脑侧枝循环在急性缺血性脑卒中机械取栓术中的应用

周志国1,朱青峰

(1.山西医科大学，山西 太原　030001；2.解放军264医院，山西 太原　030001)

脑卒中是导致人类残疾和死亡的主要病因之一，根据中国卒中学会发布的《中国卒中流行报告(2015)》显示，每年约130万人死于脑血管疾病，而且45岁以下患者占新发卒中的12%，在所有卒中中，急性缺血性卒中( acute ischemic stroke，AIS) 约占70%～80%[1]，其发病机制多为大动脉粥样硬化、小动脉闭塞或心源性栓塞导致脑供血动脉急性闭塞，继而缺血组织激发去极化、炎症反应、凋亡等一系列不可逆得病理生理反应。因此，在神经细胞损伤达到不可逆之前，迅速、安全地使闭塞血管再通、重建血流，是治疗缺血性卒中的主要目的。

AIS的治疗时间窗非常短暂，目前唯一证实有效的治疗是尽快使复闭得塞血管复流。目前针对AIS血管再通的主要治疗措施有：时间窗(3.5h)内静脉溶栓[2]；动脉溶栓、碎栓及接触性溶栓[3]；机械取栓[4]。2015年3月13日，美国神经介入协会指南更新，将6 h内前循环大血管闭塞的患者的支架机械取栓治疗，作为Ⅰ类证据、A级推荐。从此，AIS的介入治疗将迈入一个新的时代。

进一步研究发现，AIS机械取栓后临床预后较好的患者，大都满足一下三个条件：一是颅内大血管闭塞，二是核心梗死灶较小，三是侧枝循环好[5]。良好的侧枝循环可以缩小缺血性卒中最终的梗死体积，改善患者的临床结局及预后。目前，越来越多的研究显示,良好的脑侧枝循环评估将有助于预测卒中发生及复发的风险、血管内治疗的效果和出血转化的发生率[6]。侧枝循环的研究已经成为AIS治疗领域研究的热点问题。本文就脑侧枝循环的概念、侧枝循环的分级、侧枝循环评估方法、侧枝循环对AIS介入的指导综述如下。

1　脑侧枝循环

1.1　侧枝循环概念

侧枝循环：人体在生长发育过程中，血管之间可形成血管吻合，以适应生理需要，具有调节血流的作用。病理情况下，某一动脉主干发生闭塞时，吻合血管可将血流送至闭塞血管原供血区域，使之得到有效血供应而不发生缺血坏死，这种通过吻合重新建立的血管网称为侧枝循环。脑侧枝循环是指当颅内动脉严重狭窄或闭塞时，颅内外潜在或新生的吻合血管可以发生代偿作用，血流可以通过侧枝或新生的血管吻合到达缺血区域[7]。脑侧枝循环主要分为原发性侧枝循环和继发性侧枝循环，前者主要是Willis环，后者主要是其他异常的颅内外血管吻合，比如颈外动脉与眼动脉的异常吻合、脑软脑膜支吻合等。

1.2　脑侧枝循环的分级

脑侧枝循环分3级：一级：Willis环；二级：软脑膜侧支、眼动脉侧支；三级侧支：新生血管。

1.2.1一级侧枝循环代偿Willis环是由两侧大脑前动脉起始段、两侧颈内动脉末端、两侧大脑后动脉借前后交通动脉连接而成。是颅内前循环(颈动脉系统)和后循环(椎基底动脉系统)最重要的侧枝循环途径，使左右大脑半球和小脑、脑干的血流互相沟通。正常生理情况下, Willis环并不开放，病理状态下，一旦一侧颈内动脉闭塞或狭窄大于70%，导致脑灌注压下降时，前后交通动脉可能开放，向病变血管供血区提供代偿血流，避免或降低神经细胞缺血坏死。Willis环是调节双侧大脑半球血液重要结构，它是一侧大脑半球供血动脉重度狭窄或闭塞后最主要代偿途径[8],也称之为初级侧枝代偿。但Willis环变异较多，完整者约50%，约有25～30%的患者表现为胚胎型大脑后动脉，不能完成前、后循环之间的良好代偿作用[9]。目前核磁共振血管成像、CT血管成像，经颅多普勒、血管造影等检查手段可以明确一级侧枝循环代偿情况。

