Willis动脉环后循环的三维重建解剖学研究

张浩 王强 孙杨 杜瑞 杨晓东

解剖与临床

Willis动脉环后循环的三维重建解剖学研究

张浩 王强 孙杨 杜瑞 杨晓东

目的 利用人脑动脉的三维重建图像对Willis动脉环后循环的解剖学结构进行研究，为介入治疗提供相关解剖学资料。方法 对84例就诊于吉林大学第一医院患者的脑动脉MRA图像进行处理，并对后循环系统的相关参数进行测量研究。结果 研究并测量了大脑后动脉的起源变异及管径变换，测量了基底动脉的相关解剖学数值。结论 Willis动脉环在MRA及三维重建中的显像完整比例要远低于显微解剖学结果，介入治疗过程中应注意避免损伤不显影的后交通动脉。

后交通动脉； 大脑后动脉； 三维重建； 解剖学

近年来，随着生活水平的不断提高，脑血管意外的发生率明显增高，介入治疗已成为脑血管意外的主要治疗手段之一[1]。颅内动脉的解剖学数据是介入治疗的基础。目前通过多种途径对大脑中动脉进行解剖学研究的相关报道较多[2]；而主要营养大脑后半部分及小脑的血管——Willis动脉环后循环的相关解剖学研究则较少。现有文献大多以显微解剖的方法来进行，该方法较传统，但与真实的人体解剖学数据有差异[3]。因此，本研究以Willis动脉环后循环的三维重建结果为基础，对其相关解剖学数据进行观测，以期为脑血管的介入治疗过程提供相应的解剖学数据支持。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2014年9月至2015年1月就诊于吉林大学第一医院，行磁共振血管成像（MRA）检查的患者。纳入标准：①18～70岁；②无脑血管疾病史；③磁共振检查无颅脑相关疾病者。最终入选84例，男性36例，女性48例，平均年龄48岁。相关数据处理使用均已告知并取得患者同意。

1.2 检查设备及方法 采用GE公司的DiscoveryTM MR750 3.0T磁共振机，进行头部的MRA扫描，扫描覆盖范围从甲状软骨下缘至头顶。采用Ax 3D TOF MRA，横断面3D TOF MRA多块扫描。扫描参数：Scan Plane：Oblique；FOV：22.0；Phase FOV：0.90；Slice Thickness：1.2；Overlap Locs：8；Freq DIR：A/P；TR：31.0。

1.3 图像处理及分析 将所得的扫描容积数据传送至AW Volume Share 4 AW4.5工作站，分别采取多平面重建、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）及容积再现技术对图像进行后处理，利用软件自带工具进行测量。

1.3.1 大脑后动脉的起源 大脑后动脉起源分三种：①基底动脉型：大脑后动脉直接起自基底动脉，而后交通动脉缺如型。②胚胎型：大脑后动脉直接起自于颈内动脉，基底干发出的分支较纤细或缺如。③后交通动脉型：后交通动脉显影良好，与基底动脉的分支汇合，共同形成大脑后动脉。

大脑后动脉管径的测量：①基底动脉型大脑后动脉自分叉后与大脑中动脉起始点同一矢状面处进行测量。②胚胎型大脑后动脉于其与基底动脉分支回合后0.5 cm处进行测量。③后交通动脉型自二者汇合后方0.5 cm处进行测量。

1.3.2 基底动脉的测量 以两侧椎动脉汇合处作为椎动脉的起始点，上方的分叉点作为基底动脉的终止点，对基底动脉的长度进行测量，自其起始点上方1 cm处进行测量，作为基底动脉的管径。

1.4 统计学方法 采用SPSS 13.0统计分析软件进行处理分析。影像学测量数据均取3次测量的平均值，最终将每组的数据以±s表示，对所有计量资料进行t检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大脑后动脉的解剖 大脑后动脉的起源方式有3种，双侧半球各自的起源情况见表1，各种不同起源类型的大脑后动脉管径数据见表2。本研究84例中，Willlis动脉环完整者仅有32例，其中双侧均为后交通动脉血供型7例，双侧胚胎型大脑后动脉供血型11例，其余均为混合血供型。Willis动脉环不完整者、双侧后交通支均缺如者14例，其余均为混合血供型。大脑后动脉的血供情况见图1。

