大腦前動脈A1段發育不良和分叉角度與前交通動脈瘤形成的相關性

王 莉 施 昭 孔 祥 楊 柳 劉 亞 羅 松 張龍江*

(南京大學醫學院附屬金陵醫院/東部戰區總醫院放射診斷科，南京 210002)

顱內動脈瘤在普通人群中發生率約2%～3%[1]。顱內動脈瘤破裂約占自發性蛛網膜下腔出血的75%～85%[2-3]。計算機斷層掃描(computed tomography，CT)可以發現幾乎所有的動脈瘤破裂[4]。前交通動脈復合體是顱內動脈瘤最好發的部位之一[5-7]，研究[6-7]顯示前交通動脈瘤(anterior communicating artery aneurysm，ACoA)占所有顱內動脈瘤的25%。越來越多的研究[8-10]關注ACoA形成的相關因素，發現大腦前動脈A1段發育不良與ACoA的發生密切相關。推測可能的原因是，在A1段發育不良患者中，對側A1段血流灌注雙側大腦前動脈區域，血流通過前交通動脈時壓力增加，血流動力學異常，可能導致動脈瘤的形成。還有研究[11-12]顯示分叉角的改變與血流動力學應力的顯著改變相關，如較小的大腦前動脈A1/A2角與ACoA相關[13-15]，進而促使動脈瘤形成。然而上述研究[11-15]樣本量較小，動脈瘤患者和對照組性別和年齡存在偏倚。本研究通過設置年齡和性別匹配的正常對照組比較前交通動脈瘤組和對照組A1段發育不良或缺如的患病率以及患側大腦前動脈分叉角度，進一步證實大腦前動脈分叉幾何結構與ACoA形成的相關性，為預測ACoA發生及指導監測提供依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象

收集東部戰區總醫院2010年1月至2017年3月期間懷疑顱內動脈瘤接受了顱腦計算機斷層掃描血管成像(computed tomography angiography, CTA)和數字減影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)或手術確診的ACoA患者為研究對象。動脈瘤組納入標準：診斷為前交通動脈分叉部動脈瘤。排除標準:側壁和血栓性動脈瘤; CTA影像質量不佳、不全及圖像無法獲取;煙霧病、血管畸形等影響前循環血管結構;血流動力學失敗。共有272例前交通動脈分叉部動脈瘤被納入動脈瘤組(病例組)?；颊吣挲g22～84歲，平均年齡(54±11)歲，女性占55.15%。根據前交通動脈分叉部動脈瘤患者的年齡和性別組間匹配的原則，選取正常對照組272例。正常對照組納入標準：行頭顱CTA檢查的正?；颊?。排除標準：前交通動脈未開放；前交通動脈瘤相對應發生部位側A1段缺如；CTA影像質量不佳、不全及圖像無法獲取。

1.2 頭顱CTA掃描及設備參數

所有顱腦CTA檢查均在西門子雙源64層螺旋CT(Siemens公司，德國)和西門子128層雙源炫速螺旋CT(Siemens公司，德國)進行，先做顱腦平掃CT后再進行增強CT。掃描參數：西門子雙源64層CT，管電壓120 kV，參考管電流140～180 mAs，準直器寬度64 mm×0.6 mm，旋轉時間0.5 s，螺距1.2。西門子128層雙源炫速CT，準直器寬度128 mm×0.6 mm，管電壓120 kV，參考管電流140～180 mA，旋轉時間0.5 s，螺距：1.2。對比劑采用非離子型對比劑碘普羅胺(德國拜耳先靈醫藥公司，碘含量300 mgI/mL)，經肘靜脈注射60 mL，注射流率為4.0 mL/s。采用團注示蹤技術觸發CT掃描，將興趣區放置在頸內動脈近端，當CT值達到100 HU閾值3 s后開始圖像采集，采集時間3～5 s。

