完全型胚胎型大脑后动脉对大脑后动脉斑块分布的影响

周可心 方金 江桂华

广东省第二人民医院影像科（广州510317）

脑卒中是一组以急性起病的、局灶或弥漫性脑功能缺失为特征的脑血管疾病，具有高发病率、高致残率、高致死率、高复发率、高经济负担五大特点［1］。我国40 岁及以上卒中人口约1 318 万，且患病率呈逐年上升趋势，每5 位死者就至少有1 人死于脑卒中［2］，脑卒中给患者个人及社会带来了沉重的负担，因此，防治脑卒中一直是近年的热门研究。

脑卒中可分为缺血性卒中和出血性卒中，其中以缺血性卒中更为常见，我国缺血性脑卒中占69.6% ～70.8%［3］，缺血性脑卒中最主要的病因是颅内动脉粥样硬化病（intracranial atherosclerosisdisease，ICAD），占30% ～50%［4］。ICAD 是一种慢性炎症过程，影响ICAD 的因素有吸烟、饮酒、高血压、高脂血症等［5］。此外，研究也表明，脑血管的几何形状会影响斑块形成的位置。动脉粥样硬化斑块的位置信息对临床治疗具有一定的指导意义，例如，当斑块处在分支开口附近时，进行支架成形术可能引发“雪犁效应”，反而导致严重的穿支血管闭塞事件［6］，所以，评估斑块在血管腔中的分布位置具有一定的必要性。

目前常用于评估颅内血管狭窄的手段有DSA、MRA 及CTA。然而，这些检查手段只能检测血管腔的狭窄程度，不能反映血管壁的信息。目前常用于评估血管壁及斑块信息的技术是3D 高分辨率血管壁成像（3D high-resolution vessel wall imaging ，3D HR-VWI），它可以直接地显示血管壁及斑块的形态学、组成成分及易损性等，并具有无创的优势，于2017年受到美国神经放射学会的推荐［7］。

胚胎型大脑后动脉（fetal posterior cerebral artery，FPCA）是Willis 环的一种先天性变异，会明显改变脑血管的几何形状。在以往的研究中，前人对斑块分布的研究主要集中在大脑中动脉及椎基底动脉，对大脑后动脉及胚胎型大脑后动脉的斑块分布研究较少，故本研究假设在颅内动脉粥样硬化患者中，胚胎型大脑后动脉因血管几何形状的改变，会影响大脑后动脉血管斑块的形成和分布，使用3D HR-VWI 探索大脑后动脉的几何形态与斑块位置和特征之间的关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象 经中国科学院深圳先进技术研究院大体与动物伦理委员会审核（受理号SLAT-IRB-180315-H0228），所有患者在入组前均获知情同意。满足以下条件的患者将被纳入：（1）患者接受过3D HR-VWI 及MRA 检查；（2）发现为单侧完全型胚胎型大脑后动脉；（3）患者的大脑后动脉P2 段上至少有一处动脉粥样硬化斑块。有以下条件的患者被排除在研究之外：（1）非动脉粥样硬化性颅内血管疾病，如血管炎、烟雾病、夹层、动脉瘤、可逆性脑血管收缩综合征；（2）磁共振成像质量差；（3）血栓引起的动脉狭窄或闭塞。

1.2 成像参数 MRI 扫描采用3.0T 联影MR 扫描仪，3D HR-VWI 成像参数为：方向：矢状位；层块数：1；每层块层数：240；层方向插值：1.50；层厚：0.6；读出FOV：220；相位FOV：172；回波链长度：46；读出分辨率：368；相位分辨率：100；相位编码方向：A＞P；相位过采样：0；TR：800；TE：13.98；平均次数：1；带宽：600；合并加速：4.9。

1.3 影像分析 两位经验丰富的医学影像学工作者进行独立的视觉检查，使用联影后处理斑块分析软件分析3D HR-VWI 图像，独立勾画并测量每个侧壁的斑块面积及斑块率，以协商一致的方法解决两位观测者的分歧。

