永存第五对主动脉弓胚胎发育及临床诊疗的研究进展

杨海燕 计晓娟

·综述·

永存第五对主动脉弓胚胎发育及临床诊疗的研究进展

杨海燕 计晓娟

永存第五对主动脉弓(PFAA)是一类极其罕见的先天性心血管畸形，系胚胎发育过程中第五对主动脉弓发育异常所致的一类先天性主动脉弓畸形[1]。自1969年Van Praagh[2]等报道尸检发现PFAA后，世界各地学者陆续对PFAA进行了病例和病例系列报告。本文就PFAA的胚胎发育过程及其临床诊断和治疗简要综述。

1 流行病学现状

PFAA发病率极低，Gerlis[3]等发现2 000例先天性心脏病(先心病)尸检标本中有6例PFAA(3‰)。中国上海钟玉敏等[4]在7 500例心血管造影中，发现2例PFAA(0.3‰)。PFAA多于新生儿或婴幼儿期确诊，目前确诊的PFAA最小发病年龄在胎儿时期(孕20周)[5]，最大年龄为51岁女性患者[6]。男女性别比例约为1.1∶1[7]。

2 胚胎学发育机制

胚胎时期动脉系统包括腹主动脉和背主动脉，各有左右两支，头端同侧的腹主动脉和背主动脉间由各对动脉弓连接[8]。左右腹主动脉的尾端融合为一条较粗的血管结构-主动脉囊，与圆锥动脉干头端相连接。左右背主动脉在第4胸段至第4腰段之间融合形成单一的背主动脉结构，即未来的降主动脉[9](图1A)。

正常人体动脉弓胚胎发育过程中共出现6对鳃动脉弓，但不是6对动脉弓都一直存在，在胚胎第3～8周按一定的时间、顺序发生，并有序退化[10]。动脉弓的胚胎学发育过程为非对称型发育[11]。正常情况下，第1、2对鳃动脉弓演化为入颅小动脉(上颌动脉和舌骨动脉)；第3对鳃动脉弓持续存在，形成左右颈总动脉及部分颈内动脉，其左右根部分别与主动脉囊连接，随后上移，与第1、2对鳃动脉弓生成的头面部动脉融合并发出左、右颈外动脉；右侧第4对鳃动脉弓连接右侧第7节间动脉(即右侧锁骨下动脉)并上移与右侧第3对鳃动脉弓融合形成右侧头臂干，左侧第4对鳃动脉弓连接主动脉囊远端与左侧背主动脉近端，形成主动脉弓水平段；右侧第6对鳃动脉弓形成右肺动脉，左侧第6对鳃动脉弓形成动脉导管或动脉导管韧带(图1B)。

图1 胚胎期各对动脉弓发育过程

注 A：胚胎期各对动脉弓连接腹主动脉与背主动脉；B：胚胎期各对动脉弓发育过程简图；图中数字示鳃动脉弓

PFAA的胚胎学发育机制最早于1922年由Congdon[10]提出，并得到公认。正常人体动脉弓发育过程中，双侧第5对鳃动脉弓发生后即被消化吸收。文献报道，胚胎发育至第4周时仅有50%的胚胎可以检出第5对鳃动脉弓[12]。若其任意一侧和(或双侧)全部和(或)部分未被消化吸收而残存，参与形成动脉循环，即被称为PFAA[13]。

以正常的左位主动脉弓为例，PFAA解剖位置可能有以下几种情况[14]：①PFAA左侧残存时，残存点若连接主动脉部分，PFAA近心端则出现在右颈总动脉分支处之前的某个位置；若残存点连接肺动脉部分，近心端出现在主肺动脉或动脉导管；远心端出现在动脉导管与左锁骨下动脉分支处之间的降主动脉上某个位置。②PFAA右侧残存时，PFAA残存点近心端仍出现在与左侧残存时相似的位置，即升主动脉和(或)主动脉弓起始部分、主肺动脉或动脉导管；远心端出现在动脉导管与右锁骨下动脉分支处之间的降主动脉上某个位置。③PFAA双侧残存时，上述位置均有可能。④若PFAA某一端与原连接结构中断，而与某侧肺动脉或某支头臂动脉连接，则形成某肺动脉或头臂动脉异位起源。当合并右位主动脉弓、双主动脉弓和血管环等其他动脉弓发育异常时，仍可以按照上述思路分析PFAA残存的位置和可能引起的解剖及血流动力学异常。

3 临床诊疗进展

3.1 临床表现 PFAA临床表现主要取决于其合并的其他心血管畸形。单纯型PFAA不合并其他畸形，一般没有明显的临床症状[15]，常因血压高、体检时发现上下肢血压差异、周围血管征阳性进一步检查而确诊，或因反复呼吸道感染、肺炎、支气管炎、犬吠样咳嗽和呼吸困难等疾病入院被确诊；但在合并主动脉缩窄(CoA)[16]、主动脉弓离断(IAA)[17]和肺动脉闭锁(PA)[18]等心血管畸形时，多数患儿在婴幼儿期甚至新生儿时期就有心脏杂音、紫绀、胸痛、气短或喂养困难等临床症状，其具体临床表现因其合并症而多有不同。严重者在婴儿时期就发展为充血性心力衰竭、心源性休克和多器官衰竭[19]。

