胸主动脉腔内治疗相关的主动脉弓形态研究

严宇 严中亚 邓克学 申运华

胸主动脉腔内治疗相关的主动脉弓形态研究

严宇 严中亚 邓克学 申运华

目的 通过对主动脉弓CT血管造影（CTA）资料的回顾性研究，了解正常主动脉弓的解剖形态学特点，为腔内治疗技术及人工血管和新型支架的设计建立解剖形态学基础。方法 选择2009年1月至2012年10月符合入组标准的正常型主动脉弓CTA资料共217例，使用GE公司AW4.5工作站测量升主、弓上分支的直径及分支之间的距离，运用统计学软件进行分析。结果 冠状动脉开口上2 cm处主动脉直径为（34.56±4.72）mm，分支动脉开口直径：无名动脉为（12.50±1.95）mm、左颈总动脉为（8.28±1.51）mm、左锁骨下动脉为（10.41±2.20）mm。主动脉弓横断面上无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角为（50.30± 13.79）°。无名动脉与颈总动脉距离为（4.39±2.49）mm，左颈总动脉与左锁骨下动脉距离为（6.43±3.98）mm。不同年龄组主动脉直径差异显著，61岁以上年龄组主动脉直径明显大于18～40岁和41～60岁年龄组。结论①在进行主动脉腔内修复术时，选择支架应充分考虑61岁以上患者主动脉直径有明显增大趋势。②由于近端锚定区距离过小，涉及左锁骨下动脉的主动脉病变大部分是不可能通过简单地扩展胸主动脉腔内支架来成功处理。

主动脉弓； CT血管造影； 解剖形态学

对主动脉弓部的病变，传统开放手术技术复杂，创伤巨大，围手术期死亡率和卒中发生率高[1-3]。腔内治疗由于侵袭性较小，已逐渐成为治疗主动脉胸腹段病变的常规方法，并且随着腔内支架设计和手术技术的发展，已延伸到主动脉弓部这一“手术禁区”，成为当今腔内主动脉外科的热门话题。但该方法受限于主动脉的形态和弓上分支血管灌注的需要[4-6]，目前仍存在较高的并发症发生率和远期失败率。本研究通过了解主动脉弓的解剖形态学特点，为腔内治疗技术及人工血管和新型支架的设计建立解剖形态学基础。

1 对象与方法

1．1 研究对象 从2009年1月至2012年10月231例行主动脉MSCT血管成像检查患者中，筛选出符合入组标准的正常型主动脉弓［正常型即为主动脉弓大弯侧自右向左依次发出无名动脉（brachiocephalic trunk，BT）、左颈总动脉（left common carotid artery，LCCA）、左锁骨下动脉（left subclavian artery，LSA）三分支］患者共217例，男性146例，女性71例，年龄18～93岁，平均61.60岁。按照年龄将入选病例分为3组：A组15例（18～40岁），B组81例（41～60岁），C组121例（61岁以上）。入组标准：主动脉弓及其分支造影剂充盈良好，扫描时间准确，解剖结构细节显示清楚，血管密度高（CT值＞130 Hu），无钙化或有钙化但不影响测量，无静脉伪影或静脉伪影较轻，能够满足诊断和测量需要。

1．2 检查及图像处理方法 设备使用Discovery CT 750 HD（GE公司，美国）64多层螺旋CT扫描仪。受检者于检查前2 h禁食，排空尿液，并于检查前签署行CT血管造影检查知情同意书。患者取平卧位，屏气，先获得非增强CT序列（0.625 mm层厚），22G静脉留置针穿刺肘静脉，经多层螺旋CT扫描仪自带高压注射器注入碘海醇（欧乃派克，含碘350 mg I/ml）100 ml，监测药物峰值，到达峰值后延迟6～8 s。目标区上起颈根部，下至上腹部肋弓下缘，所有扫描获得的CT图像以DICOM格式直接导入AW4．5工作站进行图像重组，层厚0.625mm、间隔0.625mm、观察窗宽800HU、观察窗位200HU。获得主动脉弓及其三个分支的VR、MPR图像，并结合原始轴位图像进行多方位、多平面、多角度观察。MPR模式：进入可进行centerline、vessel analysis操作。Centerline：自动生成血管内中心线，可用于定位测量点，从而测量血管直径和血管角度。Vessel analysis：分析血管解剖情况，可生成分析图，用以定位动脉测量位置、动脉直径、距离。

1．3 测量依据 ①主动脉直径测量位置应具有解剖位置的可重复性；②测量应垂直于血流方向，减小测量误差；③使用动脉内部直径作为测量对象。

1.4 测量指标 ①测量冠状动脉开口2 cm处胸主动脉直径；②测量主动脉弓上三分支开口直径；③测量主动脉弓上分支间距离（无名动脉与左颈总动脉，左颈总动脉与左锁骨下动脉）；④测量主动脉弓横断面上无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角。见图1。

