基于磁共振血管成像的西藏高原地區正常漢族人Willis環完整性及形態觀察

薛華，李世海，唐毅，劉莉，廖娟，劉曙東，唐戈，楊德雨，

1 重慶醫科大學附屬永川醫院神經內科，重慶402160；2 腦血管病研究重慶市重點實驗室；3 昌都市人民醫院放射科；4 昌都市人民醫院內一科；5 重慶醫科大學附屬永川醫院健康管理科

環是存在于大腦底部的一個相互連接的動脈環，它由大腦前動脈、前交通動脈（AcomA）、頸內動脈、大腦后動脈和后交通動脈（PcomA）組成。當發生急性缺血性卒中時，Willis 環可通過其通路重新分配血流，對維持和穩定腦組織供血有重要作用［1-2］。研究［3-6］顯示，在慢性缺血缺氧狀態下，如嚴重頸動脈狹窄或閉塞的患者中，病變側可通過AcomA 由健側頸內動脈代償供血或通過同側的PcomA由大腦后動脈代償供血，使血流重新分配、改善缺血區域的腦灌注，可防止缺血事件的發生。高原具有低氧、低氣壓等自然特點，海拔每升高1 000 m，空氣氧含量將下降1. 6%，大氣壓下降74. 5 mmHg［7］，故高原環境一定程度上可模擬慢性缺血缺氧狀態。據統計，完整的Willis 環在成人中占比較少，而目前影響Willis 環完整性的原因尚未完全明了。磁共振血管成像（MRA）是基于血流流入增強的原理，能顯示直徑＞0. 7 mm 以上的血管分支，在評估Willis 環各段血管時可清晰地顯示各段血管的形態結構及變異情況，且為無創無輻射的檢查方式［8］。基于MRA 技術，我們觀察了西藏高原地區正常漢族人群的Willis 環完整性及形態，并探討高原低氧環境對正常漢族人群Willis 環的影響，現將結果報告如下。

1 資料與方法

1. 1 臨床資料 選取2020年12月—2021年8月在昌都市人民醫院接受MRI 檢查的居住于西藏高原地區的正常漢族人群201 例，男80 例、女121 例，年齡23～67 歲，平均年齡（38. 57 ± 9. 34）歲，高原居住時間10 年以上者104 例、10 年以下者97 例，有飲酒史者67例，有吸煙史者34例。納入標準：①漢族；②年齡＞18 歲；③無糖尿病、高血壓病、心臟病、腦血管病、腦腫瘤等病史；④無磁共振檢查禁忌癥。排除標準：①顱內病變，包括腦梗死、腦出血、顱內腫瘤、動脈瘤、動靜畸形、煙霧病等；②圖像質量差，不能達到診斷要求。本研究獲得昌都市人民醫院醫學倫理委員會批準，批準編號2020001。

1. 2 MRA 檢查方法 確保參與者無金屬植入物等MRI檢查禁忌癥，并向參與者講解MRA 掃描過程中的注意事項。參與者頭顱應保持靜止不動，并用海綿墊將頭頸部固定于8 通道線圈內，使用聯影公司3. 0T 超導型磁共振成像系統對參與者行頭顱MRI常規掃描+ 3D-TOF MRA 檢查。MRI 常規掃描參數：橫斷位FSE/T2WI（TR 5 000 ms，TE 105. 2 ms）、橫 斷 位 FLAIR FSE/T2WI（TR 8 000 ms，TE 104. 7 ms）、橫斷位FLAIR FSE/T1（TR 2 000 ms，TE 9. 56 ms）。 3D-TOF-MRA 掃 描 參 數：TR/TE 為16. 9/4 ms，FOV 為23 cm×20 cm，翻轉角16 度，層厚1 mm，矩陣230×180。軸位掃描，范圍自顱底至胼胝體體部上方。MRA 原始數據利用聯影工作站處理，根據采集的MRA 圖像進行MIP 重建，并做任意方向的旋轉，以顯示清楚血管走形及各相關血管之間的關系。