PFAA患者还可伴有基因异常而合并特殊面容，并发染色体22q11.12微缺失综合征(又名Di George综合征)[20]，可表现为圆锥动脉干畸形面容(眼距过宽、眼部向上歪斜、耳廓位置低且有凹陷、上唇正中纵沟短，颌小和鼻裂等)，高拱形上颚，说话有鼻音，胸腺发育不良，手足搐搦-低钙血症(甲状旁腺功能低下症)。染色体22q11.12区内基因(TBX1、CRKL、ERK2)可参与染色体22q11.2微缺失的发生[21]，但尚未明确与PFAA发病有直接关系。Naimo等[22]报告1例PFAA并发Cornelia de Lange综合征，表现为生长发育迟缓、四肢短型矮小、智力低下、头小且扁、连眉、弓形眉、全身多毛、骨骼成熟延迟、外生殖器发育不良、男性隐睾和皮肤呈大理石状花纹等。Chiappa[23]等报道，PFAA可并发Phace综合征，表现为颅后窝畸形、颈后部或面部血管瘤、脑血管动脉异常、心脏异常和眼睛异常。

3.2 临床诊断

3.2.1 临床分型 Weinberg[24]将PFAA分为3型，Oppido[25]、郑淋[26]、任书堂[7]等结合PFAA发病特点及各类病例报道，在Weinberg分型的基础上对PFAA按照解剖起源及血流动力学改变做了新的改良分型。Weinberg分型中，A：与主动脉弓并存形成平行的双腔主动脉弓(最常见，易诊断)；B：第五对动脉弓残存，第四动脉弓闭锁或离断；C：体-肺动脉连接，第5对弓起源于升主动脉无名动脉近端,并通过第6对动脉弓与肺动脉相连。改良分型中，A：体-体动脉连接，A1：双腔主动脉弓，A2：单腔主动脉弓，A3：头臂动脉起源异常；B：体-肺动脉连接，B1：合并肺动脉闭锁，B2：不合并肺动脉闭锁，B3：肺动脉分支起源于AAO远端；C：肺-体动脉连接，合并主动脉闭锁；D：混合型，D1：双侧第五弓并存，D2：体-体、体-肺混合。PFAA改良分型与Weinberg分型比较：①改良分型涵盖了Weinberg分型，相对更全面具体。②改良分型与相对应的Weinberg分型并不是单纯的一一对应关系：改良分型A1型与Weinberg-A型相契合，同为“双腔主动脉弓”型；Weinberg-B型中第4动脉弓闭锁或离断，由残存的PFAA充当动脉弓连接主动脉和降主动脉间的血供，改良分型A2型与Weinberg-B型相似之处在于只有一个动脉弓即“单腔主动脉弓”；改良分型B型则与Weinberg-C型相对应，PFAA都是由升主动脉端连向第6对动脉弓即肺动脉。可见，Weinberg 分型包括了PFAA临床常见的几种类型，改良分型是在Weinberg 分型基础上的补充和衍生，更能完整地概括PFAA的各种常见类型及罕见类型。Weinberg分型只是相对应的改良分型中的一种常见类型而已。图2为Weinberg 3分型示意图。图3是在总结既往文献报道的各型PFAA及其对应简图的基础上，简要绘制的PFAA改良分型部分示意图(以左位主动脉弓为例)。

图2 PFAA Weinberg分型简图

图3 PFAA改良分型部分简图

注 A：体-体动脉连接；B：体-肺动脉连接；D：混合型

PFAA改良分型是在越来越多的PFAA病例被报道后，根据其解剖结构起源及血流动力学改变情况而归纳总结的分型：改良分型A型(体-体动脉连接型)的血流动力学是通过体-体动脉之间流通的，属于正常血流动力学，是无害的甚至是有益的[27]。A1型双腔主动脉弓，PFAA与第4对动脉弓位于气管的同侧，不构成血管环，一般不存在气管或食管压迫症状[28]；A2型单腔主动脉弓合并第4动脉弓离断或缩窄时，PFAA 的存在还有利于缓解主动脉缩窄和主动脉离断导致的降主动脉供血减少[29]；A3型PFAA充当头臂动脉，此时锁骨下动脉通过残存的第5弓与升主动脉相连通并作为主动脉弓的第1个分支[25]，不存在血流动力学改变。改良分型A型(体-体动脉连接型)患者虽然存在解剖结构的变异，但临床症状相对较轻甚至无异常，其临床预后也相对较好。改良分型B型(体-肺动脉连接型)的血流动力学改变视肺动脉发育情况而异，部分体-肺动脉连接型 PFAA 患者可因存在大量左向右分流而逐渐出现肺动脉高压或心衰；但在合并肺动脉闭锁或狭窄时或单侧肺动脉发自升主动脉时，PFAA成为患者赖以生存的肺循环供血途径[30]。改良分型C型(肺-体动脉连接型)的血流动力学改变则较为严重，发生严重的右向左分流，需要尽快手术。改良分型D型(混合型)的血流动力学则比较复杂，要视其具体情况具体分析。