1.4.1 冠状动脉开口2 cm处胸主动脉直径 以重建得到的横断图像为基础，在最佳显示主动脉直径平面上重建MPR图像，测量主动脉直径。见图2、3。

1.4.2 主动脉弓三个分支血管在主动脉弓开口处直径 在最佳显示BT与LCCA间距的斜位平面上重建斜位MPR图像，分别测量BT和LCCA在主动脉弓分支开口处的直径，用同样方法在最佳显示LCCA与LSA间距的斜位平面上重建斜位MPR图像，分别测量LCCA和LSA在主动脉弓分支开口处的直径。见图4～6。

1.4.3 主动脉弓三个分支相邻血管的间距 以重建横断图像为基础，利用MPR技术，得到最佳显示BT与LCCA间距的斜位平面，测量BT与LCCA之间的距离。以重建横断图像为基础，利用MPR技术，得到最佳显示LCCA与LSA间距的斜位平面，测量LCCA与LSA之间的距离。见图7、8。

1.4.4 主动脉弓横断面上无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角 在最佳显示主动脉三分支开口的平面上重建斜位MPR图像，测量主动脉弓横断面上无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角，并计算出平均值。见图9。

1.5 统计学方法 利用SPSS 17.0软件分析BT和LCCA的间距以及LCCA和LSA的间距，所有数值均用±s表示；不同性别组间的比较采用t检验，不同年龄组间的比较采用单因素方差分析（One-Way ANOVA）。P＜0．05为差异有统计学意义。

2 结果

测量所得数据包括主动脉直径、主动脉弓三个分支血管的开口直径和沿主动脉大弯侧三个分支间的距离。

2.1 主动脉直径（冠状动脉开口上2 cm处） 主动脉平均直径为（34.56±4.72）mm，该值在不同性别组间未见统计学差异（表1），而在不同年龄组间差异有统计学意义（表2），其中61岁以上年龄组的主动脉直径显著大于18～40岁和41～60岁年龄组18～40岁和41～60岁年龄组间则未见统计学差异（图10）。

2.2 分支动脉开口直径 无名动脉平均直径为（12.50±1.95）mm，该值在不同性别组间未见统计学差异（表1），在不同年龄组间差异则具有统计学意义（表2，图11）。左颈总动脉平均直径为（8.28± 1.51）mm，该值在不同性别及不同年龄组间均未见统计学差异（表1、2）。左锁骨下动脉平均直径为（10.41±2.20）mm，该值男性组显著大于女性组（表1），而在不同年龄组间则未见统计学差异（表2）。

2.3 分支间距离 无名动脉与左颈总动脉间平均距离为（4.39±2.49）mm，在不同性别组和不同年龄组间均未见统计学差异（表1、2）。左颈总动脉与左锁骨下动脉间平均距离为（6.43±3.98）mm，在不同性别组和不同年龄组间亦均未见统计学差异（表1、2）。

2.4 无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角 主动脉弓横断面上无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角平均值为（50.30±13.79）°，该值在不同性别组和不同年龄组间均未见统计学差异（表3、4）。

3 讨论

表3 不同性别组无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面成角比较（±s）

表3 不同性别组无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面成角比较（±s）

组别 例数 无名动脉与左锁骨下动脉连线与矢状面成角（°）男性 146 50.74±13.68女性 71 48.62±13.27 P值 0.282

表4 不同年龄组无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面成角比较（±s）

表4 不同年龄组无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面成角比较（±s）

组别 例数 无名动脉与左锁骨下动脉连线与矢状面成角（°）18～40岁 15 45.93±12.41 41～60岁61岁以上49.18±11.37 51.14±14.94 F值P值81 121 1.251 0.282

如今随着腔内支架设计的改进和“开窗”技术、“烟囱”技术、“杂交”技术等的出现，腔内治疗已延伸到主动脉弓部这一禁区。在涉及主动脉弓病变的腔内治疗中越来越普遍使用常规腔内支架的去分支技术[7]、在常规腔内支架原位开窗及个体化的分支或开窗支架耗材等。以上方法都有缺点，它们是最终发展为规格化（off-the-shelf）的开窗或分支血管支架的必经阶段[8]。以上所提到的新型支架和规格化的腔内支架设计主要困难之一是缺少腔内治疗相关的精确的正常主动脉弓形态描述，包括直径和垂直以及平行血流方向，或轴心线的各方位的距离。同时，详细准确了解三个分支血管的距离和相对的位置关系也是必须的。

