Willis环结构及功能对颈动脉重度狭窄患者支架置入术的决策影响

温宏峰， 涂 隽， 王培福

脑卒中已成为我国居民死亡的第一位病因，其发病率逐年上升[1]。缺血性脑血管病占所有脑血管病的75%～85%。颈动脉狭窄或闭塞引起的缺血性脑血管病占20%～30%[2]。Willis环作为脑的一级侧支循环，能在短时间内通过前、后交通动脉将血流代偿至狭窄侧改善血液供应保护脑组织不受损伤。本研究主要探讨CT灌注成像联合CTA、DSA评估单侧颈动脉狭窄患者Willis环的代偿功能对脑血流分布的影响，以指导临床治疗决策。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2010年8月-2017年8月在本院就诊的颈动脉狭窄患者,行头部CT灌注成像及头颈部CTA检查，从中选取单侧颈动脉狭窄>90%，对侧无狭窄或狭窄程度<30%的患者80例，其中男46例、女34例，平均年龄(71±8)岁，其中Willis环相对完整40例(DSA证实有经Willis环向狭窄侧代偿血供，称Willis环代偿组)，Willis环不完整40例(DSA证实无经Willis环向狭窄侧代偿血供，称Willis环无代偿组)，对Willis环无代偿组行狭窄处的颈动脉支架植入术，术后7 d再次行头部CT灌注扫描。本研究告知患者并征得患者同意。

1.2 扫描技术与方法 所有患者均用飞利浦256排CT行头部平扫、全脑灌注成像检查和头颈部血管成像检查。使用双筒高压注射器经肘前静脉注入非离子型碘比醇注射液350 mg I/ml(40 ml剂量，注射速率5.0 ml/s)随后以相同速率注入生理盐水30 ml冲洗，延迟5 s后以80 kV、125 mAs的低剂量进行扫描，0.4 s/圈，间隔时间为4.1 s，共扫描13圈，层厚5 mm，矩阵512×512，造影剂跟踪时间为54.4 s，覆盖范围128 mm灌注扫描后约10 min，即对颈动脉行CTA检查，使用双筒高压注射器经肘前静脉注入非离子型碘比醇注射液350 mg I/ml(40～50 ml 剂量5.0 ml/s注射速率)，随后以同样速率注入生理盐水30 ml冲洗扫描条件120 kV、350 mAs，层厚0.9 mm，间隔0.45 mm，螺距0.71，矩阵512×512，扫描范围自主动脉弓至头颅顶结节水平，扫描线与颅底平行。扫描时嘱患者屏气。

1.3 灌注图像处理 灌注数据使用EBW工作站提供的全脑灌注分析软件进行分析，选择大脑前动脉及上矢状窦作为输入动脉和输出静脉，由软件自动生成脑血流量(CBF)脑血容量(CBV)平均通过时间(MTT)达峰时间(TTP)的伪彩图。由3名高年资神经放射医生对图像进行研究分析。本研究感兴趣区(regionofinterest ROI)划定于大脑中动脉(middle cerebralartery MCA)血管分布区域，对MCA分布区伪彩图异常的层面进行测定分析，ROI区尽量避开血管和脑梗死灶，CT灌注软件自动生成ROI区和对侧镜像的CBF、CBV、MTT、TTP值。由于脑灌注测量结果受到个体差异以及生理因素的影响(如血压)，因此，笔者计算rCBV、rCBF、rMTT和rTTP(患侧的CBV、CBF、MTT、TTP和对侧的CBV、CBF、MTT、TTP的相对比值)。

