椎动脉形态学与血流动力学的研究现状Research status of morphology and hemodynamics of vertebral artery

李 改 (吉林医药学院附属医院超声科，吉林 吉林 132013)

后循环缺血是常见的缺血性脑血管病，约占缺血性卒中的20%。随着脑血管病变的深入研究[1]，发现椎动脉发生病损时，出现椎-基底动脉供血范围内器官的缺血，将严重影响其功能并产生一系列症状。

1 椎动脉的解剖

椎动脉(vertebralartery,VA)起自锁骨下动脉第1段，穿颈6至颈1横突孔并弯向后侧，绕寰椎侧后方，经椎动脉沟转向内面，穿寰椎后膜、硬脊膜及蛛网膜进入蛛网膜下腔。入颅腔后沿延髓的腹侧达斜坡，在脑桥下缘，左、右椎动脉汇合成一条基底动脉并经桥脑腹侧的基底动脉沟至脑桥上缘供大脑后部、小脑及脑干，最后分为左、右大脑后动脉两大终支[2]。在大脑底面通过Willis环与颈内动脉互相交通，其分支在蛛网膜下腔内吻合成网。

根据椎动脉的行程可分为四段：近段(V1)由椎动脉起始处至颈6横突，横突段(V2)位于颈6至颈2横突孔之间，远段(V3)为颈2横突孔至椎动脉穿硬膜处，颅内段(V4)由椎动脉穿硬膜及蛛网膜与对侧椎动脉汇合成基底动脉。

2 椎动脉形态学的研究现状与血流动力学的关系

2.1 椎动脉起始部的形态学特征

经过尸体解剖观察，椎动脉起始的位置不恒定，分为正常型与异常型[3]。

总结国内283具尸体566条椎动脉[3-8],发现右侧椎动脉正常型282条，占99.65%；左侧正常型269条，占95.05%。右侧异常型1条，占0.35%，为右侧椎动脉从头臂干的末端发出[3]；左侧异常型14条，占4.95%，分别为左侧椎动脉直接起自主动脉弓12条[3-8]，左侧椎动脉与左侧锁骨下动脉共干1条[3]，双起源椎动脉1条(均起源于左侧锁骨下动脉)[3]。

由于主动脉弓内的压力高于锁骨下动脉内的压力，主动脉弓起源较粗的左椎动脉可能会比起源于锁骨下动脉的椎动脉得到更充足的血液供应，但是两侧压力不均衡可能会引起大脑血液动力学的混乱，现在没有明确的证据显示椎动脉起源变异的人更易引起脑血管病变[9]。如果椎动脉狭窄或闭塞，主动脉弓内的压力也可能成为椎动脉形成动脉瘤或破裂的原因，期待进一步研究。

椎动脉与锁骨下动脉构成开口朝外侧的角度，不同的标本有很大的不同。这与椎动脉的起始位置有一定的关系，如椎动脉的起始位置较低者，与锁骨下动脉所构成的角度较小；反之起始愈高位者，构成的角度愈大[3]。两侧角度进行比较，右侧角度大于左侧者占大多数，左侧(91.7±0.9)°，右侧(115.8±1.6)°[6]。

由于大部分左椎动脉的起始点较低，较接近于心脏，并且左椎动脉与左锁骨下动脉构成的角度亦较小，所以从血液的动力学来说，左椎动脉的血流速度和压力都会比右侧为大，导致左侧形成动脉粥样硬化斑块的几率大于右侧，同时两侧角度的不同对于后循环的供血是否有影响有待于进一步探讨。

2.2 椎动脉进入颈椎横突孔的位置

椎动脉正常自第6颈椎横突孔下缘至第2颈椎横突孔下口,绝大多数穿C6-C3横突孔向上。椎动脉异位入横突孔很常见，在上行的过程中不进入第6 颈椎横突孔而是从第 5、4、3或2 横突孔进入，极少数进入第7横突孔。总结国内198具尸体396条椎动脉进入横突孔的情况[3，7-8，10-11]，椎动脉正常入C6横突孔378条,占95.45%；椎动脉异位入横突孔18条，占4.55%。分别为椎动脉进入C7横突孔者2条，入C5横突孔者9条，入C4横突孔者6条，入C3横突孔者1条。

Matula等[12]报道95例脑血管造影检查患者的椎动脉，走行变异的发生率为10%。Bruneau等[13]对250例患者采用MRI和CTA检查发现，椎动脉走行变异的发生率分别为14.5%(29/200)和12%(6/50)。可见椎动脉走行变异并不少见。