由于冠状位中，弯曲血管的倾斜伪影会导致对真实壁厚的高估并被错误估计成斑块，因此成角度重建图像，以确保所有横截面图像垂直于血管的长轴。

磁共振图像上的动脉粥样硬化斑块定义为：超过管壁最薄处1.5 倍以上的局限而偏心的新月形增厚。斑块率=斑块面积∕管腔面积×100%。斑块侧壁划分方法：通过3D 图像判断血管最窄处，在横轴位及矢状位取垂直于狭窄处血管长轴的横截面（图1），将截面均匀划分为四个等分，内外侧分别定义为靠近或远离身体中轴线的方向，上下侧与头足方向一致，手动勾画每个侧壁的斑块（图2），由联影后处理软件自动判读面积。

图1 在3D 图像上判断血管最窄处Fig.1 Determine the narrowest point of vessel on the 3D image

图2 勾画斑块和计算面积Fig.2 Draw the outline of plaque and calculate the area

1.4 统计学方法 所有数据均采用SPSS 22.0进行统计分析。斑块面积和斑块在每个侧壁的分布均描述为M（P25，P75）。通过评估中位数分析的Friedman 检验，比较每个患者的斑块率。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料 2020年5-12月对469 例患者进行3D HR-VWI 及MRA 检查，其中胚胎型大脑后动脉患者109 例，左侧胚胎型大脑后动脉29 例，右侧胚胎型大脑后动脉52 例，符合入组条件的单侧完全型胚胎型大脑后动脉患者共20 例，其中男13 例，女7 例，平均年龄57.1 岁（范围40 ～75 岁）。

2.2 两组大脑后动脉的影像学结果 完全型胚胎型大脑后动脉P2 段各壁的斑块面积中位数和斑块率见表1，内侧斑块面积中位数和斑块率均大于其余3 侧（P＜0.01）。

表1 完全型胚胎型大脑后动脉P2 段的斑块分布Tab.1 Plaque distribution in P2 segment of complete fetal posterior cerebral artery M（P25，P75）

完全型胚胎型大脑后动脉P2 段各壁的斑块面积中位数和斑块率见表2，上侧斑块面积中位数和斑块率均大于其余3 侧（P＜0.01）。

表2 正常大脑后动脉P2 段的斑块分布Tab.2 Plaque distribution in P2 segment of normal fetal posterior cerebral artery M（P25，P75）

3 讨论

胚胎型大脑后动脉（FPCA）的定义是：大脑后动脉由颈内动脉发出，如大脑后动脉P1 段不存在，则被称为完全型胚胎型大脑后动脉（complete FPCA，CFPCA），反之则被称为部分型胚胎型大脑后动脉（partlyFPCA，PFPCA）。后交通支的存在使前后循环的几何形状大幅度改变，血流动力学也随之变化。在PFPCA 的情况下，血流方向不总是从颈内动脉到大脑后动脉，血流动力学较为复杂。在CFPCA 的情况下，血流方向仅从颈内动脉流向大脑后动脉，血流动力学较PFPCA 大为简化，故本研究中仅研究了单侧CFPCA 患者。

目前常用于评估颅内血管信息的手段有DSA、MRA 及CTA。DSA 是诊断颅内血管疾病的“金标准”，以DSA 为基准，CTA 及MRA 对颅内血管狭窄程度的评估有着较高的准确率及吻合度，CTA 较MRA 更为准确［8］。这些手段可以检测血管的几何形态和狭窄程度，但无法评估血管壁及斑块的信息，在管腔明显狭窄之前，管壁就可能存在亚临床的动脉粥样硬化斑块，引发脑缺血症状［9-12］。此外，动脉粥样硬化斑块会引起管壁重构，包括正性重构和负性重构，前者指病变处血管代偿性扩张，管径可能不会发生狭窄，后者指病变血管管径缩小。症状性斑块更常出现正性重构，非症状性斑块更容易出现负性重构［13-14］，传统的血管造影可能低估正性重构血管的病变严重程度。3D HR-VWI 具有各向同性分辨率高、覆盖范围大的优点，可以用于评估血管壁及斑块的信息。

