血脑屏障损伤模型(血脑屏障的形态学基础)

【摘要】 目的 探讨脑血管ct成像（cta）对脑缺血患者颅底willis环形态及其代偿潜能评估的价值。方法 回顾性分析2006年6月至2008年10月期间作头颈部cta检查并在24h内作mr平扫的137例患者的临床资料,其中短暂性脑缺血发作（tia）59例（tia组）,无症状33例（无症状组）,脑梗死45例（脑梗死组）。所的图像在adw4.3工作站上采用vr、mip、cpr、mip等重建方式进行后处理,多方位观察willis环的形态及空间解剖细节,对3组willis环进行分型。结果 tia组和脑梗死组中willis环ⅰ型比例明显下降,ⅲ、ⅳ型比例明显增加；而tia组与脑梗死组之间willis环构成比差异无统计学意义。大脑前动脉a1段（acaa1）、大脑后动脉p1段（pcap1）发育不良或缺如在tia和脑梗死患者中更多见。发生acaa1发育不良或缺如的脑缺血患者前交通动脉（acoa）显影比例高；pcap1发育不良或缺如多伴有胚胎型大脑后动脉（ftp）。结论 cta能很好地显示willis环的结构,并对willis环代偿潜能进行评估,为临床治疗提供帮助。

【关键词】 ct；脑缺血；willis环；血管成像

缺血性脑血管病是由于局部脑血流量降低而引起的脑缺血性病变［1］。对以动脉狭窄为主的脑缺血患者而言,局部脑组织的供血量是由供血动脉的病变程度和侧支循环情况共同决定,两者是影响脑血流动力学状况的关键因素。lis环是颅内最重要的侧支循环途径,是调节大脑两侧半球及前后循环血液供给的枢纽,与颅内血液供应有着密切关联,其血管构成和变异较大［23］。应用脑血管ct成像（cta）对脑缺血患者的willis环形态及其代偿潜能进行评估,对指导临床采取相对应的治疗措施,评估患者的预后和降低患者的致残致死率有重要指导作用。

1 资料与方法

1.1 研究对象

东南大学附属盐城医院2006年6月至2008年10月间接受头颈部cta检查的患者693例。从这些连续性病例中筛选图像质量好、能够对willis环血管及颈部血管作出评价的图片137份。所有病例在24h内均作过mr检查。根据临床症状、体征和检查结果,将137例患者分为无症状组、短暂性脑缺血发作（tia）组和脑梗死组。无症状组33例,平均年龄（52.16±8.69）岁,男20例,女13例。其中23例为头痛或头晕来院就诊者,既往无脑血管疾病史,神经系统检查无阳性体征；10例为非脑血管疾病患者（颈部肿块7例,疑肺癌脑转移3例）,此次头颅ct或mr平扫均正常。tia组59例,平均年龄（54.82±8.23）岁,男35例,女24例。脑梗死组45例,平均年龄（55±9.02）岁,男24例,女21例。tia的诊断均符合全国第四届脑血管病会议修订的急性缺血性脑血管病的诊断标准［1］。脑梗死诊断标准：临床疑似脑梗死,并经mr检查证实有＞2cm2的梗死灶。3组之间年龄、性别构成有可比性。

1.2 cta检查

ge公司lightspeed64层螺旋ct,应用ge公司提供的延迟扫描公式：延迟时间=达峰前-幅时间点+1/2（对比剂注射持续时间-扫描时间）。达峰时间为颈动脉同层动态造影剂浓度加到最高值的时间。选用连续容积扫描模式,机架转速0.4s/360,层厚5.0∶19.37,螺距0.969∶1,间隔5mm,扫描野头颅,管电压120kv,管电流650mas。使用双筒高压注射器,对比剂为欧乃派克［omnipaque,350mg·（100ml）-1］50ml,肘正中静脉注射,注射速度5ml·s-1。扫描范围：主动脉弓至颅顶。

1.3 图像后处理

将采集原始数据在ct工作站（aw4.3,ge,usa）进行薄层重建及减影软件技术处理,采用减影的容积再现（volume rendering,vr）、最大密度投影（maximum intensity projection,mip）和颈动脉及椎基底动脉的非减影曲面重组（curved planar reformation,cpr）对头颈部血管尤其是对willis环进行重建和分析。

1.4 图像分析

所有图像均经两位有经验的高年资影像诊断医师进行独立评估,有争议时经协商达成共识。

1.4.1 观察内容 分别观察大脑前动脉（anteriorter cerebral artery,aca）a1段、大脑后动脉（posterior cerebral artery,pca）p1段、前交通动脉（anterior communicating artery,acoa）和后交通动脉（posterior communicating artery,pcoa）。

1.4.2 willis环的分型 按陈述花等［3］的方法将willis环分为4种类型。ⅰ型：willis环完整,即willis环各组成血管均存在。ⅱ型：willis环前循环完整,后循环不完整,即前循环各组成血管均存在,而后循环各组成血管至少有1支未见显示。ⅲ型：willis环前循环不完整,后循环完整,即后循环各组成血管均存在,而前循环各组成血管至少有1支未见显示。ⅳ型：willis环前、后循环均不完整,即前、后循环各组成血管均至少有1支血管未见显示。