从理论上讲，椎动脉入横突孔的位置越高，颈段则越长，受相邻结构的影响越大；同时位置较表浅，入横突孔前的行程延长、迂曲，且没有横突孔的保护，若颈部运动不当，两侧前斜角肌、颈长肌容易产生应力不均，可使C3至C6颈椎之间的应矩力不等而发生旋转移位，对椎动脉产生刺激或压迫。尤其直接刺激椎动脉壁上的交感神经，使椎动脉痉挛，其管腔内血流动力学发生了改变，如果对侧椎动脉不能起到很好的代偿作用，将影响脊髓颈段的血液供应，导致椎-基底动脉供血不足的发生。

2.3 两侧椎动脉管径的比较

椎动脉直径一般3～5 mm，两侧椎动脉管径大部分不相等，左侧较右侧粗。文献记载椎动脉管径出入很大，可能各作者所测量的位置不够统一，且椎动脉全长的管径并非完全一致。邹宁生等[3]发现一些管径较大的椎动脉起始部稍微膨大，又在一些标本中发现椎动脉的V2移行于V3之前亦有膨大现象。综合国内文献[3,5，7-8，10],椎动脉起始处外径：左侧(4.3±0.5)mm，右侧(3.8±0.4)mm。椎动脉穿越第6颈椎横突孔下缘处,外径左侧(3.6±0.5)mm，右侧(3.0±0.5)mm。椎动脉穿越颈2横突孔处,外径左侧(3.0±0.5)mm，右侧(3.0±0.8)mm。几乎没有见到颅内段的管径测量的文献。

椎动脉管径变异较大，当两者差异明显时就成为一侧椎动脉优势(vertebral artery dominance，VAD)[14]，非优势椎动脉全程均匀狭窄纤细，或者两侧椎动脉直径上相当，而一侧椎动脉与基底动脉的连接更加直接[14-15]。超过50%的人群存在VAD[14]。VAD可分为左侧或右侧优势[15]。根据尸检、血管造影和超声研究发现，通常左侧椎动脉直径大于右侧[14-15]。

一侧椎动脉优势的发生机制尚不清楚，学者们曾提出过不同的理论来解释这种现象。两侧椎动脉在解剖学上起源不同，这可能是构成一侧椎动脉优势的主要原因。椎动脉起源锁骨下动脉，左锁骨下动脉起自主动脉弓，右锁骨下动脉起自头臂干。因此左侧椎动脉为主动脉的第2级分支，而右侧椎动脉为第3级分支[3]。左侧椎动脉与锁骨下动脉成角角度小于右侧[3]。右利手人群有左侧大脑半球优势，而左利手人群有明显的右侧大脑半球优势，两侧大脑半球在解剖和功能上是有区别的[16]。大脑血管需求理论被提出，认为左侧椎动脉优势可保证有更高的血流量来满足左侧大脑半球增加的供血需求，但还没有文献来支持这个观点。

2.4 椎动脉各段的长度

根据椎动脉的行程分为四段，各段长度的测量文献报道相对较少，综合国内[5,7-8]126具尸体椎动脉各段长度的测量：V1段左侧(39±6)mm，右侧(39±8)mm；V2段左侧(60±8)mm，右侧(60±7)mm；V3段左侧(39±3)mm，右侧(39±4)mm。

由于动脉硬化、高血压及椎基底动脉扩张延长等原因导致椎动脉长度的延长，造成血流动力学的改变有待于进一步研究。同时长期血流动力的学改变易致分支小动脉痉挛而使血管壁缺氧，导致小动脉玻璃样变性，进一步发展可形成微型动脉瘤等不良结果。

3 椎动脉血流动力学的研究现状及存在的问题

目前对椎动脉血流动力学的研究大多集中在对椎动脉狭窄的研究上，通过测量血流速度及血流状态将其分为轻、中、重度狭窄或闭塞。其中轻度及中度狭窄，仅表现为狭窄处的血流速度加快，对于狭窄的远端及近端的血流动力学没有影响。重度狭窄，除狭窄处血流速度明显加快外，血流状态呈现为涡流或湍流状态；同时狭窄的远端呈现一种低流速、低搏动的状态，近端呈现一种低流速、高阻力的状态。另外在重度狭窄及闭塞的患者中，我们还要进一步检查血管的代偿情况，对于椎动脉重度狭窄或闭塞的代偿多以对侧椎动脉血流速度加快多见，这种血流速度加快表现为全程均一的加快而不是局限于某一段血流速度的加快[17-19]。对于椎动脉各段形态学改变后血流动力学的研究相对较少。

