结扎兔单侧椎动脉后颈部血管血流代偿性变化及临床意义

刘 斌，贺永雄，贾连顺，李昊昌，张永恒

椎动脉(vertebral artery，VA)在脑桥、延髓交界处汇合为基底动脉后与颈内动脉(inernal carotid artery，ICA)形成大脑Willis 环，为脑后部包括枕部皮质、脑干及内耳迷路等结构供血，占全脑供血量的11%。普遍理论认为VA 病变会导致椎基底动脉供血不足(vertebrobasilar insufficiency，VBI)，也就是目前已知存在争议的椎动脉型颈椎病(cervical spondylosis of vertebral artery insufficiency type，CSA)，很多临床报道VA 的狭窄、变异、受压或痉挛变细、硬化等均会导致CSA。很多医师应用磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)、CT 血管造影(CTA，CT angiography)和彩色多普勒超声(color doppler ultrasound，CDU)对临床的患者进行了大量的研究证明VA 和CSA 之间存在着必然的联系。但国外目前很少有CSA 的报道。为明确VA 和VBI 的关系，一些学者利用动物实验进行了论证，利用的实验动物有犬、兔、鼠等，检查多通过数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、MRA、CTA 等来从病理、分子水平进行检测。但目前尚未检索到有利用CDU 来监测结扎单侧VA后对侧VA 和其他颈部血管代偿性血流变化的报道。DSA、MRA、CTA 等均为静态的血管变化，唯有CDU 对血流变化敏感性高，而且属无创的检查方法。本研究利用CDU 来监测结扎兔左侧VA 后颈部血管代偿性的血流变化来明确单侧VA 断流后机体是如何进行代偿的，这种代偿机制是否能够完全满足脑部供血需求，是否会对脑和脊髓组织产生病理上的缺血坏死改变。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验动物

清洁日本大耳兔，4.5～5 月龄，质量2.0～2.5 kg。

1.1.2 手术相关

氯胺酮(江苏恒瑞制药厂)，氯丙嗪(天津药业焦作制药)，手术显微外科器械，自制试验台。

1.1.3 主要仪器

CDU-日本进口ALOKA(型号a10，7-10 兆赫兹探头)，切片机-德国进口LEICA(型号RM2235)，染色机-德国进口LEICA(型号ST5020)，包埋机-德国进口LEICA(型号LEICAEG1150H)，脱水机-德国进口LEICA(型号RroliteE385)。

1.2 实验方法

1.2.1 实验动物的准备

大耳兔不分雌雄，随机编号后分为2 组:实验组16 只，为手术结扎左侧VA 组;对照组8 只为假手术组，同样行手术分离VA，但不结扎VA。用剪刀剪掉颈部长毛，然后用脱毛剂脱掉剩余短毛。

1.2.2 颈部血管CDU 检查

24 只全部行颈部CDU，选3 个心动周期，测量双侧VA、颈总动脉(common carotid artery，CCA)、ICA 的vmax、vmin、平均流速(standard deviation，SD)、搏 动 指 数(pulsatility index，PI)、阻 力 指 数(resistance index，RI)和管径(vascular diameter，VD)。然后取平均值并记录。为记录方便，下文各解剖学部位英文缩写中分别以L 和R 代表左和右。16 只实验兔行LVA 结扎，8 只行假手术;24 只兔在手术后23 h 再次行颈部CDU 检查检测VA、CCA、ICA 管径和流速变化。

1.2.3 VA 结扎

采用氯胺酮(25 mg/kg)，氯丙嗪(12.5 mg/kg)复合肌注麻醉，麻醉成功后将兔固定于特制手术台上，常规消毒、铺巾，暴露VA 的V1 段入椎间孔处，分离VA，行VA 结扎。取8 只作为空白对照，16 只行VA 结扎。然后逐层缝合。

1.2.4 兔脑组织病理检查

术后24 h 取兔大脑、小脑、延髓及脊髓组织，福尔马林固定，制作蜡块及病理切片，显微镜下观察有无缺血坏死表现。

1.3 统计分析

2 结 果

对所有实验兔术前、术后颈部VA、CCA、ICA 各项指标测量3 次取平均值记录(见表1，2)。实验组兔在结扎LVA 前、后RCCA 血流图见图1。兔小脑组织病理结构可见清晰的3 层结构:分子层(molecular layer)、浦肯野细胞层、颗粒层，未见变性及坏死(见图2)，手术组与对照组间未见明显差异。

2.1 实验组

实验组兔LVA 结扎前各项指标进行配对t 检验，结果显示:LVA 的vmax、vmin明显高于RVA 差异具有统计学意义(P＜0.01);SD 差异无统计学意义(P ＞0.05);PI 及RI 左侧明显高于右侧，差异有统计学意义(P＜0.01);VD 左侧大于右侧，差异有统计学意义(P＜0.05)。CCA 左侧VD 大于右侧，有统计学意义(P＜0.05)，其他各指标差异无统计学意义(P ＞0.05)。LICA、RICA 各指标差异无统计学意义(P ＞0.05)。