表1 大脑后动脉的起源情况（例）

表2 不同起源的大脑后动脉的管径（±s，mm）

表2 不同起源的大脑后动脉的管径（±s，mm）

平均管径左侧大脑后动脉 2.37±0.28 2.59±0.37 2.41±0.19 2.42±0.28右侧大脑后动脉 2.39±0.48 2.41±0.36 2.44±0.22 2.42±0.37名称 基底动脉后交通动脉胚胎型大脑后动脉

图1 1.双侧后交通动脉型；2.单侧后交通动脉型；3.右侧胚胎型，左侧后交通型；4.右侧胚胎型，左侧后交通纤细型；5.基底动脉型

2.2 基底动脉的解剖 基底动脉为双侧椎动脉汇合而成，向上走形，发出分支，与后交通动脉、大脑后动脉共同构成Willis动脉环的后循环部分，为大脑后部、小脑的主要营养血管。本研究中，双侧后交通动脉开放组为32例，双侧后交通动脉缺如组14例，其余38例均为单侧开放组。具体解剖测量结构见表3。

表3 不同分型的基底动脉情况（±s，mm）

表3 不同分型的基底动脉情况（±s，mm）

注：与双侧后交通支缺如组比，aP＜0.01，bP＜0.05

名称 基底动脉管径 基底动脉长度双侧后交通支缺如 3.96±0.30 26.26±3.32双侧后交通动脉开放 3.52±0.71a 26.78±4.02单侧后交通动脉开放 3.69±0.61b 25.48±4.32

3 讨论

3.1 后交通动脉的变异 大脑的Willis动脉环的构成血管中，后交通动脉是解剖变异最多的血管之一[4]。其变异主要表现为动脉的管径、长度、穿支发出位置的差异。传统的显微解剖研究结果表明，大多数个体的大脑动脉环是完整的[5]，后交通动脉的变异大多表现为形态上的差异。徐涛等[6]对后交通动脉的显微解剖研究结果显示，46例纳入研究的标本中，有45例Willis动脉环完整，但大多数的后交通动脉管径不一致，管径一致者仅有10例。

本研究显示，Willis动脉环完整者仅32例，占全部个体的38%，与其他学者的研究结果相比较差异较大。考虑产生巨大差异的主要原因是研究方法的不同，本研究采集MRA影像学数据进行三维重建，对重建结果进行记录和测量，而影响MRA血管成像的主要因素是血流速度，血流缓慢或无血流的动脉在最高密度投影下显像率较低。徐涛等在尸体标本中已证实，大多数个体的大脑动脉环是完整的，而影像学检验结果显像率较低，考虑其与后交通动脉在正常生理状态下不需要进行充分开放相关，但解剖结构的完整性可以保证在发生Willis动脉环某段狭窄的病理情况下，后交通支可以进行补充开放，保证后循环的血供充足。

因此，在通过后循环进行介入治疗的过程中，即使后交通动脉的显像不完全，或完全不显影，在操作中也应提起注意，勿将支架直接覆盖于后交通支的相应开口处，以免导致其他医源性Willis动脉环损伤。

3.2 大脑后动脉的管径差异 在发育过程中，大脑后动脉由颈内动脉发出，随着基底动脉的发育，大脑后动脉改由基底动脉供血，但由于其发育较晚，随着颈内动脉和基底动脉的相互作用，后交通动脉及大脑后动脉易产生较多的变异[7]。根据供血血管的不同，大脑后动脉可分为三种类型[8]。基底动脉型大脑后动脉：大脑后动脉的血供主要来自于基底动脉，后交通动脉细小或缺如。胚胎型大脑后动脉：大脑后动脉的血供主要来自于颈内动脉，后交通动脉明显增粗，大脑后动脉第一段发育不良或缺如。混合供血型大脑后动脉：大脑后动脉由后交通动脉及大脑后动脉第一段共同构成，且二者管径基本相同。

