支气管动脉的影像学研究与应用

刘思达 董晗

综 述

支气管动脉的影像学研究与应用

刘思达 董晗

作者单位：200080 上海市，上海市第一人民医院胸外科

支气管动脉； 解剖学； CT血管造影术

支气管动脉（BA）是支气管壁和肺支架结构的营养动脉，其血流量大约是左心室输出量的1%。支气管动脉经过纵隔间隙时，分支到气管、支气管、肺门淋巴结、食管中段等结构，并形成毛细血管丛营养上述组织。不同个体支气管动脉的数目、起源、分布及走行等解剖变异较大。随着科学技术的发展，现代医学影像技术也有了飞速发展，TCD、CT、MRI等影像学技术的应用越来越成熟，人们对支气管动脉的解剖结构有了更加清晰的认识。本文将重点回顾近年支气管动脉的解剖学研究和相关影像技术的应用，为临床工作提供相关的解剖学依据。

1 支气管动脉的解剖

1.1 肺外段支气管动脉

1.1.1 支气管动脉的起源 右支气管动脉主要起源于右肋间动脉（48.85%）及降主动脉（47.48%），左支气管动脉主要起源于降主动脉（97.84%）。左右支气管动脉共干起源于降主动脉，以前壁最多（74.03%）[1]。支气管动脉起源存在较大变异，异位起源包括锁骨下动脉、膈下动脉、甲状颈干、胸廓内动脉等[2]。其中异常起源的胸廓内动脉，可发出迷走支气管动脉及交通支向支气管供血[3]。胸廓内动脉起自锁骨下动脉第一段下面，向下经锁骨下静脉后方，穿胸廓上口入胸腔，沿胸骨侧缘外侧1～2 cm处下行，于上6肋软骨和肋间内肌的深面，胸横肌和胸内筋膜的浅面，至第6肋间隙处分为腹壁上动脉和肌膈动脉两终支[4]。

1.1.2 支气管动脉的类型和支数 BA的解剖分型：使用Morita的分型法[5]。Ⅰ型：右BA起源于右侧肋间-支气管动脉干；Ⅱ型：右BA起源于胸主动脉；Ⅲ型：左、右BA共干；Ⅳ型：左BA起源于胸主动脉；Ⅴ型：左BA起源于左侧肋间-支气管动脉共干；Ⅵ型：左、右BA起源于其他动脉。

气管动脉的分布类型共11种，具体记录BA的类型及支数的方法[6]：右左BA分别标记为R、L，支数标记为n，类型记录为RnLn，对于共干支动脉按其分出左右BA且至少明确分布于左右主支气管壁，再按以上标准记录其类型。以R1L1最多为53.48%，其后依次为 R2L1为 17.55%，R1L0为8.91%，R1L2为7.80%。支气管动脉经过纵隔间隙时，分支到食管、气管、淋巴结、心包、主动脉、肺胸膜及迷走神经等结构，在以上结构中形成细的毛细血管丛，以营养上述组织。2/3的支气管动脉血液最后经支气管静脉流入肺静脉，剩余的则流入奇静脉（右侧）和副半奇静脉（左侧）[7]。

支气管动脉发自胸主动脉约胸5椎体水平上下的前侧壁，支气管动脉发出部位及支数绝大多数为以下 4种情况（90.0%）：左 2支、右 1支（40.0%），左 1支、右 1支（21.3%），右 2支、左 1支及左右共干（合占20.6%）[8]。支气管动脉主干正常很细，尸检报道22例标本分析测量中，左侧直径为1.1～1.5 mm，平均 1.4 mm；右侧直径为 1.6～2.0 mm，平均 1.9 mm[9]。

1.1.3 支气管动脉的走行和分布 无论从何处起始的支气管动脉，在肺门分别走行在左右支气管的上缘和下缘。这样根据其走行部位可把它分为右上支、右下支、左上支和左下支等四支。从解剖学角度看，它有一定的规律性可循，即起于右侧肋间动脉（Bl）和右锁骨下动脉（BZ）移行为右上支（RS）；起于左锁骨下动脉（B3）和主动脉弓（B4）的，在走行途中分别移行为右下支（RD）和左上支（LS）；但发自左锁骨下动脉（B3）的出现率很少（2.0%）；起于主动脉降部（BS）的大部分移行为左下支（LI），但还有一部分移行为右下支（RD）和左上支（LS）支气管动脉。