1.2.2二级侧枝循环代偿主要包括眼动脉和一系列软脑膜侧枝[10]。一侧颈内动脉闭塞时，如果Willis环不能正常开放代偿，眼动脉可能是重要的二级侧枝代偿通路，比如颈内动脉在眼动脉近端闭塞或严重狭窄，颈外动脉血流就会经眼动脉逆流向同侧脉络膜前动脉、大脑中动脉、大脑前动脉等供血进行代偿。另外，脑动脉也可以通过许多血管分支吻合建立侧枝网络(软膜吻合)，当网络内的一支血管闭塞时，其它吻合的血管网络可以起到重要的代偿作用。其中最主要的吻合主要有： 大脑前动脉-大脑中动脉软膜支吻合、大脑后动脉-大脑中动脉软膜支吻合、小脑后下动脉-脑膜中动脉吻合[6]。软膜支代偿好的AIS患者，核心梗死灶较小，缺血性半暗带体积较大，闭塞血管再通后临床效果相对较好。

1.2.3三级侧枝循环代偿主要指新生血管，包括动脉生长和血管发生[6]。动脉生长指原有的侧枝小血管平滑肌细胞增殖使血管管腔扩大，使缺血部位供血增加。二血管发生是指脑供血动脉严重狭窄或闭塞时，产生大量的血管内皮生长因子，促进核心部位的毛细血管增殖、迁移和形成管腔。是指通过血管发生和血管生成产生的新生供血。属于次级代偿。Eei等[11]研究发现，大鼠大脑中动脉闭塞30 d之后，侧枝动脉血管的内径扩大2倍，而且长度增加，同时可以看到大量的新生血管。

1.3　影响侧枝循环的因素

脑组织侧枝循环形成及有效代偿能力因人而异，一级侧枝循环和二级侧枝循环在不同人群中差异较大，有的Willis环完整且血管管径较粗，有的则存在变异，不仅由两侧大脑前动脉起始段、两侧颈内动脉末端、两侧大脑后动脉借前后交通动脉连接而成的Willis结构不完整，而且血管纤细。而Willis环结构的完整和管径侧粗细是影响侧枝循环代偿能力的主要因素。另外，Orosz等[12]研究认为，前、后交通动脉血管末端压力梯度大小也是影响侧枝循环代偿能力的因素之一。

三级侧枝循环的建立与一些病理因素有关。Yoo等[13]研究提示，动脉狭窄或闭塞时，颅内血管的血流动力学发生明显变化，脑细胞缺氧和血管剪切力改变，使内皮细胞活化、迁移增殖、直至新的基底膜形成，随后内皮细胞开始迁移、粘附和再连接，最终形成管腔样血管样结构[14]。另外，一些基础研究结果提示，内源性促血管形成因子、血管内皮生长因子、血管生成素、转化生长因子、NO、碱性成纤维细胞生长因子、促红细胞生成素等也能够促进血管再生，促进三级侧枝循环的形成。而一些基础疾病，诸如高血压、高血脂及糖尿病可能减少侧枝循环的形成。

1.4　脑侧枝循环的评定指标

1.4.1脑侧枝循环的评价工具目前侧枝循环检测手段包括经颅多普勒、磁共振血管成像(MR angiography,MRA)、螺旋CT血管成像(CT angiography，CTA)、磁共振静脉血管成像、CT灌注成像等多种方法。另外，急性AIS患者头颅CT平扫的ASPECT评分也可间接地反应侧枝循环的多寡。当然，目前临床仍视DSA为诊断脑血管病变的“金标准”。

1.4.1.1经颅多普勒超声(TCD)TCD可以通过检测颅底动脉血流方向、速度、频谱形态等反应脑侧枝循环的情况。比如，如果病变同侧大脑前动脉出现逆向血流，病变对侧大脑前动脉血流方向正常，血流速度明显增加，则提示前交通动脉是开放的。压迫病变对侧颈总动脉，病变侧大脑前动脉和大脑中动脉血流信号明显降低，提示后交通动脉侧枝开放。如果患侧颈内动脉近端闭塞，TCD提示患侧眼动脉血流方向出现逆转时，提示患侧颈外-颅内颈内动脉的二级侧枝循环是开放[6]。研究结果提示，TCD对脑侧枝循环有一定的帮助，但尚不能完整、客观地评价脑侧枝循环情况[15]。Sloan等[16]报道，经颅彩色双能超声，能够显示颅内静脉和小动脉分支，和传统的TCD比较，在观察血管的结构方面更加准确。但总的来说，TCD的优势是无创、快捷、简单，缺点是受超声穿透力和操作者技术水平的限制，有一定的假阳性或假阴性。