1.4 CTA图像处理 CTA数据使用EBW工作站提供的血管分析软件处理， 由3名高年资神经放射医生对图像进行分析。颈动脉的狭窄率计算参考北美症状性颈动脉内膜切除术标准(The North American Symptomatic Carotid Endarterectomy Trial，NASCET)标准，狭窄率=[1-(最狭窄处直径/狭窄远端正常直径)]×100%，极重度狭窄为90%～99%。软件自动测量狭窄率。同时评价每个患者的Willis环结构(包括大脑前动脉的A1段、大脑后动脉的P1段、同侧和对侧的后交通动脉以及前交通动脉) Willis环的开放标准被描述为：两侧A1段直径>1 mm和前交通动脉可以看见，前交通被认为是开放的，当患侧后交通动脉和患侧P1段的直径>1 mm，后交通被认为是开放的。

1.5 DSA检查及治疗 先在局麻下行全脑血管造影检查，头颈部动脉狭窄程度的分级参照北美症状性颈动脉内膜切除术标准。动态观察经Willis血流代偿情况，有代偿描述需符合CTA对Willis环的开放标准，且有经过后循环或健侧颈内动脉系统经Willis向狭窄侧的代偿血流(TICI分级>2级)。对Willis环无代偿组行支架置入手术，手术过程：置入8F动脉鞘，全身肝素化。将8F导引导管置于患侧颈总动脉近端，在路径图的指引下送入保护伞于狭窄部位远端。沿保护伞导丝送入与该患者狭窄血管相适应的球囊对狭窄部位进行预扩。扩张前给予阿托品0.5 mg静脉注射。撤出球囊，沿保护伞导丝送入适宜支架释放，置入后残余狭窄大于40%者再行后扩，行血管造影明确治疗效果。回收保护伞，术毕。

2 结 果

2.1 患者的一般临床资料 本研究中Willis环无代偿组TIA、脑梗死的发病人数明显高于Willis环代偿组(见表1)。

2.2 颈动脉狭窄的脑血流动力学变化 Willis环无代偿组术前的rCBV与Willis代偿组比较略有增加，而rCBF略有下降，但无统计学差异(P>0.05)(见表2)；rMTT和rTTP延长较多(P<0.05)；Willis环无代偿组术后与Willis代偿组rCBV、rCBF、rMTT、rTTP之间比较(P>0.05)，均无统计学差异(见表3)。Willis环代偿组的CTA、DSA、CT灌注彩图(见图1)；Willis环无代偿组术前、术后CTA、DSA、CT灌注彩图(见图2)。

表1 两组患者的一般临床资料比较

表2 Willis环无代偿组术前与Willis环代偿组灌注参数对比

Willis环代偿组与Willis环无代偿组(术前)比较*P>0.05，#P<0.05

表3 Willis环无代偿组术后与Willis环代偿组灌注参数对比

Willis环代偿组与Willis环无代偿组(术后)比较*P>0.05

3 讨 论

脑血管储备能力主要包括脑血管的自身调节能力和侧支循环的建立。脑血管自身调节能力是指脑血流灌注压在一定范围内波动时，机体可通过小动脉和毛细血管平滑肌的代偿性扩张或收缩来维持脑血流的相对动态稳定。当颈动脉轻-中狭窄时，脑灌注压下降，小动脉和毛细血管平滑肌代偿性扩张来维持正常的脑血容量，因此这时CBV可以正常或稍增加，CBF可正常或略下降。PET研究[3]也显示CBV可以在一个自动调节范围内变化。当颈动脉狭窄严重时，脑灌注压进一步下降时，血管自身调节能力失代偿，CBF会进一步下降，发生缺血性卒中的风险增高。