1. 3 Willis 環完整率測算 所有圖像由1 位閱片經驗豐富的神經內科醫師和1位放射科醫師采用雙盲法閱片，對Willis 環進行評估，若評估有分歧則共同討論直到達成共識。觀察者需評估Willis 環各組成血管是否存在或缺失。MRA 圖像上血管段被顯示完整連續視為血管存在，MRA 圖像整段不顯影或連續性中斷視為血管缺失。依據LI 的解剖學分型［9］，當雙側大腦前動脈A1 段發育正常及具有AcomA 則前循環完整，當雙側PcomA 及雙側大腦后動脈P1段存在則為后循環完整。當Willis 環的前循環及后循環均為完整時，為完整型Willis 環；若Willis 環只有前循環完整或只有后循環完整則為部分完整型Willis 環；若前循環及后循環均不完整，則為不完整型Willis環。計算完整型Willis環占所有參與者的百分比，即為Willis環完整率，并觀察不同高原居住時間、性別、飲酒史、吸煙史等對Willis環完整率的影響。

1. 4 Willis 環形態觀察 包括Willis 環前循環形態、Willis 環后循環形態觀察。Willis 環前循環形態類型主要包括標準型、兩個AcomA 型、單側大腦前動脈A1 段發育不良型、雙側大腦前動脈A1 段發育不良型、AcomA缺失型、大腦前動脈A1段缺失型等。Willis 環后循環形態類型主要包括成人型（后循環各段血管均正常）、過渡型（PcomA 直徑等于大腦后動脈P1段）、單側胚胎型（一側PcomA 直徑大于大腦后動脈P1 段）、雙側胚胎型、一側PcomA 缺失型、一側PcomA 發育不良型、雙側PcomA 缺失型、雙側PcomA 發育不良型、雙側大腦后動脈P1 段缺失型、一側PcomA及P1發育不良對側PcomA缺失型、一側PcomA 及對側P1 段缺失型、一側PcomA 缺失對側P1段發育不良型等［9-13］。

1. 5 統計學方法 采用SPSS26. 0 統計軟件。計量資料呈正態分布時以-x±s表示，計數資料比較用χ2檢驗。P＜0. 05為差異有統計學意義。

2 結果

2. 1 201 例西藏高原地區正常漢族人群的Willis 環完整率 201 例西藏高原地區正常漢族人群中完整型Willis環42例，Willis環完整率為20. 9%。部分完整型Willis環130例，包括前循環完整而后循環不完整124 例、后循環完整而前循環不完整6 例，201 例西藏高原地區正常漢族人群的Willis 環前循環完整率為82. 59%（166/201）、后循環完整率為23. 88%（48/201）。前后循環均不完整型Willis環29例。

104 例高原居住時間10 年以上參與者的Willis環完整率為18. 27%（19/104），97 例高原居住時間10 年以下參與者的Willis 環完整率為23. 71%（23/97），兩者相比，P＞0. 05。

80 例男性參與者的Willis 環完整率為21. 25%（17/80），121 例女性參與者的Willis 環完整率為20. 66%（25/121），兩者相比，P＞0. 05。

67 例有飲酒史參與者的Willis 環完整率為16. 42%（11/67），134 例無飲酒史參與者的Willis 環完整率為23. 13%（31/134），兩者相比，P＞0. 05。

34 例有吸煙史參與者的Willis 環完整率為11. 76%（4/34），167 例無吸煙史參與者的Willis 環完整率為22. 75%（38/167），兩者相比，P＞0. 05。

2. 2 201 例西藏高原地區正常漢族人群的Willis 環形態

2. 2. 1 Willis 環前循環形態 201 例西藏高原地區正常漢族人群中共發現5 種不同的Willis 環前循環形態，示意圖見圖1，其中標準型162例、兩個AcomA型4例、單側大腦前動脈A1段發育不良型1例、單側大腦前動脈A1段缺失型12例、AcomA缺失型22例。

圖1 Willis環前循環形態示意圖

2. 2. 2 Willis 環后循環形態 201 例西藏高原地區正常漢族人群中共發現16種不同的Willis環后循環形態，示意圖見圖2，其中成人型37 例、過渡型2 例、單側胚胎型7 例、雙側胚胎型2 例、雙側PcomA 缺失型36 例、雙側PcomA 發育不良型22 例、單側PcomA缺失型49 例、單側PcomA 發育不良型12 例、完全胚胎型17 例、一側PcomA 及P1 發育不良對側PcomA缺失型3 例、一側PcomA 缺失對側P1 段發育不良型3 例、一側PcomA 及對側P1 段缺失型1 例、雙側P1段缺失型1例、一側P1段缺失對側發育不良型5例、一側PcomA 發育不全對側P1 缺失型3 例、一側PcomA對側P1段發育不良型1例。