全脑数字减影血管造影(DSA)将椎动脉V1段迂曲形态分为单弧形(迂曲呈单一的弧形)、多弧形(呈连续2个或2个以上弧形)、折叠形(迂曲折曲呈锐角)、环袢形(迂曲盘绕呈环状)[20]。大多数文章只是从形态学进行分析，如宋石磊等[20]对205例患者经全脑DSA发现存在椎动脉V1段迂曲者60.5%，无迂曲者39.5%。其中单弧形42.2%、多弧形23.5%、折叠形22.9%、环袢形11.4%。孟秀峰等[21]对54例眩晕患者超声检查：当一侧椎动脉存在严重动脉弯曲时，椎动脉血流速度下降明显，弯曲程度较轻时血流速度改变不明显，没有提到具体分型的血流动力学的情况。我们知道这种迂曲的形态，将造成血管长度的增加及多个角度的形成，这对于血流的状态将有很大的影响，具体影响状况有待于进一步研究。那么对血流动力学的影响谁更大、更有意义呢，是长度、管径、压力还是角度呢？没有大样本的研究。

孟秀峰等[21]对54例眩晕患者进行超声检查,结果显示椎动脉穿入异常对椎动脉血流速度影响不大。椎动脉V2段走行在椎间隙，也会造成迂曲、扭曲各种形态学的改变。大角度的折叠从物理学上讲，肯定会对血流动力学有很大的影响，但是V2段有丰富的分支，对血流动力学又是什么样的影响呢？也许更加复杂。椎动脉V3段造成疾病的少见，研究的也少，但是，它自身走行的大角度，对血流动力学将会有影响。椎动脉V4段是目前大家忽略的一段，在工作中我们发现V4段闭塞的病人很多见，有的病人并没有明显的症状。CTA及MRA将椎动脉汇合区的形态进行解剖分型，分为A型(两侧椎动脉基本对称分布于桥脑中线两侧)、B型(两侧椎动脉整体偏离桥脑中线)、C型(两侧椎动脉位于同侧)。王学廷等[22]对190例患者行CTA检查，三种类型的发病率分别为A型29.47%、B型36.84%、C型33.68%。V4段在血流动力学上一定要考虑左右椎动脉汇合的形态对血流动力学的影响。是左右椎动脉汇合的角度、压力、管径，还是左右椎动脉汇合基底动脉的方向对血流动力学的影响更大呢？

基底动脉的走行和左右椎动脉粗细关系密切。两侧椎动脉等粗时，基底动脉常直行；两侧椎动脉粗细不等时，基底动脉常向细的一侧弯曲，只有少数情况例外[23]。国外有人认为，老年人的基底动脉多因有动脉粥样硬化而呈弯曲走行。儿童因无动脉硬化多呈直行，但研究观察[23]40例婴幼儿的基底动脉，呈弯曲走行的并不少见，共12例，占30%。孟秀峰等[21]研究认为在椎动脉发育不良患者，患侧椎动脉内径明显小于健侧，且健侧椎动脉血流速度与患侧相比代偿性增快，应用椎动脉与基底动脉血流速度比(VA/BA)分析两侧椎动脉血流速度存在明显差异。

4 椎动脉形态学与血流动力学特征对后循环缺血的影响

椎动脉发育不全是脑梗死先天的危险因素吗？椎动脉发育不全是否会削弱脑灌注而成为一种隐藏的疾病呢[24]？后循环脑梗死中椎动脉优势多见，其发病机制需考虑当一侧椎动脉明显大于对侧，两侧的椎动脉血流不均，偏小侧椎动脉易患动脉硬化并形成血栓，产生后循环缺血性病变。有学者研究发现，在两侧椎动脉合并之前，细小的椎动脉容易发生同侧梗死。基底动脉在优势椎动脉的血流的作用下，向对侧弯曲冗长，易发生椎动脉优势侧梗死[25-26]。其实椎动脉发育不全是一种特殊类型的椎动脉优势。椎动脉优势在后循环脑梗死中的比率明显高于前循环脑梗死，更说明椎动脉优势对于后循环脑梗死存在一定的危险性。

庄毓民[18]小规模的研究结果推估椎动脉发育不全的致病机制为:1)发病机制以“大动脉粥样硬化型”为主；2)致病位置以脑干及小脑梗死为主；3)椎动脉发育不全往往合并同侧脑干及小脑梗死；4)椎动脉发育不全患者椎动脉血流量相对较低。在血液动力学发生改变时，特别是动脉闭塞时，首先导致了最远端微小动脉内的血流停滞，代谢降低，造成边缘区组织的缺血。因为边缘区血管口径很细，血压很低，血流缓慢，侧支循环很难建立，代偿能力很差，梗塞常常容易局限在边缘区。

通过观察椎动脉起始的位置、椎动脉进入颈椎横突孔的位置、一侧椎动脉优势、椎动脉各段的长度与形态、左右椎动脉汇合的特征等等，探讨这些异常形态学的改变导致不同血流动力学的特征，揭示两者与后循环缺血的相关性，为后循环缺血的诊断、治疗和预防提供一种新思路。

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