1.4.1.2磁共振成像脑血管闭塞后软膜侧枝循环形成MRA和MRI液体衰减翻转恢复序列(fluid-attenuated inversion recovery, FLAIR)上呈现为高信号血管征[17], 磁共振血管成像，可以直观地观察Wlills环是否完整,但是基于MRA成像原理是利用血液中的质子泵，让周围组织与血管形成对比，不需要使用造影剂，所以容易产生伪影，有时不能真实反映侧枝循环情况。PWI提示血流降低区域，DWI提示核心梗死区域，PWI/DWI错配区域，为缺血半暗带区域，缺血半暗带的大小，提示侧枝循环情况，缺血半暗带越大，提示侧枝循环越好，反之亦然。

1.4.1.3计算机断层扫描计算机断层扫描血管造影(CTA)是无创性的评估技术，能够显示颈动脉系统、椎基底动脉系统的脑血管三维结构，同时可以较准确地评价Willis情况，对一级侧枝循环评价具有较高的准确性。具有扫描速度快，稳定性好，在评价侧支循环完整性和软脑膜侧支结构方面具有重要的临床参考价值,是急性AIS患者评价血管结构的重要评价手段。但是CTA不能提供丰富的血流动力学信息，在侧枝循环评估方面有一定局限性。而CT灌注成像(CTP)，可对大脑血流灌注情况进行快速的定量和定性评估， CTP不仅能反映脑侧支循环、梗死核心区以及缺血半暗带的相关信息[18]，而且能够提示三级侧支循环相关信息。一般认为缺血半暗带区域CBF下降、CBV正常或升高和MTT升高，而核心梗死区则呈现CBF和CBV的同时下降以及MTT的升高[19]。CTP结合CTA能够全面的评估脑侧支循环情况。

Alberta卒中项目早期CT评分( Alberta StrOke Program Early CT Score，ASPECTS),2000年由Barbe等[20]提出，它是急性前循环卒中的标准CT分级系统，是评价缺血性卒中早期缺血改变的一种简单、可靠和系统的方法，可对缺血性病变快速进行半定量评价。颅内大血管闭塞后，ASPECT评分越高，说明侧枝循环越好。我国急性脑梗死机械取栓指南推荐将ASPECTS≥6分作为进行血管内治疗的标准之一。

1.4.1.4《数字减影全脑血管造影》数字减影全脑血管造影(Ditai subtract angiography,DSA)是检查脑血管的最有效方法之一，其图像逼真、清晰、直观，不仅能够准确观察Willis环结构是否完整、血管管径粗细，而且还能够明确显示血流方向。能偶对对前、后交通动脉有无开放、开放程度以及代偿范围、代偿程度等作出迅速判断。尤其是不但能明确主要大血管的通畅情况，还可直接观察毛细血管的充盈速度，软脑支代偿情况。也就是说，DSA不仅能够反映一级侧枝循环情况，而且能够准确地显示二级、三级侧枝循环情况。

目前认为DSA检查评估侧枝循环，其真实性优于其他影像学检查[21]，如超声、经颅多普勒、MRA、CTA、MRV、CTP等多种方法。缺点是由于其为有创性检查，限制了DSA技术在临床上的应用。但其作为AIS取栓术的首要步骤，决定了其在侧枝循环评估中的首要地位。

美国介入与治疗神经放射学学会和介入放射学学会技术评价委员会(ASITN/SIR)基于DSA的侧枝代偿分级将侧枝循环制定了分级标准：0级：无可见的侧枝血流；1级：部分侧枝血流缓慢到达缺血区周边区域；2级：部分侧枝血流快速到达缺血区周边和部分缺血区；3级：静脉期可见缓慢但完全的侧支血流分布到缺血区；4级：快速完全的侧枝血流分布到整个缺血区域。