表1 不同性别组主动脉各测量参数比较（±s）

表1 不同性别组主动脉各测量参数比较（±s）

注：BT：无名动脉；LCCA：左颈总动脉；LSA：左锁骨下动脉

组别 例数 BT直径（mm） LCCA直径（mm） LSA直径（mm） BT-LCCA距离（mm） LCCA-LSA距离（mm） 主动脉直径（mm）男性 146 12.60±1.78 8.33±1.43 10.76±2.06 4.42±2.28 6.62±4.15 34.35±4.06女性 71 12.29±2.28 8.11±1.67 9.72±2.32 4.23±2.87 5.90±3.45 34.41±3.71 P值 0.276 0.339 0.001 0.592 0.208 0.915

表2 不同年龄组主动脉各测量参数比较（±s）

表2 不同年龄组主动脉各测量参数比较（±s）

注：BT：无名动脉；LCCA：左颈总动脉；LSA：左锁骨下动脉。与61岁以上组比较，aP＜0．01

组别 例数 BT直径（mm） LCCA直径（mm） LSA直径（mm） BT-LCCA距离（mm） LCCA-LSA距离（mm） 主动脉直径（mm）18～40岁 15 11.41±1.58 7.85±1.50 9.53±2.10 4.40±1.61 6.50±2.79 31.37±3.28a41～60岁61岁以上81 121 12.40±1.82 12.70±2.05 8.35±1.38 8.25±1.59 10.72±2.05 10.33±2.29 4.14±2.41 4.50±2.62 6.22±3.68 6.50±4.25 33.36±3.79a35.43±4.38

3.1 主动脉直径 任何腔内治疗的关键点是近端锚定区的选择，以此解决主动脉病变，不管是动脉瘤或夹层。而近端锚定区通常选择在未病变的正常主动脉内，并且胸主动脉腔内支架常为超过相应的主动脉直径10%～15%[9]，以使得这些自膨胀支架通过径向力牢固锚定于正常的主动脉上，因此正常主动脉直径的测量十分重要。根据我们的测量主动脉直径为（34.56±4.72）mm，大多数（169例）为30～40 mm，这些共性特征为设计规格（off-the-shelf）的主动脉支架提供了参考值。研究显示，主动脉直径不同年龄组间差异有统计学意义，61岁以上年龄组主动脉直径明显大于18～40岁和41～60岁年龄组，因此，应充分考虑主动脉直径的增大趋势选择支架，尤其是年轻患者。

3.2 分支口径 Gupta等[10]的研究显示，90.0%的主动脉弓分支血管开口呈椭圆形，前后平均最大径大于侧侧平均最大直径。在三分支均发自主动脉弓的主动脉类型，头臂干的口径最大，其次是左锁骨下动脉，再次是左颈总动脉。在主动脉弓行腔内修复术治疗时，这些数值可为支架设计开窗的口径，同时也能为分支动脉支架的设计提供参考依据。目前该技术还处在探索阶段，尚无已经商品化的能够完全重建主动脉弓上血供的分支动脉支架。但国内外的部分学者已经使用自制或定制支架成功完成了少量病例，随着主动脉腔内支架的发展，分支动脉支架可能是治疗弓部病变的发展方向。值得注意的是，根据我们的研究结果，左锁骨下动脉直径男性大于女性，因此在分支支架的研制上需要考虑到这一变化。

3.3 分支动脉距离 分支动脉间距离测量是通常沿主动脉弓的大弯侧进行，进行该项测量主要是考虑在临床上通过腔内修复术治疗主动脉弓时，需要准确地测量分支间的距离，以确保在主动脉弓上分支动脉的血流不受影响，并保证有足够的锚定区域来固定支架。一项针对发生病变（主动脉瘤和主动脉夹层）的主动脉研究[11]显示，80%的患者左颈总动脉和左锁骨下动脉之间的距离＜15 mm，而通常认为20 mm是能够保证近端锚定区不发生内漏的最小值。因此可以看出，涉及LSA病变为了获得足够的近端锚定区，就需要进行旁路重建手术，大部分病例是不可能通过简单地扩展胸主动脉腔内支架来成功处理。根据我们的研究结果以及前人的研究，主动脉弓分支血管间距离绝大多数＜15 mm，近端锚定区的距离不足，因此从腔内支架设计的角度来说，最终的规格化腔内支架应该是不会少于3个开窗孔或3个弓上分支的，这样就解决了锚定区不足的问题。