Chuang等[4]提出，脑动脉狭窄或闭塞会导致脑血流动力学的改变，在这个过程中，脑动脉的侧支循环起重要的作用。Willis环是脑的一级侧支循环，在缺血性脑血管病的病理生理过程中发挥重要作用[5]，完整的Willis环的环前动脉(如颈内动脉)发生严重狭窄或闭塞时，其他供血动脉可通过Willis环向病变血管供血区有效代偿，以避免或减少缺血梗死。本研究通过CTA观察脑Willis环的结构，合并应用DSA检查，评估初级侧支通道是否建立。在重度狭窄Willis环开放的患者中狭窄侧CBV略有升高、CBF轻度下降、MTT轻度延长、TTP明显延长；Willis环不开放的患者术前狭窄侧CBV有所升高、CBF则有所下降、MTT及TTP明显延长,与Willis环通道开放患者的脑血流rCBV、rCBF无统计学差异，rMTT、rTTP之间具有统计学差异；Willis环不开放的患者术后狭窄侧CBV恢复正常，CBF接近于正常，MTT、TTP延长较术前明显改善,与Willis环开放的脑血流rCBV、rCBF、rMTT、rTTP比较均无统计学差异，说明支架的植入改善了脑血流，而Willis环的开放对血流的重新分布也起到了关键的作用。因此，初级侧支即Willis环的开放与否在颈动脉血管阻塞>90%时意义重大。Trojanowskal[6]等人的研究示单侧颈动脉重度狭窄Willis环未开放的患者行动脉内支架植入术前，有84%的患者有灌注异常，其表现为MTT延长，CBF下降，CBV轻度升高。术后3 d，灌注异常患者的比例降为30%，6个月后仅有6%的患者仍有灌注异常。MTT、TTP延迟的主要原因是：脑缺血后发生局部神经生物化学改变，导致脑血管扩张、循环阻力下降，以代偿因血流速度减低引起的局部CBF下降，当血管扩张失代偿时，脑血流量才开始下降，因此，MTT、TTP改变较CBF先出现。TTP延迟另一原因：血管狭窄的患者侧支循环建立，参与病变动脉支配区脑组织的供血，但是血液经侧支循环比正常的动脉直接供血途径所需时间长，所以导致对比剂通过时间延长[7,8]。TTP延长越明显，表明血流缓慢或血液到达ROI的通路越远，血流动力学损伤也越严重。由于血流缓慢，导致血流清除率下降，从而大大增加了卒中的风险。TTP、MTT能够在CBF，CBV改变以前发现脑缺血性病变，是反应血液动力学异常变化的敏感参数。

综上所述，当颈动脉血管阻塞>90%时，脑血管自身调节能力将可能失代偿，如果此时Willis环通道又不能建立，则发生低灌注型缺血性卒中风险非常高，需要积极治疗。反之，Willis环通道良好，则狭窄侧血流可能影响不大，发生低灌注型缺血性卒中风险较小，如果判断狭窄处斑块处于稳定状态，可以暂缓行颈动脉支架植入治疗。对单侧颈动脉重度狭窄的患者，评估脑Willis环的结构至关重要，再结合全脑灌注半定量分析，能科学地评估脑血管储备情况，能为临床治疗方案的选择提供可靠依据。

[参考文献]

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图1 男，63岁，体检发现右侧颈内动脉重度狭窄，无责任血管导致的神经缺损症状、体征。图1A、C示：右侧颈内动脉重度狭窄;图1B：头部CTA示：前交通、右侧大脑前动脉交通前段、右侧后交通通脉开放；图1D：有从健侧经前交通到狭窄侧的代偿血流；图1E、F：有从经过后交通到前循环的血供；图1G、H、I、J：CBV、CBF、MTT和TTP伪彩图，两侧灌注参数无明显差异

图2 女，76岁，发作性左侧肢体无力1 y。图2A、C：右侧颈内动脉重度狭窄。图2B:头部CTA示：右侧大脑前动脉交通前段纤细、双侧后交通通脉未开放；图2D：无健侧经前交通到狭窄侧的代偿血流；图2E、F：CBV、CBF图：两侧CBV、CBF无明显差异;图2G、H:MTT、TTP图：患侧较健侧延长;图2I：右侧颈动脉支架术后;图2J、K、L、M:CBV、CBF、MTT和TTP伪彩图，示：术后两侧灌注参数已无明显差异