3.2.2 临床诊断方法 影像学成像技术是诊断PFAA的重要方法。心导管造影(ACG)是诊断PFAA的金标准[31]，优势包括清晰显示血管起源及走行，选择性造影，对心功能等指标进行测定，准确评价其血流动力学，与动脉导管未闭[32]和主-肺动脉窗[33]等易混淆先天性心脏疾病相鉴别，并能准确判断PFAA的各种分型，尤其是对于罕见类型的PFAA有较高的诊断价值。但因其为有创检查、导丝不能通过狭窄段导致无法显像而逐渐被弃用。计算机断层血管造影(CTA)密度分辨力高，成像时间快，随着CT技术的快速发展，其三维重建后处理技术可以清晰地显示血管全貌和空间结构及走行，有助于判断PFAA及其周围血管的发育情况[34]，同时可以立体、直观地从各个角度观察，发现PFAA起源、走行及与周围结构复杂的病理解剖关系，也能较直观地判断出PFAA的临床类型。近几年文献报道的PFAA多是由CTA三维重建确诊[35]。当临床医生怀疑患者有心血管畸形时，做CTA检查时应常规加做三维重建后处理，以便更直观地观察病变。但因其有一定的辐射剂量，且必须注射血管造影剂，可能导致部分患者过敏，少数患者可能会有被抢救的风险。磁共振血管成像(MRA)能够安全、精准、高分辨率成像，为非创性检查，增强MRA(CE-MRA)可以清晰显示主动脉弓的全貌、血管的走行及内部情况，能观察到ACG不能观察到的范围，是超声心动图的必要补充手段[36]。Zhu等[37]通过对比发现，CE-MRA对于先天性动脉弓畸形的诊断阳性率等要高于ACG和经食道超声心动图，但其对受检者心率和呼吸等条件要求比较高，成像质量依赖于血管、心房及心室显影的同步性。CTA和MRA均不能对血流动力学做出较准确的评价。超声心动图无创，可以获得实时、足量、动态的图像，能对PFAA的病理解剖、血流动力学和心脏功能做出较准确的量化评估[38]，并且可以对血管狭窄、闭锁，瓣尖狭窄、脱垂和肺动脉高压等做出准确评价。但由于超声心动图受肺气干扰影响重，对界面要求比较高，在诊断主动脉弓畸形时主要依靠胸骨上窝切面，此切面声窗范围小、扫查较困难，常导致对主动脉弓畸形的漏诊及误诊，不仅对检查医师的操作手法要求较高，且对罕见主动脉弓畸形的病理解剖学知识有更高的要求。超声心动图因其可操作性及重复性较强，在临床应用较广泛，常是心血管临床医生的首选诊疗工具，近来有文献报道[39]，超声心动图可用于产前筛查出PFAA。同时，经食道超声心动图可以更清晰直观地判断主动脉弓及周边血管情况，还可以应用在手术中，对于手术操作过程及判定手术效果有不可取代的作用。可见，各种影像学成像技术对于心血管畸形的诊断具有重要价值，各具优势。超声心动图可作为PFAA的首诊工具，超声心动图联合CTA和(或)MRA能更准确评价PFAA病理解剖、临床类型和血流动力学。

3.2.3 临床疗效评估 单纯PFAA患者可无症状，可不予任何治疗措施，稍严重者可给予药物对症治疗。文献报道，PFAA合并主动脉弓缩窄时，前列腺素E1(PGE1)可有效地扩张血管，减缓阻碍[40]；PFAA合并其他心血管畸形时，常在婴幼儿时期就因严重临床症状接受手术治疗。手术目的主要是矫治心血管畸形，恢复血流动力学。主要方法有缩窄部分切除后重建、狭窄处补片扩大[41]、移植或支架植入[42]。Uysal等[43]报道了首例PFAA伴CoA患儿实施狭窄处球囊成形术，疗效显著。PFAA手术成功率较高，术后心功能、肺动脉压和肺部感染情况是决定预后的重要指标，接受手术患儿一般预后良好，存活率高，不易复发。

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2016-11-06

2017-07-28)

(本文编辑：张崇凡)

1 国家自然科学基金项目：81301300；2 重庆市科学技术委员会社会事业与民生保障科技创新专项：cstc2016shmszx130009

重庆医科大学附属儿童医院心内科，儿童发育疾病研究教育部重点实验室，儿童发育重大疾病治疗与预防国际科技总基地，儿童感染免疫重庆市重点实验室 重庆，400014

计晓娟，E-mail：jixiaojuan2003@163.com

10.3969/j.issn.1673-5501.2017.04.015