完全型胚胎型大腦后動脈對大腦后動脈斑塊分布的影響

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)濟負(fù)擔(dān)五大特點［1］。我國40 歲及以上卒中人口約1 318 萬，且患病率呈逐年上升趨勢，每5 位死者就至少有1 人死于腦卒中［2］，腦卒中給患者個人及社會帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，因此，防治腦卒中一直是近年的熱門研究。

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，我國缺血性腦卒中占69.6% ～70.8%［3］，缺血性腦卒中最主要的病因是顱內(nèi)動脈粥樣硬化病（intracranial atherosclerosisdisease，ICAD），占30% ～50%［4］。ICAD 是一種慢性炎癥過程，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影響斑塊形成的位置。動脈粥樣硬化斑塊的位置信息對臨床治療具有一定的指導(dǎo)意義，例如，當(dāng)斑塊處在分支開口附近時，進行支架成形術(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血管腔的狹窄程度，不能反映血管壁的信息。目前常用于評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，并具有無創(chuàng)的優(yōu)勢，于2017年受到美國神經(jīng)放射學(xué)會的推薦［7］。

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

1 資料與方法

1.1 研究對象 經(jīng)中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院大體與動物倫理委員會審核（受理號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脈；（3）患者的大腦后動脈P2 段上至少有一處動脈粥樣硬化斑塊。有以下條件的患者被排除在研究之外：（1）非動脈粥樣硬化性顱內(nèi)血管疾病，如血管炎、煙霧病、夾層、動脈瘤、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)驗豐富的醫(yī)學(xué)影像學(xué)工作者進行獨立的視覺檢查，使用聯(lián)影后處理斑塊分析軟件分析3D HR-VWI 圖像，獨立勾畫并測量每個側(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者的分歧。

由于冠狀位中，彎曲血管的傾斜偽影會導(dǎo)致對真實壁厚的高估并被錯誤估計成斑塊，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軸。

磁共振圖像上的動脈粥樣硬化斑塊定義為：超過管壁最薄處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軸的橫截面（圖1），將截面均勻劃分為四個等分，內(nèi)外側(cè)分別定義為靠近或遠離身體中軸線的方向，上下側(cè)與頭足方向一致，手動勾畫每個側(cè)壁的斑塊（圖2），由聯(lián)影后處理軟件自動判讀面積。

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 勾畫斑塊和計算面積Fig.2 Draw the outline of plaque and calculate the area

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析。斑塊面積和斑塊在每個側(cè)壁的分布均描述為M（P25，P75）。通過評估中位數(shù)分析的Friedman 檢驗，比較每個患者的斑塊率。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

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

2.2 兩組大腦后動脈的影像學(xué)結(jié)果 完全型胚胎型大腦后動脈P2 段各壁的斑塊面積中位數(shù)和斑塊率見表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脈P2 段各壁的斑塊面積中位數(shù)和斑塊率見表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

胚胎型大腦后動脈（FPCA）的定義是：大腦后動脈由頸內(nèi)動脈發(fā)出，如大腦后動脈P1 段不存在，則被稱為完全型胚胎型大腦后動脈（complete FPCA，CFPCA），反之則被稱為部分型胚胎型大腦后動脈（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)動脈到大腦后動脈，血流動力學(xué)較為復(fù)雜。在CFPCA 的情況下，血流方向僅從頸內(nèi)動脈流向大腦后動脈，血流動力學(xué)較PFPCA 大為簡化，故本研究中僅研究了單側(cè)CFPCA 患者。

目前常用于評估顱內(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 對顱內(nèi)血管狹窄程度的評估有著較高的準(zhǔn)確率及吻合度，CTA 較MRA 更為準(zhǔn)確［8］。這些手段可以檢測血管的幾何形態(tài)和狹窄程度，但無法評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脈粥樣硬化斑塊，引發(fā)腦缺血癥狀［9-12］。此外，動脈粥樣硬化斑塊會引起管壁重構(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張，管徑可能不會發(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，可以用于評估血管壁及斑塊的信息。

以往多項研究表明，斑塊的易損性及斑塊的分布特性可能會影響患者的癥狀，其中斑塊的分布是一個重要影響因素：HUANG 等［9］發(fā)現(xiàn)有癥狀的基底動脈斑塊傾向于分布在基底動脈的腹側(cè)，ZHAO 等［14］發(fā)現(xiàn)有癥狀的大腦中動脈斑塊傾向于分布在大腦中動脈的上側(cè)。腦血管的幾何形態(tài)可能會影響斑塊的分布：有研究認(rèn)為大腦中動脈的形狀可能是決定早期動脈粥樣硬化斑塊位置的一個因素［15］。而隨著大腦中動脈彎曲弧度增大、管徑縮小，斑塊發(fā)生的概率將會提高，不同患者血管曲折程度的差異可能是腦動脈粥樣硬化斑塊的位置在個體間產(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照組具有更為彎曲的椎基底動脈弧度［17］。基底動脈斑塊患者的基底動脈彎曲程度更大，動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)椎基底動脈的幾何形態(tài)對椎基底動脈進行分型，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)基底動脈開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)，作為一種常見的血管變異，完全型胚胎型大腦后動脈的存在能影響大腦后動脈P2 段的斑塊分布：正常的大腦后動脈中，大腦后動脈P2 段的斑塊傾向于分布在上側(cè)壁，當(dāng)CFPCA 存在時，更可能導(dǎo)致斑塊發(fā)生在大腦后動脈P2 段的內(nèi)側(cè)壁。

這可能與血管形態(tài)改變導(dǎo)致的血流動力學(xué)改變有關(guān)，即局部血流動力學(xué)相關(guān)的機械力可能是誘發(fā)動脈粥樣硬化的一個因素。血液在血管內(nèi)流動，會對血管內(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，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：（1）致動脈粥樣硬化因子傾向于被動地從壓力高的區(qū)域移動到壓力低的區(qū)域，壓力變化越明顯，這些成分的聚集就越顯著；（2）低剪切力可促進血管損傷因子的分泌，減少內(nèi)皮細(xì)胞保護因子的分泌，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，排列方式也會變得無序［23］，這增加了內(nèi)皮通透性增加；（4）不穩(wěn)定的壓力會使致動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，主動脈弓內(nèi)側(cè)彎紊亂的血流產(chǎn)生通過yes 相關(guān)蛋白信號通路促進動脈粥樣硬化［24］。以上因素加速了致動脈粥樣硬化成分的沉積、吸收及動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，需要更多患者來驗證結(jié)論；（2）回顧性研究；（3）所有斑塊都很小，無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）本研究僅分析了大腦后動脈斑塊的分布，與缺血性腦卒中的關(guān)聯(lián)性尚不明確，需要后續(xù)大樣本的隨訪來確定臨床意義。

綜上，存在完全型后交通動脈時，大腦后動脈P2 段的斑塊傾向于分布在內(nèi)側(cè)；無后交通動脈存在時，大腦后動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，利于顱內(nèi)血管病變研究的開展。