1.4.3 willis环血管发育情况的界定 willis环中直径大于0.625mm、有造影剂显影并可以观察到动脉起始及终止点的血管视为存在；未见显示者认为缺如；管径＜对侧管径1/2者视发育不良。临床研究［34］已发现acoa、pcoa发挥作用时血管管径均在1mm以上,因此,本研究中将发育不良与缺如血管放在一组讨论。胚胎型大脑后动脉（fetal origin of the posterior cerebral artery,ftp）的定义［5］：起源于颈内动脉的后交通动脉，并直接延续为同侧大脑后动脉交通后段,且pcoa 的血管外径大于同侧起源于基底动脉的p1段。见图1、2、3、4。

1.5 统计学处理

对无症状组、tia组和脑梗死组willis环分型的分布、构成血管形态情况采用spss 13.0统计学软件进行r×c表的卡方检验。

2 结 果

2.1 3组willis环分型构成比

见表1。表1 3组willis环分型构成比例注：括号内为构成比

无症状组的willis环ⅰ～ⅳ型构成比分别为39.4%、42.4%、6.1% 和12.1%,与陈述花mra检查willis环ⅰ～ⅳ型分别占人群的 44.3%、41.9%、6.6%、7.2%相仿；3组之间willis环ⅰ～ⅳ型构成比差异有统计学意义（χ2=20.675,p=0.002）。无症状组分别与tia组、脑梗死组之间willis环ⅰ～ⅳ型构成比差异有统计学意义（χ2=11.51,p=0.011；χ2=11.706,p=0.008）。与无症状组比较,tia组和脑梗死组willis环ⅰ型比例明显下降（分别为10.2%和11.1%）,ⅲ、ⅳ型的比例明显增加(分别为11.9%、20.0%和16.9%、28.9%)。而tia组与脑梗死组之间willis环ⅰ～ⅳ型构成比差异无统计学意义（χ2=4.937,p=0.176）。

2.2 3组之间构成willis环acaa1、pcap1、ftp的血管变异情况

见表2。表2 3组之间构成willis环acaa1、pcap1、ftp血管变异情况与无症状组比较,*p<0.05；与脑梗死组比较,△p>0.05，▲p<0.05

acaa1、pcap1变异率在3组间差异均有统计学意义（χ2= 7.478,p=0.02； χ2= 13.13,p<0.001）。acaa1变异率在无症状组与tia组之间、无症状组与脑梗死组之间差异均有统计学意义（χ2=4.66,p=0.03； χ2=7.57,p=0.006）,但在tia组与脑梗死组之间差异无统计学意义（χ2= 0.74,p=0.39）。pcap1变异率在无症状组与tia组之间、无症状组与脑梗死组之间差异均有统计学意义（χ2= 4.23,p=0.04；χ2=12.64,p=0.001）,在tia组与脑梗死组之间差异也有统计学意义（χ2= 4.04,p=0.045）。3组之间ftp变异率差异无统计学意义（χ2=3.51,p=0.17）。

2.2 3组acoa、单侧pcoa及双侧pcoa显影情况

见表3。表3 3组之间acoa、单侧pcoa和双侧pcoa显影情况例

组别nacoapcoa单侧 pcoa双侧无症状组3329（87.9）10（30.3）16（48.5*）tia组5941（69.5）26（44.1）14（23.7）脑梗死组4531（68.9）24（53.3）19（42.2△*）

注:括号内为百分数；与无症状组相同血管比较,△p>0.05；与tia组相同血管比较,*p<0.05

acoa和单侧pcoa显影率在3组间差异无统计学意义（χ2=4.50,p=0.11； χ2= 4.11,p=0.13）。双侧pcoa显影率在3组之间、tia组与脑梗死组、tia组与无症状组之间差异有统计学意义（χ2=6.86,p=0.03；χ2=4.03,p=0.045； χ2=5.90,p=0.015）；无症状组与脑梗死组之间差异无统计学意义（χ2=0.302,p=0.58）。

3 讨 论

64层螺旋cta扫描层数薄,速度快,具备较高的空间和时间分辨力,实现了真正意义上各向同性扫描。通过强大的各种血管重建技术结合数字减影可有效去除脑实质及颅骨伪影的干扰,单独显示大脑前、中、后动脉和willis环空间解剖细节,对于评估willis环形态的代偿潜能、指导临床治疗、评估患者预后以及降低患者致残、致死率具有积极意义。