1.2 肺内段支气管动脉

1.2.1 右侧肺内段支气管动脉的分布情况 右侧上支在肺内分布情况是或分布于尖段、后段、前段；或分布于后段；或分布于后段、外侧段、前底段、外底段、后底段。右侧下支在肺内分布情况是或分布于后段、外侧段、前底段、外底段。后底段；或分布于内侧段、上段、内底段[10]。

1.2.2 左侧肺内段支气管动脉的分布情况 左侧上支在肺内分布情况是或分布于后段、前段、上舌段；或分布于尖段、下舌段、上段、前底段、外底段。左侧下支在肺内分布情况是内底段、后底段。从上可见无论右上支或右下支都可以分布到右肺上、中、下叶；左上支或左下支也都可分布到左肺上叶和下叶。肺内，每一条支气管动脉，都贴行于每个区域支气管，它可延伸到终末支气管附近[10]。

1.3 肺部疾病引起支气管动脉相关性改变 支气管动脉异常疾病包括支气管动脉瘤、支气管动静脉瘘、原发性支气管动脉扩张、肺癌、肺结核、支气管扩张及慢性肺炎等。

1.3.1 肺癌支气管动脉表现 ①供应肿瘤支气管动脉增粗、扭曲。②分支增多，包绕肿瘤并有细小分支深入肿瘤边缘，瘤内血管少见，实质期染色不明显。也可表现为瘤内血管分支明显增多，实质期肿瘤染色。③粗细不均的肿瘤血管分布紊乱，成簇状或网状。④支气管动脉向肺动脉分流。⑤部分血管分支狭窄、阶段、闭塞或被推移。⑥肺门、纵隔淋巴结转移则在相应部位出现肿瘤血管、肿瘤染色。⑦肿瘤血管即在瘤内新生的杂乱无章的小血管，这些血管粗细不均、曲成团，到毛细血管期，肿瘤密度普遍增高，将肿瘤轮廓勾画得十分清楚。

1.3.2 支气管扩张支气管动脉主要表现 ①支气管动脉扩张及迂曲，扩张可达3～5 mm，严重者达5～6 mm。②病灶区血管丛形成广泛血管网络，可遍布整个肺叶。③支气管动脉瘤样扩张或呈串珠状，扩张的瘤体不是血管终端，其后仍是迂曲蜿蜒的血管[11]。由于支气管扩张所新生的血管大多为不成熟的血管，缺乏完整的血管管壁，管壁的通透性高，在炎性刺激作用下，血管破裂而出血，或通过炎性介质所诱导的血管活性物质的异常释放，使血管的通透性明显增高，血液自血管内皮细胞间隙渗出，从而引起咯血。同时由于肺、支气管循环吻合支开放，和肺动脉及毛细血管的解剖特点，在两者之间的血压差作用下，血管破裂出血，这也是咯血的另一主要原因[12,13]。

1.3.3 慢性炎症的支气管动脉主要表现 ①主干型：表现为支气管动脉主干明显扩张或迂曲成团，周围分支显示不满意。②网状型：支气管动脉主干及分支均扩张增粗，可达到肺段以下多支支气管动脉供血，可相互交通吻合，构成丰富的血管网。③多种动脉交通吻合型：病灶区内有支气管动脉与肺外体循环动脉向同一病灶供血，肺外体循环参与病区供血并与肺内支气管动脉沟通。炎症的刺激较肿瘤性病变更可能使肋间动脉、锁骨下动脉、胸廓内动脉、膈动脉等发出新的分支与支气管动脉交通，形成供血血管网，并常造成临床上的大咯血。慢性炎症的供血动脉扩张较肿瘤性病变更明显，同时，肺外体循环动脉与BA之间、体循环与肺循环之间更易形成交通吻合[14-17]。

2 支气管动脉影像成像方法

2.1 BA-CTA扫描和重建方法 多用16层以上螺旋CT扫描，自胸骨上凹3～4 cm（肺尖）至肺底或肾上腺[18]，扫描持续时间 6～12 s，延时 18～25 s[19]。一般用非离子型造影剂，剂量80～90 ml，注射速率3.0～4.0.0 ml/s，扫描时螺距也一定要大，以便缩短扫描时间，减少呼吸运动、心脏搏动等伪影的影响和减少对比剂剂量。常用螺距为15（0.938），其余扫描参数还有电压120 KV、电流250～350 MA、每圈螺旋时间0.5 s、低通滤过（FCOI）等。扫描成败的关键一是造影剂的流速和剂量，二是合适的延迟时间。由于患者个体差异较大，也可以用造影剂智能跟踪触发扫描技术来扫描，触发CT阈值为100～120 HU[20]，然后将轴位图像剪薄后传至后处理工作站进行后处理。多层螺旋CT具有很高的时间分辨率、空间分辨率及Z轴分辨率，使三维正交基本趋向各向同性，应用容积再现（VR）、多平面重组（MPR）、最大密度投影（MIP）、曲面重组（CPR）等方法进行重建。首先对全部轴位图像进行预览，对各种血管的对比度、界线、分布等进行大致的认识，然后在此基础上进行重建。