1.3 頭顱CTA血管重組和Willis前環變異構型

所有的頭顱血管重組圖像在西門子后處理工作站(Siemens公司，德國)的Neuro DSA application中完成去骨操作，得出容積再現圖像，測動脈瘤組患者動脈瘤體的最大徑。Willis前環A1段的變異最常見的是發育不良或缺如，由一位經驗豐富的放射科醫師評估動脈瘤組和對照組A1段發育情況：分為標準均衡型、發育不良型和缺如型。大腦前動脈A1段發育不良定義：直徑≤對側A1段直徑的50%[12]。A1段發育正常稱為完整Willis前環，A1段發育不良或缺如稱為不完整Willis前環。Willis前環的不同構型如圖1。

圖1 Willis前環3種不同構型示意圖

1.4 大腦前動脈分叉角度測量

從后處理工作站導出薄層去骨圖像，至Mimics軟件(Version 16.0)確定前交通動脈瘤的具體位置后，由一位經驗豐富的放射科醫師對動脈瘤組和對照組分別進行大腦前動脈分叉部角度測量。測量的患側角度包括：A1段與前交通動脈(anterior communicating artery，Acom)之間(A1/Acom)、A2段與Acom之間(A2/Acom)以及A1與A2段之間(A1/A2)形成的夾角。A2/Acom分叉角測量是根據A1遠側分叉端中心點分別連至A2段和Acom中心軸所構成的夾角。A1/Acom角和A1/A2角以類似方式測量[16]。根據動脈瘤所在的分叉部位，用同樣方法測量正常對照組病例的角度(圖2)。

圖2 動脈瘤組和對照組分叉角度測量示意圖

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 兩組對象基本特征分析

動脈瘤發生在前交通動脈左分叉部193例，占70.96%，發生在右分叉部79例，占29.04%。252 例(92.65%)前交通動脈瘤破裂并發蛛網膜下腔出血，動脈瘤中位最大徑為4.54(3.64,6.01)mm。

2.2 A1段發育特征與前交通動脈瘤的關系

在動脈瘤組中A1段發育不良或缺如病例229例，占84.19%，其中位于患側對側的A1段發育不良或缺如病例223例，而患側A1段發育不良的病例僅有6例，未見A1段缺如。在對照組中A1段發育不良或缺如的病例126例，A1段發育正常的則占53.68%。動脈瘤組A1段發育不良或缺如的比例明顯高于對照組，差異有統計學意義(P<0.001)，詳見表1。

表1 動脈瘤組和對照組患者的A1段發育特征

2.3 大腦前動脈分叉角度前交通動脈瘤的關系

動脈瘤組患側A2/Acom角度125.01(108.89,144.55)°，大于對照組的101.44(91.30,115.17)°，A1/A2角度小于對照組，差異均有統計學意義(P<0.001)。動脈瘤組患側A1/Acom角度小于對照組，差異有統計學意義(P=0.05)，詳見表2。

表2 動脈瘤組和對照組A1分叉角度評估

2.4 A1段發育特征及大腦前動脈分叉角度與前交通動脈瘤的關系的多因素分析

多因素Logistic回歸分析顯示，A1段發育不良(OR=3.27，P<0.001)、A1段缺如(OR=12.634，P<0.001)及A2/Acom分叉角(OR=1.026，P<0.001)與前交通動脈瘤有關系(表3)。

表3 預測AcoA形成的邏輯回歸分析結果

3 討論

本研究通過前交通動脈瘤組與性別和年齡組間匹配正常對照組的比較研究發現，Willis前環中對側A1段發育不良或缺如、較寬的A2/Acom分叉角、較小的A1/A2和A1/Acom分叉角與前交通動脈分叉部動脈瘤的形成有關，且A1段發育不良或缺如及A2/Acom分叉角是前交通動脈瘤形成的獨立風險預測因子。本研究的創新點在于設定了正常對照組患者的年齡和性別與動脈瘤組相同，排除了對照組年齡和性別偏移對本研究的影響。