笔者在对研究对象的ct或mr检查对照时发现,对重度颈动脉狭窄或闭塞患者而言,具有willis环侧支循环者临床症状轻,willis环ⅱ型患者较willis环ⅲ型患者预后好,willis环ⅰ型患者的临床症状最轻。血管单侧闭塞且对侧狭窄时,患者的梗死灶往往发生在血管狭窄侧,可能机制在于颈内动脉闭塞时残端压力较低,虹吸现象使血流通过对侧血管狭窄处时血流速较高,不断冲击斑块使之脱落,导致狭窄侧脑梗死的发生［79］。此类患者多有前交通动脉代偿,而后交通动脉代偿较少,即willis环呈ⅱ型。tia组和脑梗死组willis环ⅰ型比例较无症状组明显下降（分别为10.2%和11.1%）,willis环ⅲ、ⅳ型的比例(分别为11.9%、20.0%和16.9%、28.9%)明显增加,提示完整的willis环可降低该类患者发生脑卒中和tia的危险性。而tia组与脑梗死组之间willis环构成比差异无统计学意义（p>0.05）,这说明tia、脑梗死患者在willis环的结构上有共同的危险因素，即willis环结构完整性下降，特别是前循环完整性下降。

3.1 前循环的形态及变异

acoa使双侧颈内动脉相交通,其开放条件是组成侧支循环的血管完整,即狭窄或闭塞同侧和对侧大脑前动脉交通段（acaa1）完整。单侧颈动脉重度狭窄或闭塞患者的主要代偿血管是 acoa。本研究中acoa显影情况在无症状组为87.9%（29/33）,tia组为69.5%（41/59）,脑梗死组为68.9%（31/45）,虽然3组间差异无统计学意义，但从血管显影比率上看前交通的开放有利于减轻脑缺血,降低脑梗死发病率。

导致前循环不完整的最主要原因是acaa1的发育不良和缺如。本研究结果显示,acaa1的发育不良和缺如（血管变异）在无症状组占7.6%,tia组占19.5%,脑梗死组占24.4%,呈明显递增趋势；无症状组与脑梗死组、无症状组与tia组之间acaa1的发育不良和缺如差异有统计学意义（均p<0.05）,而tia组与脑梗死组之间acaa1的发育不良和缺如差异无统计学意义（p>0.05）。在本研究中还发现,当一侧acaa1段发育不良或缺如时,acoa的管径显影较正常增粗,出现明显代偿血流,且血管越粗代偿能力越强；对侧大脑前动脉出现血流量增加、血流加速及管内压增加等血流动力学变化,易形成动脉瘤。提示代偿血流在有利于恢复脑供血的同时也会带来不利的一面。何杰等［10］发现，当a1段发育不良或缺如时,同侧pcoa增粗。说明a1段发育不良情况与同侧pcoa增粗有密切关系；a1段发育愈差则同侧pcoa增粗愈显著,是willis环的后循环对前循环的补充。这点在我们的研究中也得到了证实。

3.2 后循环的形态及变异

pcoa担负着前后循环之间的代偿功能,而双侧pcoa的p1段关系到双侧pca血流的压力平衡,两者的形态学变异不仅影响后循环,也会同时影响到前循环。本研究结果显示,脑梗死组双侧pcoa开放较tia组明显增多（p<0.05）,不过椎基底动脉的供血能力较颈动脉系统弱,后交通的开放血流量受限，只能有限地避免后分水岭区梗死。笔者统计中也发现,tia组患者多表现为后循环缺血,随访中发现后交通未开放、以环前病变为主的tia病例转归上易发生分水岭区梗死。ftp发生比例在3组之间的差异无统计学意义（p>0.05）。

ftp不是高危因素,一些tia和脑梗死患者ftp多伴同侧的pcap1狭窄,ftp与pcap1变异具有强相关性［11］。可能是因为椎基底动脉系发育较颈内动脉系晚,增粗的pcoa代替或部分代替了p1段的分工,抑制了椎基底动脉起源的p1段发育［11］。本研究结果显示,pcoap1变异（狭窄或发育不良）率在3组之间差异有统计学意义（p<0.05）,且pcoap1双侧血管同时发生狭窄或发育不良者较多。

wiliis环血管代偿能力主要出现在willis环以下的血管发生狭窄或闭塞时,当大脑中动脉的狭窄在willis环上方,则willis环对其代偿有限,此时主要依赖脑膜支吻合及硬膜与软膜的吻合等继发性侧支循环代偿［12］。血管狭窄或闭塞既可以缓慢渐行,也可突然发生。当其进展缓慢时,继发性侧支循环常有时间形成并完善；在病变进展较快时,willis环代偿不充分或无法代偿。当其他继发性侧支循环尚未形成时,脑血管调节能力及脑灌注则明显受损,脑梗死形成难以避免［13］。侧支循环对脑梗死的预后具有重要意义,但有时也会有一定的负面影响［14］,如容易导致脑梗死后出血而使病情恶化,尤其在大面积脑梗死伴丰富侧支循环而又治疗不当时。因此,对脑缺血患者的willis环的形态及代偿能力的综合评估,可以为急诊医师选择合理的治疗方案并尽早进行治疗提供更为客观的影像依据。

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