓、血液成分以及血流動力學等因素之間的相互作用，相比正常管徑的椎動脈而言，較細側椎動脈的血流量及血流速度下降可能促進了血栓前狀態和動脈粥樣硬化進程[34]。Esrol[35]也提出當較細的一側椎動脈正常，而對側椎動脈存在狹窄等病變時，較細側代償能力有限，氧攝取分數的增加進一步導致腦血流量儲備能力惡化(Cerebral hemodynamic impairment)，增加PCI的風險。國內有研究認為伴VAD患者非優勢側更易出現PICA區梗死，這可能與非優勢側椎動脈血流減少直接導致PICA血流減少、血流速度減慢更容易形成動脈粥樣斑塊從而導致腦梗死有關[36]，這與Oh[29]、Hong[7]的研究結論一致。Hong[7]研究還發現彎曲的基底動脈內壁由于低血流剪應力作用，更易形成血栓，同時由基底動脈彎曲導致的腦橋穿支受牽拉更易引發梗死。一項在中國人群中進行的病例對照研究顯示，3級基底動脈彎曲是腦橋梗死的獨立危險因素(優勢比2.74，95%可信區間1.27～4.48)。血流減慢、基底動脈彎曲促進動脈粥樣硬化進程以及側支代償不足這種“惡性循環”的具體生理病理機制亟待進一步研究[37]。腦血流自動調節功能狀態與PCI間也可能存在一定關聯，Sato[38]研究結果顯示，單側椎動脈較細組同側血流量下降(同側二氧化碳反應性下降)，由于對側的代償作用，凈二氧化碳反應性無下降，即使腦血流調節功能不受影響，但仍然增加了PCI的風險，CT灌注研究也證實椎動脈非優勢側和基底動脈彎曲組后循環血流灌注減低，局部低灌注是后循環梗死的一個隱藏信號。

椎動脈優勢和基底動脈彎曲的人群在生長發育過程中，可能逐漸產生椎-基底動脈系統的血流動力學變化，當合并其他危險因素時，很可能會成為后循環缺血的誘因。雖然VAD和基底動脈彎曲引起的血流動力學變化與PCI的關系仍存在爭議，但伴VAD患者的后循環腦血流速度及血流量究竟是減慢還是增快，是否存在偏側腦干化現象，仍然值得進一步研究。探討VAD和基底動脈彎曲及其引起的血流動力學變化可能會有助于PCI防治策略的進一步完善。