有学者对大脑后动脉的管径进行了研究[9]，但未根据具体分型来对大脑后动脉的解剖学结构进行细致测量。亦有研究结果显示，大脑后动脉的管径约为2 mm。本研究对大脑后动脉的具体解剖学数据进行了测量（见表2），显示不同起源类型的大脑后动脉，其管径基本相同，约为2.3 mm，不同分组间及左右间未见明显统计学差异。

本研究表明，大脑后动脉的管径也是基本一致的。这与不论大脑后动脉的起源类型如何，其主要的营养范围基本一致相关。为了保证相关区域充足的血液供应，大脑后动脉的管径需要适应相应的生理功能。所以在大脑后动脉的介入治疗中，需特别关注左右大脑后动脉的管径差异。如差异明显，则表明其病变可能性大，在支架治疗过程中，应注意选择合适支架来保证后循环充足的血供。

3.3 基底动脉的解剖 大脑Willis动脉环后循环中，基底动脉顶端的解剖结构具有重要意义。基底动脉顶端左右分别发出大脑后动脉，走行于两侧大脑脚间窝内，两侧大脑后动脉形成的分叉角平均为100°左右[10]，该数据在介入治疗过程中具有指导作用。基底动脉的主干长度及外径变化较大，在走行过程中亦会发出数十支长短不一的分支供应脑干，有学者称[11]，影响基底动脉主干的主要因素是年龄。

本研究以大脑后动脉起源的不同将其进行了分组，对各组间基底动脉的长度、横径进行了测量（具体解剖学数据见表3）。结果显示，双侧后交通动脉缺如组基底动脉管径较粗大，而Willis动脉环完整者，基底动脉相对较纤细，与前组相比，二者有统计学差异；混合型组的基底动脉横径位于前两组之间，与其余两组相比较均未见统计学差异。该研究结果与大脑后动脉管径的研究相一致，表明大脑后动脉的血供量是一定的，因此不同类型的大脑后动脉管径相同。而在大脑后动脉血供的单元性与多元性组相比较中，血供多元性组的椎基底动脉系管径虽相对较小，但仍不会影响到大脑后循环的血液供应。

综上所述，尽管Willis动脉环后循环在不同受检人及同一受检者的左右半球均存在变异，但为适应其功能需要管径无显著性差异。同时其MRA三维重建显像的完整性要远低于显微解剖学结果，故介入治疗过程中应注意避免损伤不显影的后交通动脉。

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Reconstruction anatomy research of variation of posterior portion in artery circle of Willis

ZHANG Hao＊，WANG Qiang，SUN Yang，et al.＊Department of Anatomy，Basic Medical Collage of Jilin University，Changchun 130021，China

YANG Xiao-dong，E-mail：282495959@qq.com

ObjectiveTo study the anatomy structure of posterior portion of Willis arteries by using 3D reconstruction image of the brain artery，and provide anatomy data for interventional therapy.MethodsThe cerebral artery MRA images of 84 patients in the first hospital of Jilin university were analyzed and the parameters of posterior portion were measured.ResultsThe origin of the posterior cerebral artery variation and the pipe diameter change，and the relevant anatomy of basilar artery were measured.ConclusionComplete Willis circle rate is far below than microsurgical anatomy′s results，during the process of interventional therapy，we should pay attention to the disappeared posterior communicating artery.

Posterior communicating artery； Posterior cerebral artery； 3D Reconstruction； Anatomy

吉林省科技发展项目（项目编号：200705353）

130021 吉林省长春市，吉林大学基础医学院（张浩、孙杨、杜瑞、杨晓东）；吉林大学第一医院放射线科（王强）

杨晓东，E-mail：282495959@qq.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2015．08．023

R322

A

1672-5301（2015）08-0764－04

2015-05-18）