主动脉弓分支血管变异的研究进展

王飞

正常主动脉弓上缘自右向左分别发出无名动脉、左颈总动脉、左锁骨下动脉[1]。主动脉弓上分支变异是比较常见的现象，1893年Arthur Thomson等[2]基于尸检结果，首次对主动脉弓上分支变异进行了报道，显示变异发生率高达20%。后续的小样本研究陆续得出了相似的结果[3]。1957年1000例尸检研究显示正常主动脉弓型比例仅为64.9%[4]。随着影像学的发展，计算机断层扫描血管成像（computed tomography angiography，CTA）、数字减影血管造影技术（digital subtraction angiography，DSA）等血管评估手段逐渐应用于研究当中，越来越多大样本研究结果提示主动脉弓上血管变异的高发，正常主动脉弓型仅占65.9%～86.7%[5-7]。

随着医学的不断进步，越来越多的病变可通过外科手术或血管内治疗的方式得以解决。特别是血管内治疗，由于其手术创伤方面的优势获得广泛的认同。在手术过程中，血管变异无疑会增加操作的难度，并且增加术中及围手术期并发症的风险，因此对主动脉弓上血管变异进行研究意义重大，本文将近年来关于主动脉弓上分支血管变异的研究综述如下。

1 主动脉弓分支血管类型

最常见的主动脉弓上分支血管类型被称之为“正常主动脉弓”（类型1），自右向左分别发出无名动脉、左颈总动脉、左锁骨下动脉。既往研究中由于存在样本量不足的情况，罕见的变异类型不可能在研究中全部被发现。如G.Vučurević等[8]观察到8种变异类型，其中包括一些亚型的存在，Alper Karacan[9]及国人[10]的研究中观察到7种不同的类型。总结既往研究结果，最常见的变异类型为牛型弓、椎动脉起自主动脉弓和右锁骨下动脉迷行[11]。

牛型弓（类型2）为最为常见的变异类型，主动脉弓上发出2支血管，右侧血管自主动脉弓上发出后分为无名动脉与左侧颈总动脉；左侧为左锁骨下动脉。虽然被称之为“牛型弓”，但这样的命名是不准确的，因为在牛的主动脉弓上无名动脉是独自发出[11]。此种类型的变异根据无名动脉与左颈总动脉的位置关系又可分为2种亚型。a型：主动脉弓上相同位置同时发出无名动脉与左颈总动脉；b型：左侧颈总动脉与无名动脉共干，即弓上右侧血管在发出一段距离后分成无名动脉与左侧颈总动脉[11]。既往大量尸检及影像学研究结果显示，牛型弓的发生率在10.0%～27.1%[2-4，7，9，12]。

椎动脉直接起自主动脉弓（类型3）：主动脉弓上发出4支血管，自右向左分别为无名动脉、左侧颈总动脉、左侧椎动脉、左侧锁骨下动脉。根据椎动脉发出的位置又可分成不同亚型。a型：最常见的类型，主动脉弓上左侧椎动脉起点位于左侧颈总动脉与左侧锁骨下动脉之间；b型：左侧椎动脉起自左侧锁骨下动脉背根部[13]。人群中此类型变异的发生率为2.5%～6.0%[2，4，7，9，12]。

右锁骨下动脉迷行（类型4）：主动脉弓上血管自右向左分别为右侧颈总动脉、左侧颈总动脉、左侧锁骨下动脉、右侧锁骨下动脉。右锁骨下动脉独自从主动脉弓最左侧降主动脉上部发出，向右上方经过气管、食管走行至右侧肺尖的位置。根据右锁骨下动脉走行与气管、食管的位置关系可分为3种亚型。a型：右锁骨下动脉位于食管与气管后方；b型：右锁骨下动脉位于食管与气管之间[14]；c型：右锁骨下动脉位于食管与气管前方。在普通人群中，迷行的右锁骨下动脉发生率为0.2%～13.3%[7，9，12]。

其他类型，包括左右颈动脉共干、双头臂干、右侧椎动脉起自主动脉弓、甲状腺最下动脉起自主动脉弓、右位主动脉弓等。其他类型变异总发生率＜1%，属于罕见类型，多见于个案报道中[15]。主动脉弓上血管排列情况见表1。

2 不同人群主动脉弓血管变异

主动脉弓上血管的变异受到环境、种族和遗传等因素影响，不同地域、人种间主动脉弓上分支变异发生率不同[19]。1933-2016年此类研究的Meta分析结果显示，印度人群变异发生率最低，而约旦人群变异发生率最高[15]。美国黑人变异发生率为48.3%，美国白人为33.1%，印度为23%，葡萄牙为18%，英国为17.6%，希腊为17%，日本为16.7%，韩国为16%，亚洲为11.06%，波兰为2.6%[2-3，5，21-26]。同时变异类型分布也不尽相同，牛型弓的发生率在黑人中高达41.4%～45.6%，白种人为13%，日本人群仅为0.9%[21，26-27]。椎动脉起源异常也存在类似情况，2005年基于尸检的研究结果显示左侧椎动脉起自于主动脉弓的发生率为7.41%，而在澳大利亚南部人群样本中这个比例高达13.95%[28]。普通人群研究中发现右锁骨下迷行的发生率有性别差别，女性的发生率要显著高于男性，牛型弓在女性中发生率也高于男性，但人群中总的变异发生率无明显性别差异[19，29，32-33]。