2　脑侧枝循环与缺血性脑血管病的关系

缺血性脑血管病与脑侧枝循环有着极为密切的关系。缺血性脑血管病既可以是脑血管在狭窄基础缓慢闭塞，也可以是栓子突然脱落导致血管急性闭塞。如果AIS发病急骤、颅内大血管突然闭塞，侧枝循环不能及时有效的代偿，则脑功能损伤严重，神经功能障碍程度就较重。如果是颅内大血管在动脉粥样硬化、内膜增厚、狭窄的基础上慢性闭塞，则二三级的侧枝循环代偿可以逐渐建立，患者大多数没有临床症状， CT 扫描仅显示正常或有小的梗死。

3　侧枝循环对AIS急诊取栓术的指导

过去在急性脑梗死诊治中比较重视病因和发病机制的判断，但很少将其与脑侧枝循环结合起来进行综合评估。侧支循环不仅影响溶栓及血管治疗的临床结局，也是AIS机械取栓技术术前评估的重要环节。Bang等[22]研究提示，DSA显示的侧支循环的程度可帮助进行血管内治疗决策。在222例接受血管内治疗[包括动脉内溶栓和(或)机械取栓]的急性脑缺血患者中，治疗前侧支循环非常好、较好、较差[神经介入和治疗神经放射学会/介入放射学会(ASITN/SIR)侧枝血流分级评分分别为4分，2～3分，0～1分]的患者中，血管再通率分别为41.5%、25.2%和14.1%。血管再通后侧支循环较差的患者更容易发生大面积脑梗死。也就是说，脑侧枝循环不仅是术前评估的重要因素，也是临床预后的重要因子。目前AIS机械取栓术前评价，有严格的时间窗限制，前循环指南推荐的时间是6h内，后循环时间窗是24 h内。而且大都满足三个条件：一是颅内大血管闭塞，二是核心梗死灶较小，三是侧枝循环好[4]。大血管闭塞和核心梗死灶大小，通过普通的CT、CTA就可以明确，唯独对侧枝循环的评估较复杂。如果能够应用多模影像评估对患者的侧枝循环进行良好全面的评价，对于侧枝循环很好的患者可以不拘泥于时间窗的限制，在多模全面评估的基础上，进行个体化的治疗方案，朱青峰等[23]对一些超时间窗的大血管闭塞患者在综合评估的基础上，采用机械取栓治疗取得了较好的临床效果。

4　侧枝循环对AIS机械取栓术预后的关系

对AIS患者进行介入干预血管再通治疗的研究提示，应用mTICI 分级方法明显优于TIMI 分级[24]。而且推荐mTICI2b 级及3级作为血管完全再通的标准(mTICI 分级标准：0级：无灌注；1级：仅有微量的血流通过闭塞段，极少或无灌注；2a级：前向血流部分灌注小于下游缺血区的一半；2b级：前向血流部分灌注大于下游缺血区的一半；3级：前向血流完全灌注下游缺血区)。对于侧枝循环较好的AIS患者，血管再通良好的患者，围手术期发生过度灌注水肿、出血的风险较低，反之侧枝循环不良的患者，即使术后血管再通很好，则发生过度灌注水肿，甚至出血的风险较高，临床预后不一定好。

5　展望

侧枝循环与缺血性脑卒中发生、发展、预后关系密切。只有对脑的各级侧枝循环进行全面评估，才能不住临床医生针对不同患者选择个体化的介入干预方案，同时对围手术期风险、患者获益程度、临床结果进行有效预测和评估等。随着侧枝循环的客观全面的评估，机械取栓的时间窗的概念可能面临挑战。目前侧枝循环的评估手段多样，各有优缺点，临床上要根据医院硬件、给水水平采取多模式影像评估，力求快捷、准确对患者侧枝循环进行评估。

另外，一级侧枝代偿为先天生成，目前无法干预，只能判断其血管再通后风险能力发生过度灌注的风险。对于不能进行取栓手术或手术失败的患者，进一步探讨如何促进二级、三级侧支循环的开放，提高代偿能力，是下一步临床研究方向。有研究证实软脑膜侧枝循环是急性脑血管闭塞时的主要代偿血管[25]。另外，对于一些侧枝循环不良，再通后出血风险大的患者，是否采取预见性去骨瓣减压，缓解颅内压，同时促进颞肌与软脑膜之间建立血管吻合，促进三级侧枝循环形成等措施值得思考。总之，脑侧枝循环与AIS分发生、发展、诊治疗方法的选择、临床预后的好坏关系密切。如何客观评估脑侧枝循环以及如何刺激侧枝循环的形成，是缺血性脑血管病研究的方向。

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