一般轴位薄层图像可以找到支气管动脉的起始处，对于支气管动脉在纵隔、肺内行程及其变异的显示，则多用MPR、MIP及VR，它们可从各个方位上较好地显示血管全貌[21]。由于各种图像重组方式显示小动脉的能力不同，其中MIP密度分辨力高，对细小支气管动脉显示检出阳性率高，目的在于这样的血管才能进行各种具体的测量。在进行各种具体测量时，以VR图像为路径，利用多平面重组的各向同性，在MPR三维正交断面上进行。支气管动脉纵隔段的走行与冠状面角度较小，冠状图像上较易观察到迂曲走行的支气管动脉。VR图像立体感好，可立体地显示支气管动脉的空间信息，但VR图像包括过多的组织、结构，迂曲、纤细的支气管动脉常被阻挡、掩盖；且VR后处理过程相当繁琐，必须非常熟悉后处理机器的性能及BA的解剖、位置、走行及与周围组织结构的空间位置关系，否则很易遗漏或剪掉BA，在后处理时必须慢慢旋转，多角度观察。左侧BA较右侧细小，常常紧贴肺动脉走行，受周围血管干扰比较大，后处理时很难将其转到一个充分显示的位置，容易在后处理过程中被剪切掉。在剪切过程中，由于BA走行偏后，且与肺门部的肺动静脉交错伴行，清晰显示有一定困难，通过前后剪切，能够使肺门部分的空间结构显露得更加准确。然而，支气管动脉CTA至今尚未获得真正技术上的成功而得以广泛应用。主要原因[17]：其一，支气管动脉开口细小，管腔纤细，CTA技术不能像选择性导管血管造影那样保证足够的压力和造影剂剂量进入支气管动脉；其二，支气管动脉走形迂曲、分支纤细，使支气管动脉影像重建更加困难；另外，BA-CTA也不能像选择性导管血管造影那样单独地显示支气管动脉，而是同时显示肺动脉、肺静脉、主动脉及心脏，这样就使纤细、迂曲的支气管动脉被大的血管影像所掩盖。这些是在双重供血器官中CTA应用技术方面的难点。目前GE公司多层螺旋CT中的VR融合软件，可以通过加减结构、调整阈值、改变颜色分别重建出骨骼、血管、气管等图像，再融合为一个完整的VR图像[22]，这样就可以避免干扰信息，较好地显示兴趣区的立体图像。可见，后处理软件的开发、应用对支气管动脉成像具有重要的意义，但现在尚缺乏专用的支气管动脉成像软件。

2.2 选择性插管支气管动脉造影与支气管动脉DSA 一直以来，选择性插管支气管动脉造影与支气管动脉DSA被认为是活体研究支气管动脉与肺癌及肺咯血等疾病的金标准，它们具有较高的空间分辨率，可以清淅显示支气管动脉全程。但它们在观察肿瘤内部及周边分支血管有无供血时，易受前后组织相互重叠及呼吸和心动伪影的影响，难以辨别肿块内部及边缘的细微血管，且不可能找到所有供血支气管动脉及体循环非支气管动脉，这样可能导致介入手术治疗失败[23]。此外，它为损伤性检查无法广泛得到应用。而多螺旋CT动态增强扫描可以准确显示支气管动脉的起源、数目及变异情况；利用MPR可以真实反映支气管动脉的形态、血管直径及在肺内和纵隔内的走行方向等；可以指导支气管动脉造影和DSA，避免介入治疗时误栓脊髓根动脉，引起患者截瘫，从而造成手术失败。

3 支气管动脉CTA的临床应用

3.1 掌握支气管动脉来源对提高导管插入成功率的帮助 支气管动脉造影和作为治疗手段所进行的支气管动脉栓塞或化疗，需要导管能尽快顺利而准确地插入支气管动脉口内，这就要求术者须掌握支气管动脉的来源。