3.4 主动脉弓角度 大多数腔内手术者现在认识到，腔内治疗失败的最重要原因可能就是对主动脉弓本身的形态特别是它的弯曲角度[12-14]认识不足。这种弯曲首先让人联想到主动脉弓的冠状位形态，但事实上弯曲同样表现在矢状位和轴位上。即使是同一部位的病变，弓部弯曲程度不同，所要求的锚定区长度显然不同。越长的锚定越能取得支架与主动脉血管内壁的紧密贴合。主动脉弓角度较钝时，支架与动脉壁易于贴附，支架不易形成皱褶；反之，角度较锐时，支架不易与动脉壁贴附，容易形成内漏，而且此时支架常无法在主动脉弓转角处完全打开，容易导致支架塌陷。但是有关主动脉弓角度的测量方法、位置、描述等尚无统一意见。有研究认为，主动脉弓的角度应该在左锁骨下动脉水平测量，因为这个位置是以前研究工作中的参考点，大多数近端锚定区是接近左锁骨下动脉的[15,16]。虽然现在还缺乏理想的方法来测量相关角度，但量化的角度值更有利于对主动脉弓形态进行完整描述。我们选择主动脉弓横断面上无名动脉和左锁骨下动脉连线与矢状面的成角这个指标，是为了更一进步描述主动脉弓与其上分支血管在矢状面位置关系，得到的结果是成角（50.30±13.79）°。因为主动脉弓的弯曲和扭曲，支架近端前上方主动脉壁受力最大，因此该处也最容易出现医源性逆行主动脉夹层。在术前的方案设计中应考虑：支架放置后尽可能保证近端与主动脉弓轴线成相对平行的关系，以释放这种剪切力对主动脉壁的影响。一些学者认为，弓上分支血管之间应该设计成相互间＜15°的成角，因为这个角度区间被认为是未来腹主动脉的规格化开窗支架设计的可允许范围[17,18]。

尽管目前存在诸多限制，但是更加微创的全腔内治疗仍然是发展方向。实现主动脉弓微创腔内重建的根本问题和出路在于新的腔内器材的设计和研发，主动脉弓部复杂的解剖特点使相关产品需要更合理的设计，了解形态学特征以及病变位置的特性，对设计形态学构型匹配以及成角好的装置是非常必要的。虽然目前仍无法预见成熟的产品在短期内会应用于临床，但对目前腔内支架的改进已经拓展了腔内治疗在涉及弓部病变中的作用[19-21]。随着对主动脉弓的形态进行更为深入的了解和研究、新器材的不断问世和成熟，主动脉弓的腔内治疗难题必将逐步得到解决。

（本文图片见后插一、二）

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Research of thoracic aortic endovascular treatment relevant aortic arch morphology

YAN Yu，YAN Zhong-ya，DENG Ke-xue，et al.Department of Cardiac Surgery，Anhui Provincial Hospital，Hefei 230001，China

YAN Zhong-ya，E-mail：yan20047@163.com

ObjectiveTo investigate the anatomical morphological characteristics of the normal aortic arch and then guide the development of artificial blood vessel and new aortic endovascular treatment equipment.MethodsThe multislice CT angiography Figures of 217 patients with normal aortic arch scanned from January 2009 to October 2012 which were in accordance with the inclusion criteria were collected.Quantitatively measured the branch location of the innominate artery，the left common carotid artery and the left subclavian artery in the aortic arch，as well as the distance between the branch vessels and the diameter of the branch vessels，and the angle between the sagittal plane of the aortic arch and the connection line of the innominate artery and the left subclavian artery in the cross section of the aortic arch.ResultsThe distance between the innominate artery and the left common carotid artery was（4.39±2.49）mm，the left common carotid artery-the left subclavian artery was（6.43±3.98）mm.Diameter of the opening of the branch arteries:the innominate artery was（12.50±1.95）mm，the left common carotid artery was（8.28±1.51）mm，the left subclavian artery was（10.41±2.20）mm.The diameter of aortic was（34.56±4.72）mm.The average angle between the sagiittal plane and the connection line of the innominate artery and the left subclavian artery in the cross section of the aortic was（50.30±13.79）°.There was statistically significant difference（P＜0.05）in the diameter of the aortic between different ages.The diameter of the aortic was significantly large in cases thatmore than 61 years old than that in cases of 18-40 years old as well as of 41-60 years old.The distance between the branches:innominate artery-the left common carotid artery was（4.39± 2.49）mm，the left common carotid artery-the left subclavian artery was（6.43±3.98）mm.ConclusionThe tendency of increased aortic diameter in more than 61 years old people should be fully considered when choosing thestent during aortic endovascular repair.It is impossible to successfully treatmost of the aortic lesions simply by expanding the stent in the thoracic aortic when the left subclavian artery is involved.

Aortic arch； Computed tomographic angiography； Anatomical morphological characteristics

安徽省科技攻关项目（项目编号：13010142198）

230001 安徽省合肥市，安徽省立医院心脏外科

严中亚，E-mail：yan20047@163.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2017．01．006

R654.2

A

1672-5301（2017）01-0018-05

2016-06-21）