以往多项研究表明，斑块的易损性及斑块的分布特性可能会影响患者的症状，其中斑块的分布是一个重要影响因素：HUANG 等［9］发现有症状的基底动脉斑块倾向于分布在基底动脉的腹侧，ZHAO 等［14］发现有症状的大脑中动脉斑块倾向于分布在大脑中动脉的上侧。脑血管的几何形态可能会影响斑块的分布：有研究认为大脑中动脉的形状可能是决定早期动脉粥样硬化斑块位置的一个因素［15］。而随着大脑中动脉弯曲弧度增大、管径缩小，斑块发生的概率将会提高，不同患者血管曲折程度的差异可能是脑动脉粥样硬化斑块的位置在个体间产生差异的原因之一［16］；研究发现，脑桥深部腔隙性梗死的患者较对照组具有更为弯曲的椎基底动脉弧度［17］。基底动脉斑块患者的基底动脉弯曲程度更大，动脉粥样硬化斑块更容易发生在弯曲血管的内侧壁［18］；YU 等［19］根据椎基底动脉的几何形态对椎基底动脉进行分型，探讨了不同血管几何形态间斑块分布的差异；LIU 等［20］发现基底动脉开窗出的斑块更容易分布在分叉段的外侧壁。

本研究也发现，作为一种常见的血管变异，完全型胚胎型大脑后动脉的存在能影响大脑后动脉P2 段的斑块分布：正常的大脑后动脉中，大脑后动脉P2 段的斑块倾向于分布在上侧壁，当CFPCA 存在时，更可能导致斑块发生在大脑后动脉P2 段的内侧壁。

这可能与血管形态改变导致的血流动力学改变有关，即局部血流动力学相关的机械力可能是诱发动脉粥样硬化的一个因素。血液在血管内流动，会对血管内皮细胞产生平行于血流方向的剪切力（wall shear stress，WSS）及垂直于血流方向的压力（wall pressure，WP），根据流体力学理论，在一段弯曲的血管中，血液施加在外壁的剪切力及压力大于施加在内壁上的剪切力及压力；同时，笔直的血管内血液较为平缓，而弯曲的血管内的血流较为紊乱。动脉粥样硬化斑块更容易发生在低剪切力、低压力、血流紊乱的区域［21-22］。原因可能有以下几点：（1）致动脉粥样硬化因子倾向于被动地从压力高的区域移动到压力低的区域，压力变化越明显，这些成分的聚集就越显著；（2）低剪切力可促进血管损伤因子的分泌，减少内皮细胞保护因子的分泌，导致内皮细胞功能障碍和内皮细胞损伤［22］；（3）剪切力低的区域，血管内皮细胞变圆，排列方式也会变得无序［23］，这增加了内皮通透性增加；（4）不稳定的压力会使致动脉粥样硬化成分重新分布并在内皮下聚集［22］；（5）小鼠研究表明，主动脉弓内侧弯紊乱的血流产生通过yes 相关蛋白信号通路促进动脉粥样硬化［24］。以上因素加速了致动脉粥样硬化成分的沉积、吸收及动脉粥样硬化病变的形成。

本研究的主要局限性是：（1）样本量较小，需要更多患者来验证结论；（2）回顾性研究；（3）所有斑块都很小，无法分析斑块表面纤维帽、斑块内出血、钙化等形态学信息；（4）本研究仅分析了大脑后动脉斑块的分布，与缺血性脑卒中的关联性尚不明确，需要后续大样本的随访来确定临床意义。

综上，存在完全型后交通动脉时，大脑后动脉P2 段的斑块倾向于分布在内侧；无后交通动脉存在时，大脑后动脉的斑块倾向于分布在上侧。3D HR-VWI 具有提供颅内血管壁信息的优势，利于颅内血管病变研究的开展。