Willis環完整性與顱內動脈瘤的相關性研究

周 聰，陳 強，原小軍，羅 琳

(1.內蒙古科技大學包頭醫學院，內蒙古包頭 014040；2.內蒙古科技大學包頭醫學院第一附屬醫院醫學影像科)

顱內動脈瘤是指顱內動脈的局灶性異常擴大。動脈瘤破裂可引起蛛網膜下腔出血，嚴重時可導致腦血管痙攣、腦水腫、腦梗死和腦積水等，預后很差，故早期診斷對于患者的治療和預后至關重要[1]。顱內動脈瘤的發病機制較多，血流動力學改變被認為是重要因素之一，而Willis環作為顱內動脈的重要通路，其形態的不完整可能會引起血流動力學的改變[2]。另外，顱內動脈瘤的發生和遺傳因素以及吸煙、飲酒、高血壓、血脂異常等其他因素也關系密切[3-4]。近年來，計算機斷層掃描血管造影(computed tomographic angiography,CTA)作為一種相對無創的血管疾病檢查技術，具有成像迅速及三維重建的優勢，在顱內動脈瘤診斷中的應用日益廣泛。本研究通過256層螺旋CT血管重建技術研究顱底動脈環完整性與顱內動脈瘤的相關關系以及探討顱內動脈瘤形成的相關影響因素。

1 對象與方法

1.1對象 回顧性分析2018年1月～2021年6月行腦動脈CTA檢查的患者1 062例，其中診斷動脈瘤者213例，未診斷動脈瘤者849例。應用Empower stats軟件根據患者的年齡、性別進行動脈瘤組與非動脈瘤組的1∶3匹配，最終納入動脈瘤患者171例(病例組)，非動脈瘤患者513例(對照組)。171例顱內動脈瘤患者中女性80例，男性91例；年齡29～82歲，平均年齡60.26歲。513例非顱內動脈瘤患者中女性240例，男性273例；對照組年齡29～80歲，平均年齡58.84歲。

納入標準：(1)腦血管成像質量良好；(2)年齡25～85歲。排除標準：(1)各種原因引起顱內動脈主干變形、移位或中-重度狹窄或閉塞；(2)動靜脈畸形、動靜脈瘺、大面積腦出血及腦梗塞等明顯顱內血管病變；(3)夾層動脈瘤、假性動脈瘤；(4)檢查前已行血管內栓塞或動脈瘤夾閉治療。本研究經本院醫學倫理委員會批準。

1.2觀察指標 采集所有研究對象的臨床資料，包括年齡、性別、飲酒史、高血壓史。

1.3CTA檢查方法及后處理

1.3.1CTA檢查方法 采用Philips Brilliance 256層iCT掃描儀。掃描參數：電壓120 kV，電流200～250 mAs，球管旋轉時間0.4 s/r，探測器寬度為0.625 mm×128i，螺距0.914，層厚0.9 mm，層間距0.6 mm?；颊呷∽匀谎雠P位，經右側肘靜脈以5 mL/s流率高壓注入對比劑碘帕醇(370 mg/mL)45 mL，隨后以相同速率注入生理鹽水25 mL沖刷管道；采用造影劑示蹤技術，于主動脈弓部設定閾值120 HU，掃描范圍自顱頸交界處至顱頂。

1.3.2CTA圖像后處理分析 CTA掃描完成后，將掃描數據上傳至飛利浦星云工作站，對原始數據進行多平面重組、曲面重組、最大密度投影及容積重建等后處理。所有病例均在兩位經驗豐富(臨床影像診斷工作時間≥10年)的放射科診斷醫師指導下完成，診斷有無動脈瘤并準確定位動脈瘤，同時觀察Willis環形態的顯示情況。

1.4Willis環分型 根據先前的研究報道[5-6]，并結合Willis環完整性，將Willis環分為Ⅰ-Ⅳ型。Ⅰ型：Willis環完整，即Willis環各組成血管均顯影；Ⅱ型：Willis環前循環完整但后循環不完整，即前循環各組成血管均顯影，而后循環各組成血管至少有1支未顯示；Ⅲ型：Willis環前循環不完整但后循環完整，即后循環各組成血管均顯影，而前循環各組成血管至少有1支未顯示；Ⅳ型：Willis環前、后循環均不完整，即前、后循環各組成血管均至少有1支血管未顯示。見圖1。

圖1 Willis 環分型示意圖

1.5基礎疾病診斷標準 高血壓診斷標準：收縮壓≥140 mmHg和(或)舒張壓≥90 mmHg。飲酒史：每周至少1次，持續半年以上者定義為具有飲酒史。Willis環變異診斷標準：CTA檢查顯示Willis環中的任一組成血管的缺如或發育不良都定義為變異。

2 結果

2.1顱內動脈瘤在Willis環分型中的構成比 檢出的171例動脈瘤根據發生部位分為：前交通動脈瘤(ACoAA)43例，大腦前動脈瘤(ACAA)17例，大腦中動脈瘤(MCAA)45例，頸內動脈瘤(ICAA)46例，大腦后動脈及后交通動脈瘤(PCAA & PCoAA)9例，椎基底動脈瘤(VAA & BAA)11例。病例組及對照組在Willis環Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型中的構成比見表1。經統計分析發現，病例組與對照組間Willis環完整性分型的構成比間差異有統計學意義(P<0.05)，其中大腦前動脈瘤組、頸內動脈瘤組與對照組間Willis環完整性分型的構成比間差異有統計學意義(P<0.05)，但其它亞組與對照組間Willis環完整性分型的構成比間差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 顱內動脈瘤在Willis環分型中的構成比[n,(%)]