3 主动脉弓分支血管变异发生的胚胎学机制

目前认为，主动脉弓上血管变异与胚胎发育过程密切相关。胚胎发育前4周，动脉干发出6对对称的咽弓动脉，这6对原始血管弓连接背侧和腹侧主动脉及主动脉囊。胚胎发育过程中，原始血管网络中不同位置将发生融合、退化及中断，于第8周时逐渐形成主动脉弓及弓上分支血管的最终形态[34-35]。发育过程的各种异常会引发不同类型的血管变异：①正常情况下，主动脉囊形成分叉后发出左右两支；如果无分叉形成，左颈总动脉则直接连接至主动脉囊，从而导致左颈总动脉与无名动脉以共同的起点发出，形成“牛型弓”[36]。第3咽弓动脉的近端部分常与主动脉囊左角相延续或融合，如果融合位置位于主动脉囊右角，也会形成“牛型弓”[33]。②血管中断、退化发生的位置位于右颈总动脉与右锁骨下动脉之间，即形成了右锁骨下动脉迷行[14]。③退化发生在左侧动脉导管与左锁骨下动脉或降主动脉之间，形成右位主动脉弓[34]。④退化发生于左颈总动脉与左锁骨下动脉之间，形成右位主动脉弓合并迷走左锁骨下动脉[34]。⑤异常的左侧椎动脉起源是由于左侧第6或第8颈节间动脉持续存在，若左侧椎动脉起源于第6颈节间动脉，最终的椎动脉将起自主动脉弓上左颈总动脉与左侧锁骨下动脉之间的位置；如果起源于第8颈节间动脉，左侧椎动脉将自主动脉弓上左锁骨下动脉的背根部发出[13]。

表1 主动脉弓分支血管类型

胚胎发育过程中变异发生的影响因素目前尚无定论，有结果显示多种因素可以影响变异的发生情况，如：母亲营养状况、精神压力、时代背景等[28]。有假说认为化学信号传导通路影响了变异的出现，如血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的分泌不足，也有学者推测变异可能与22q11染色体的缺失相关[14，28]。因此变异血管变异发生的机制和影响因素尚需要进一步的研究。

4 血管变异与疾病之间的关系

虽然主动脉弓上血管的变异通常为无症状的，但是其仍然与一些疾病的发生有相关性。牛型弓由于弓上血管分支减少、进入分支的血流速加快，血管壁会承受更大的压力，从而引起动脉瘤或动脉夹层的出现。研究结果显示胸主动脉疾病患者牛型弓发生率增高，牛型弓人群出现胸主动脉症状的概率明显高于正常对照组[37-39]。虽然牛型弓上血管会承受较大的压力，但是研究结果显示其与颈动脉粥样硬化、颈动脉狭窄并无明显相关性[2]。我国学者研究结果显示，主动脉夹层患者总的血管变异发生率低于正常人群[10]。虽然没有明确的证据支持椎动脉起源变异是脑血管病变的预测因素，但直接起自主动脉弓的椎动脉由于血流动力学的改变，容易出现扩张、动脉瘤、狭窄等情况[40-41]。椎动脉起自主动脉弓患者容易发展成为B型主动脉夹层[10]。右锁骨下动脉迷行人群中，21三体综合征及先天性心脏病的发生率明显增高。研究结果显示，新生儿及成人患有21三体综合征的人群中右锁骨下动脉迷行的发生率明显增高，分别为7.9%～29.6%与1.6%～35.7%[14]。先天性血管异常如室间隔缺损、横纹肌瘤、心内膜弹力膜增生症、单心室等也常与锁骨下动脉迷行共发[42]。同时，如果迷行的右锁骨下动脉走行于气管与食管之间可能会引起明显的压迫症状，如吞咽困难、呼吸困难甚至出现食管瘘[14]。

5 血管变异对手术的影响

近些年来神经介入技术飞速发展，颈动脉狭窄的患者可通过支架置入的方式实现血流改善，但主动脉弓上血管变异会增加操作的难度。如牛型弓的变异可能需要使用交换技术、更换特殊导管等方式完成手术，增加手术时间、射线暴露时间，同时增加术中并发症的发生率[12，32，43]。椎动脉直接起自于主动脉弓时，常规血管超声检查或全脑血管造影过程可能误认为椎动脉闭塞，从而影响病情判断。同样，在椎动脉选择造影时此种类型的变异会增加操作难度，在反复尝试的过程中可能引起斑块破裂、医源性椎动脉夹层、椎动脉破裂的情况出现。外科手术过程中，血管的变异同样可能导致不良事件的发生风险增高[5，10]，如主动脉弓血管修补术后渗漏导致的脑或肢体缺血[10]；迷行的右锁骨下动脉通常会伴随喉返神经的缠绕，因此手术过程中可能会出现喉返神经的损伤[44]；甲状腺最下动脉起自主动脉弓时血管误伤的风险增高[20]。

总之，主动脉弓上分支血管的变异是常见的现象，变异的发生来自于胚胎时期原始主动脉弓血管网络不同位置退化和融合的异常，具体何种机制影响了变异的发生尚不明确。虽然多数变异并没有明显的临床症状，但变异增加了外科手术以及血管内治疗的难度和风险。因此对主动脉弓分支变异的研究、术前血管影像学检查对于胸部、头颈部手术方式的制定影响重大。