实验组兔结扎LVA 前、后各项指标进行配对t检验。结果显示:结扎LVA 后RVA 的vmax、vmin和SD 均高于结扎前且差异具有统计学意义(P＜0.01);PI 差异无统计学意义(P ＞0.05);RI 术后明显高于术前，差异有统计学意义(P＜0.01);VD 术后大于术前，差异有统计学意义(P＜0.05)。结扎后RCCA 的vmax高于术前(P＜0.05);vmin差异无统计学意义(P ＞0.05)，但SD 显著高于结扎前，差异且具有统计学意义(P＜0.01);PI 差异显著，有统计学意义(P＜0.01);RI术后高于术前，有统计学意义(P＜0.05);VD 差异无统计学意义(P ＞0.05)。结扎后LCCA的vmax高于术前，有统计学意义(P＜0.05);vmin差异无统计学意义(P ＞0.05);SD显著高于结扎前，差异有统计学意义(P＜0.05);PI 差异显著，差异有统计学意义(P＜0.01);RI、VD 差异无统计学意义(P ＞0.05)。结扎后RICA的vmax、vmin均高于术前，有统计学意义(P＜0.05);但SD 差异无统计学意义(P ＞0.05);其余各项差异均无统计学意义(P ＞0.05)。结扎后LICA 的PI 和RI 术后高于术前，差异有统计学意义(P＜0.05);其余各项差异无统计学意义(P ＞0.05)。

表1 实验组兔VA、CCA、ICA 在结扎LVA 前、后血流变化Tab.1 Blood flow changes of VA，CCA and ICA in experimental group rabbit before and after LVA ligation

表2 对照组兔VA、CCA、ICA 在结扎LVA 前、后血流变化Tab.2 Blood flow changes of VA，CCA，and ICA in control group rabbit before and after LVA ligation

图1 实验组兔在结扎LVA 前、后RCCA 血流图Fig.1 Blood flow diagram of RCCA in experimental group before and after LVA ligation

图2 兔小脑组织病理结构示意图(HE 染色)Fig.2 Structure diagram of rabbit cerebellum pathological (HE staining)

2.2 对照组

对照组手术前各项指标进行配对t 检验结果显示:左右两侧vmax和vmin均存在显著差异且具有统计学意义(P＜0.01)，LVA 的vmax、vmin明显高于右侧;SD 差异无统计学意义(P ＞0.05);PI 及RI 左侧明显高于右侧，差异有统计学意义(P＜0.01);VD 左侧大于右侧，差异有统计学意义(P＜0.05)。

对照组VA、CCA、ICA 在结扎LVA 前、后血流变化结果显示:在假手术前、后各项指标进行配对t检验，各项指标差异无统计学意义(P ＞0.05)。

3 讨 论

3.1 兔脑缺血模型的建立

在实验动物选择方面，理论上讲由于灵长类与人类种系发生上最相近，实验结果也最适合用于临床，因此采用猴等灵长类动物制作结扎VA 脑缺血模型是最理想的一种。但是，猴价格较贵，实验费用高，使研究工作受到一定的限制。也有研究者用犬来进行实验，犬的VA 相对粗大，实验效果显示明显，但犬生性凶猛不易操控，价格也相对较高［1，2］，因此选择一种体态适中，性情温顺，便于饲养和操控又能贴近人生理结构的动物是本实验的关键。资料研究表明，兔的脑血管结构跟人脑结构非常相似［3］，而且头部相对较大，因而非常适宜制作脑缺血模型。正常情况下，兔等动物脑的血运来源于VA 和ICA。实验表明大部分兔在CCA 结扎后可以依靠Willis 环来代偿脑血供［4］，但有少数动物耐受性较差，影响饮食或死亡，和临床统计的患者单侧或双侧VA 损伤后的表现基本一致。国内有作者观察发现兔结扎双侧VA 的4 h 后脊髓血供开始代偿性恢复［5-6］。那么兔在结扎单侧VA 后也应有相应的代偿机制。因此，本实验采用结扎兔单侧VA 来观察颈部血管的代偿机制及结扎单侧VA 后脑缺血的病理改变情况。这也符合临床CSA 患者多为单侧VA 病变的特点。本实验术前兔颈部血管CDU 检测结果显示兔左侧VA 管径和流速均比右侧大，结扎左侧VA 缺血模型应该比右侧更明显，因此本实验采用单纯结扎左侧VA 进行实验。