大腦前動脈A1段發育不良是一種常見的解剖變異，常出現在前交通動脈瘤患者中，A1段直徑≤對側A1段直徑的50%定義為A1段發育不良[16-19]。本研究比較了A1段發育不良或缺如在年齡和性別匹配的前交通動脈瘤組和對照組中的發生率，發現動脈瘤組發生率明顯高于對照組，且動脈瘤組A1段發育不良或缺如大部分發生在對側，同側僅占2.21%。研究[8,17,19]結果表明前交通動脈瘤患者中A1段發育不良的發生率從24%到90%不等。Cornelissen等[19]對完整和不完整Willis環患者的流動和速度波形研究表明對側A1缺如或發育不良的A1節段的血流速度較高，這可能會導致前交通動脈復合體動脈瘤的形成。本研究結果與以往研究[17-19]結果一致?？赡艿脑蚴?，在A1段發育不良或缺如的患者中，對側A1血流灌注雙側大腦前動脈區域，血流通過前交通動脈時血流動力學壓力增加，從而促進前交通動脈瘤的發生。

正常大腦動脈分叉的存在是為了維持血管壁剪切應力和其他血流動力學應力在最佳水平以減少能量損失[20]。然而，主動脈瘤動脈分叉處，負責控制動態血管調節過程的潛在機制被破壞[21]。動脈分叉的幾何形狀，包括動脈角度和血管直徑，與導致動脈瘤發生和發展的血流動力學變化有關。研究[12,14]報道血管分叉處的血流動力學應力在動脈瘤形成中起著重要作用，分叉角的改變與血流動力學應力的顯著改變相關。本研究評估了272例前交通動脈分叉部動脈瘤和272例對照，發現動脈瘤組患側A2/Acom角度明顯大于對照組，A1/A2角度明顯小于對照組，A1/Acom角度小于對照組，這與以往的一些研究[14-15]結果一致。Zhang等[14]在多變量分析中，A2/Acom角度與ACoA顯著相關。Ye等[13]研究證實前交通動脈瘤組平均A1/A2角明顯小于非前交通動脈瘤組。Zhang等[15]通過對前交通動脈瘤組與非前交通動脈瘤組和無動脈瘤組比較亦顯示前交通動脈瘤組有較小的A1/A2角和較大的A2/Acom角。該研究結果顯示年齡和Acom/A2角之間具有顯著的線性相關性，這提示老年人大腦前動脈分叉角較寬(Acom/A2)，即隨著年齡的增長，動脈分叉角(Acom/A2)變大，引起血流動力學改變，從而引發動脈瘤形成。本研究首次設定了正常對照組的年齡和性別與動脈瘤組相同，排除對照組年齡和性別偏移對研究造成的影響，進一步證實了上述影響因素的存在。

本研究結果顯示更大的大腦前動脈Acom/A2角、更小的A1/A2角更可能引起前交通動脈瘤，表明血流對大腦前動脈的影響隨著上述分叉角的變化而增大，導致動脈壁動脈瘤樣擴張，增加動脈瘤形成風險。動脈分叉尖由一窄束密集堆積的膠原纖維覆蓋在分叉內側墊層，保護分叉頂端免受血流動力學的影響，并提供該區域的強度和剛度[21-22]。隨著Acom/A2分叉角增大，分叉頂點處血流動力學應力的增加和流動沖擊區的擴大，可能對膠原纖維保護區域以外的血管頂壁造成更大損傷，導致與內側墊塊相鄰的無保護區域前交通動脈瘤的發生和發展。此外，分叉角還影響分叉頂點附近的流動方向和渦流的形成。Acom/A2分叉角縮小對層流干擾最小，分叉角越大，渦流越大，這意味著更大的Acom/A2分叉角可以促進血液流動產生更大的渦流橫跨撞擊點，導致血管壁損傷，動脈壁隆起形成動脈瘤。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究為橫斷面回顧性研究，缺少前瞻性研究設計對本研究結果的驗證。其次，正常對照組的選擇是根據病例報告結論篩選的，存在潛在的選擇偏倚。最后，較大動脈瘤對分叉角有一定影響。

總之，本研究表明前交通動脈瘤與A1段發育不良或缺如(尤其對側)、較大的A2/Acom分叉角、較小的A1/A2和A1/Acom分叉角相關，且A1段發育不良或缺如及A2/Acom分叉角是前交通動脈瘤形成的獨立風險預測因子。建議臨床上應該對A1段發育不良或缺如和/或具有較寬大腦前動脈分叉角(A2/Acom)的患者進行定期隨訪，以便早期發現前交通動脈瘤的形成。