圖2 Willis環后循環形態示意圖

3 討論

西藏昌都市平均海拔在3 300 m 以上，空氣稀薄，年平均氣壓和每立方空氣中含氧量僅有平原地區的2/3。本研究發現西藏高原昌都市正常漢族人群Willis 環完整率為20. 9%、部分完整率為64. 68%、前后循環均不完整Willis 環占14. 43%，顯示Willis 環以部分完整型居多，Willis 環整體的完整率稍低。研究發現，西方人群Willis 環完整率為42%［10］，日本人的Willis 環完整率可高達89. 7%［11］，土耳其人的Willis 環完整率為85. 4%［12］，巴基斯坦人的Willis 環完整率為22. 2%［13］。以上研究提示Willis 環的完整率可能與人群和種族有關。此外，研究［14］表明，高海拔地區的藏族人群具有遺傳適應性，也提示藏族人群的Willis 環完整性可能和漢族人群不一樣。故為了排除種族對研究結果的影響，本研究僅納入正常漢族人群。

LI 等［9］對重慶地區160 例健康成年人進行的一項CTA 研究顯示，Willis 環的完整率為27%，王莉等［15］使用3D-TOF MRA 對150 例無顱內病變患者的回顧性研究中發現，Willis 環的完整率為36. 67%。本次研究發現，西藏高原地區正常漢族人群Willis環的完整率為20. 9%，略低于平原地區相關報告［9，15］。本研究進一步根據高原居住時間的不同進行分組，發現高原居住時間對Willis 環的完整率無明顯影響。Willis 環完整性是否與性別有關，目前研究結果不一致。有研究［16］表明，不同的腦血管疾病存在性別上的差異。DI CARLO 等［17］發現，男性缺血性卒中的發病率明顯高于女性，首次發生缺血性腦卒中時更年輕；相反，女性具有較高的腦動脈瘤和蛛網膜下腔出血的發病率，動脈瘤發生的位置也與性別有關的差異。研究［18］發現，男性在AcomA 和大腦中動脈（MCA）的動脈瘤較多，而女性在頸內動脈（ICA）和椎基底動脈系統（VBA）的動脈瘤較多。王超等［19］研究提示性別可能會影響Willis 環的完整性。本研究尚未發現Willis 環的完整性與性別有關，這與LI、胡惠瑩、KRABBE-HARTKAMP 等［9-10，20］研究結果一致。

研究［9-10，21-22］報道，Willis 環前循環的完整率在70. 1%～86. 2%。本研究發現，201 例西藏高原地區正常漢族人群Willis 環前循環的完整率為82. 59%，與既往研究結果相一致。Willis 環后循環的變異情況復雜，有PcomA 的單側或雙側的發育不良或缺如、單側或雙側胚胎性大腦后動脈等情況［9，23］。在本研究中，單側PcomA 缺失為最常見的變異類型（24. 38%），這與胡惠瑩等［20］研究結果一致。Willis環后循環的完整率為23. 88%，這與QIU 等［23］研究發現Willis 環后循環完整率為16. 07% 相一致。胚胎型大腦后動脈是很重要的一種變異類型，胚胎型大腦后動脈與交通動脈瘤、腦微出血、腦梗死等疾病可能有相關性［24-27］。既往研究胚胎型大腦后動脈的檢出率相差很大，在10%～32% 之間［9-10，28-29］，本研究中胚胎型大腦后動脈的檢出率為12. 93%，這與以前研究基本一致。

本研究尚存在局限性：①既往研究顯示隨著海拔的升高，Willis 環完整率提高［20］，本研究僅納入居住于西藏高原昌都市的人群，沒有對更高海拔的的人群進行調查，可能會對研究結果有一定影響；②樣本量偏少，代表性可能不強，后續研究應采用較大數量的樣本。

綜上所述，本研究首次對西藏高原地區正常漢族人群的Willis環進行研究，發現201例西藏高原地區正常漢族人群的Willis 環完整率較低，不同高原居住時間、性別、飲酒史、吸煙史等對Willis 環的完整率無影響；201 例西藏高原地區正常漢族人群的Willis 環形態存在廣泛變異，以后循環形態變異為主。