2.2病例組及不同動脈瘤發生部位組與對照組Willis環各分型的比較 病例組所有患者中Willis環Ⅳ型，即Willis環前循環、后循環均不完整者的百分比高于對照組(P<0.05)；而Ⅰ、Ⅱ型的百分比低于對照組(P<0.05)。大腦前動脈瘤組、椎基底動脈瘤組中Willis環前循環、后循環均不完整者(Ⅳ型)的百分比高于對照組(P<0.05)。其他各型的百分比與對照組比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 病例組及不同動脈瘤發生部位組與對照組Willis環各分型的比較[n,(%)]

2.3顱內動脈瘤形成的危險因素分析 單因素分析顯示，顱內動脈瘤患者中，15.8 %的患者有飲酒史，高于對照組中的8.2 %(P<0.05)；86.0 %伴有高血壓，高于對照組的64.3 %(P<0.05)；94.2 %的患者有Willis環變異，高于對照組中的88.9 %(P<0.05)。見表3。多因素Logistic回歸分析顯示飲酒史、高血壓史、Willis環變異均為顱內動脈瘤發生的危險因素。見表4。

表3 顱內動脈瘤的危險因素—單因素分析[n(%)]

表4 顱內動脈瘤的危險因素—多因素Logistic回歸分析

3 討論

Willis環概念在16世紀60年代由Thomas Willis提出[7]，其組成包括雙側頸內動脈末段、雙側后交通動脈、雙側大腦后動脈大腦腳段、雙側大腦前動脈水平段及前交通動脈。Willis環通過前交通動脈使左、右頸內動脈系統彼此溝通，通過雙側后交通動脈將頸動脈系統和椎-基底動脈系統緊密連接起來，構成顱內血液供應最重要的側支循環通路。顱內動脈瘤是指顱內動脈的局灶性異常擴大，其發生機制尚未完全明確，目前研究顯示其發生和遺傳基因密切相關，同時，Willis環形態變異、吸煙史、飲酒史、高血壓史等因素與顱內動脈瘤的形成關系密切[8-10]。數字減影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)一直被認為是診斷顱內動脈瘤的金標準[11]，但它是有創檢查，且價格昂貴。CTA作為一種相對無創的血管疾病檢查技術，在顯示動脈瘤的形態、瘤囊與周圍血管的關系以及解剖變異方面均優于DSA，采用三維重建CT血管成像技術，能夠準確掌握動脈瘤的位置、大小及其形態特征。

以往的研究表明，Willis環的變異可能引起血流動力學改變，從而導致血管壁重塑，誘發顱內動脈瘤的形成。完整的Willis環溝通了前后循環以及兩側大腦半球間的血流，Willis環在完整的情況下，兩側頸內動脈之間、前后循環之間血流壓力均是相近的。當Willis環某處血管缺失，則會導致一側腦動脈出現血管內壓升高、血流量增加及血流加速等改變，這些改變最終導致脆弱的管壁遭受較大的壁面切應力及壓力，從而促進了動脈瘤的發生、進展以及破裂[12-13]。本研究根據Willis環前、后循環的完整性將其分為四型，進行動脈瘤患者與非動脈瘤患者Willis環各分型構成比的統計比較，并根據患者的臨床資料探究影響顱內動脈瘤形成的危險因素。

本研究結果發現，大腦前動脈瘤患者、頸內動脈瘤患者的Willis環完整性分型構成比與非動脈瘤患者間存在統計學差異，其中椎基底動脈瘤患者和大腦前動脈瘤患者中Willis環前、后循環均不完整的百分比高于非動脈瘤患者。楊平[5]發現，不完整的Willis環與顱內動脈瘤的發生是相關的，不完整的Willis環增加了顱內動脈瘤的發病率。Willis環不完整，比如一側大腦前動脈A1段缺如、一側后交通動脈缺如或者一側是胚胎性大腦后動脈，都可能會導致頸內動脈血流量不對稱，繼而引起頸內動脈血流量較大一側血管的壓力增加，從而導致血管內壁彈力膜破壞和血管肌層薄弱等退行性改變，最后形成動脈瘤[14-17]。

本研究對顱內動脈瘤形成的可能危險因素，包括Willis環變異、飲酒史、高血壓史進行了分析，最終結合單因素分析及多因素logistic回歸分析發現，Willis環變異、飲酒史、高血壓史是顱內動脈瘤的形成的危險因素。高血壓史、飲酒史作為顱內動脈瘤形成的危險因素，已經被多項研究證實[18]，而飲酒史與高血壓的發生密切相關。顱內動脈血管壁主要由內皮細胞、內彈性膜、平滑肌細胞、成纖維細胞和細胞外基質組成，它們共同使動脈壁具有一定的彈性和抗張力性能，維持血管的結構和功能[19]。當血壓增高時，管腔內壓力及血流切應力會破壞內皮細胞間的緊密連接，某些血管活性物質也會增多，使內皮細胞收縮，細胞間隙擴大；同時血壓的增高會導致平滑肌細胞的增生，新生平滑肌細胞對缺血、缺氧更敏感，易發生壞死。這些影響最終造成血管壁結構的破壞，局部變薄，進而形成動脈血管壁的瘤樣凸起。

綜上，Willis環不完整是影響顱內動脈瘤發生的重要因素，尤其是影響大腦前動脈瘤發生的重要因素，提示大腦前動脈的血流容易受到Willis環不完整造成的血流動力學改變的影響。另外，我們的研究顯示飲酒史、高血壓史、Willis環變異是顱內動脈瘤形成的危險因素。本研究中Willis環后循環動脈瘤的患者數量較少，故其與Willis環完整性的關系有待于今后更大樣本的試驗來進一步闡明。