姚仕康等[24]报道，支气管动脉20%异位起源于锁骨下动脉、胸廓内动脉、无名动脉、腹主动脉、心包膈动脉或甲状颈干动脉。支气管动脉解剖位置变异在本组占10%。认为当导管在胸主动脉内经过反复寻找，未找到支气管动脉开口时，提示支气管动脉解剖位置变异，应做主动脉弓或锁骨下动脉造影。由于支气管动脉常与肋间动脉共干，后者发出脊髓动脉滋养脊髓，如操作不当可致脊髓损伤[25]。此外，支气管动脉左右侧分别有2支以上者并非少见（本组左右两侧共23例），插管过程中应仔细寻找分别造影以明确病灶的血供，有助于提高疗效减少并发症。

据我们的观察，右侧支气管动脉的主要来源为右侧肋间动脉、主动脉降部、主动脉弓和右锁骨下动脉；左侧支气管动脉的主要来源为主动脉降部和主动脉弓。施术时注意在上述动脉寻找，则可提高插管成功率。

3.2 了解支气管动脉支数对提高造影成功率有意义 支气管动脉的造影，要求在短时间内造影变化较多的几条支气管动脉。国内有研究报道[26，27]，支气管动脉为右1支左2支所进行的640例支气管动脉造影中，完全造影出的只占64.4%（412例），没有达到预期效果。根据我们的观察，支气管动脉，以右2支左2支的分布形式最多见。这可能提示铃木等在行支气管动脉造影结果所以不够理想，可能与漏掉右下支有关。因此应准确掌握支气管动脉的分布形式是成功进行支气管动脉造影的关键之一。

3.3 肺癌血供的研究 目前对肺癌与支气管动脉的相关性大部分学者认为支气管动脉参与肺癌血供，而且支气管动脉（BA）和肺动脉（PA）之间存在吻合[28]。无论是支气管动脉直接为肺癌供血，还是通过侧支吻合来供血，支气管动脉一般都出现血流增加、管径扩张和（或）行程迂曲。而肺动脉一般包绕肿块，形成“手握球”征，或呈偏心性、向心性缩窄，或呈“枯树枝征”、“残根征”等。

近年来，肺癌动脉灌注治疗和肺癌引起咯血成为研究的热点[29]。肺癌动脉灌注治疗对不能耐受全身化疗或放疗的患者尤为有效[29]。对于肺癌动脉灌注治疗和支气管动脉栓塞术，找到肺癌供血动脉至关重要。多螺旋CT支气管动脉成像可以在大范围内寻找肺癌的供血动脉，而且避免了重叠，有助于在肺癌介入治疗前了解肺癌的供血动脉，减少误栓或遗漏血管，从而降低了介入治疗并发症的发生率。在治疗后，肺癌本身及其代谢产物可刺激小动脉及微动脉增生，故肺癌的供血动脉可变化，多层螺旋CTBA－CTA可动态了解、综合评价肺癌的治疗效果及再治疗方案。

3.4 咯血患者的支气管动脉多螺旋CT表现及临床应用价值 咯血是呼吸系统常见的症状之一，病死率为5%～100%，所以检查咯血的原因及治疗意义重大。

咯血的原因很多，如支气管扩张症、肺癌、肺结核、肺炎、肺脓肿、肺囊性纤维化、肺间质纤维化、肺动脉及支气管动脉瘤等。但多数情况下结局却近乎相同，即支气管动脉扩张导致临床咯血。有学者[16]对不同原因的咯血患者进行了CTA研究，将其支气管动脉及相关异常血管归结为：①主干型：BA的主干明显扩张、迂曲，周围分支稀少、细小；②网状型：BA主干及分支均扩张增粗，可有双支或多支BA向同一病灶供血，构成血管网；③多种动脉交通吻合型：肺外体循环参与病变区供血并与肺内支气管动脉沟通，包括锁骨下动脉、腋动脉肋间动脉、内乳动脉或膈下动脉，通过次级肺韧带或粘连的胸膜进入肺实质。如果扩张的非支气管体循环动脉在胸膜外脂肪内显示并伴有胸膜增厚（3 mm）和毗邻肺实质的损害，即可认为是咯血的来源血管[16]。由于多螺旋CT支气管动脉造影具有扫描范围广、显示率高的特点，不仅可观察支气管与邻近结构的关系，确定肺内病变和咯血的血管来源，而且可更好地评价及显示非支气管体循环动脉引起的咯血，从而可借此指导介入手术。对于大咯血患者，支气管动脉栓塞术已成为有效的治疗手段。应用支气管动脉的CTA成像联合支气管动脉的DSA几乎能够确定所有出血部位[30]，并降低严重并发症（如脊髓损伤、食管溃疡等）的发生率[31]。这样可缩短治疗时间，使栓塞更易成功。

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