关于实验检测的方法，目前大多数应用MRA，DSA，CTA 等［1，5，7］。这些检查手段往往反映的是血管的静态图像，难以显示血流变化的状态。而且本研究采用王勇等［7］的方法在预实验利用64 排螺旋CT 行兔CTA 检查时，VA 的V1 段可清晰重建显示，但V2 段由于VA 管径仅0.8 mm 左右，很难与椎管分离重建，因此CTA 检查对此项实验不适用。而CDU 具有可以实时检测，直接观察VA 血流变化，动态反映血流的特点。李士星等［8］用CDU 监测颈椎病模型兔，当一侧椎动脉重度狭窄或闭塞时，对侧将出现代偿性血流增加。本实验术后脑组织病理检查的时间选择在术后24 h，因为邓天琼等［6］研究缺血后脊髓病理改变，在结扎VA 后4 h、8 h、24 h 3 个时段，术后24 h 病理改变最明显，颈髓的病理学表现为细胞肿胀明显、高尔基器、线粒体空泡变。因此，本研究中单纯选择结扎术后24 h 作为检查脑组织病理改变的时间，以减少实现动物的数量和工作量。以往的实验均集中于脑部或脊髓单独进行检查［4-7］，造成标本浪费，本实验将实验兔脑及脊髓全部取出进行病理观察，全面检测脑和脊髓在结扎LVA 后的病理改变情况，未发现脑及脊髓组织有缺血、坏死表现。后期，笔者将进一步对这些切片进行免疫组织化学分析是否存在细胞凋亡等更微观的变化。

3.2 VA 缺血与VBI

大量研究表明，由于VA 的变异或病变导致VA缺血时会引起引起临床上以眩晕为主的一组症候群，现在普遍认为原因是VBI［9］。临床上常诊断为CSA 或交感型颈椎病。对于CSA 的病因、发病机理、临床表现、诊断和治疗一直存在争议［9-11］。就其发病机制早期一些学者认为颈椎椎间盘后侧方突出粘连并固定于椎动脉上，钩椎关节骨质增生刺激或压迫，椎间盘退变使椎间隙和横突间距缩小，导致椎动脉扭曲以及颈椎力学平衡失调机械性压迫刺激是导致VBI 的主要原因。但目前许多临床研究证明VA 周围神经丛受到激惹才是引发椎动脉供血不足的主要原因，交感因素是其发病的重要因素，由于颈椎不稳刺激颈前的交感神经，交感缩血管兴奋导致的局部VA 收缩而引起的VBI，冯世庆等［11］通过尸体解剖发现交感神经纤维广泛分布人VA 外膜，并将VA 外膜剥离术运用于临床，将数字减影血管成像检查血管狭窄超过18%的患者行VA 外膜剥离术，优良率为93.18%。王麓山等［12］将CSA 中的神经交感型行双侧VA 剥离，亦收到良好的效果。不管何种因素，都认为最终导致VBI。临床报道由于VA 损伤也可导致VBI，引起严重后果。因此，临床医生在手术中特别注意VA 的保护［13］。Wirbel等［14］总结了12 例双侧VA 损伤的病例，死亡6 例，残疾4 例。Schellinger 等［15］报告外伤导致VA 夹层动脉瘤后2 例死于椎基底动脉梗塞。尽管治疗VA损伤的方法较过去有了很大改进，如栓塞、修补、结扎、介入等［16］，但术后仍经常伴有动静脉瘘，假性动脉瘤，迟发性再出血，血栓、栓塞形成，脑梗塞等并发症，并遗留不同程度的神经功能缺陷［17］。目前的大量动物实验也支持这一观点［1，8］，但何海龙等结扎犬双侧VA 并未表现出任何VBI 的症状［2］。蒋涛等［18］等报道临床76 例外伤致单侧VA 损伤的患者，仅14 例出现头晕等轻度VBI 症状，说明VA 也有一定的代偿机制。刘伟等［19］认为一侧VA 发育不良，对侧VA 常代偿性增粗、迂曲，一般不导致明显的VBI，当对侧VA 因多种因素不能代偿时，才会出现大脑后循环缺血症状。

本组实验在结扎兔LVA 后RVA 的vmax、vmin、SD、RI 和VD 均高于结扎前;说明RVA 产生了明显的代偿性血流加速，管径增粗。双侧CCA vmax、SD、PI、RI 也高于术前，说明CCA 也产生了代偿性的血液流速增加。RICA 的vmax、vmin均高于术前，也产生了部分代偿，同时在LVA 结扎24 h 后行脑组织病理学检查，术前、术后左右两侧大脑、小脑、延髓、脊髓HE 染色未发现细胞变性、坏死表现。说明结扎兔单侧VA 后，对侧VA、双侧CCA 和右侧ICA 会产生代偿性血液流速加快，缓解了由于LVA 断流后引起的VBI，而且代偿机制有效，未产生由于VBI 所致的脑和脊髓的病理性损害。由于本组兔实验尚不能评估手术后兔是否有眩晕的症状，但可以证明单纯一侧VA 的病变甚至断裂，并不会引起病理性脑缺血改变。不能否认CSA 这种疾病的存在，但是本实验可以证实CSA 绝对不是单纯由VA 缺血改变所致，必然还有其他的因素在同时作用。也提示临床中单侧VA 损伤也并不一定会引起灾难性的后果，只要做好止血，减少出血，进行彻底结扎，防止远期并发症的发生即可［20］。结扎单侧VA 本身并不会造成脑缺血改变。但如果对侧VA 同时存在病变就另当别论了。

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