双干型大脑中动脉分叉部几何形态与动脉瘤形成的CT血管成像研究

张伟，王娟，李婷



双干型大脑中动脉分叉部几何形态与动脉瘤形成的CT血管成像研究

张伟1*，王娟1，李婷2

1.湖南省脑科医院放射科，湖南长沙 410011； 2.湖南省湘雅三医院放射科，湖南长沙 410013；

探讨双干型大脑中动脉（MCA）分叉部动脉瘤形成与分叉部几何形态参数之间的关系，为筛选动脉瘤高危人群、降低动脉瘤破裂的病死率及致残率提供参考。回顾性分析2014年1月－2017年3月湖南省脑科医院收治的30例MCA分叉部动脉瘤患者（动脉瘤组）与50例行头部CT血管成像（CTA）检查无动脉瘤患者（对照组），分别测量两组患者MCA两分支夹角，即分支分别与主干形成的夹角（较粗分支与主干夹角记为γ1、较细分支与主干夹角记为γ2），分叉角（γ3），分叉部血管管径和分支管径；计算两分支夹角比（较大分支夹角/较小分支夹角）及分支管径比（较粗分支/较细分支）。比较对照组和动脉瘤组各项参数间的差异。动脉瘤组γ1、γ2、分叉部血管管径均小于对照组，γ3大于对照组，差异均有统计学意义（<0.05）；管径比、两分支夹角比差异无统计学意义（>0.05）。双干型MCA分叉部动脉瘤形成与MCA分叉部几何形态参数具有一定关联。通过CTA获得MCA分叉部几何形态参数的方法对动脉瘤高危人群筛选具有一定的价值。

颅内动脉瘤；大脑中动脉；体层摄影术，X线计算机；脑血管造影术；图像处理，计算机辅助

颅内动脉瘤指动脉血管壁局部异常膨出。动脉瘤破裂常表现为蛛网膜下腔出血或脑血肿，可导致约50%的患者死亡，0.5%~7.9%的动脉瘤破裂患者并发硬膜下血肿[1]。大脑中动脉（middle cerebral artery，MCA）瘤占颅内动脉瘤的20%，破裂率约为50%，而80%~85%为分叉部动脉瘤[2-3]。因此，降低分叉部动脉瘤的破裂率至关重要，其关键在于有效筛选高危人群，做到定期复查、及时诊断和治疗。国内对于MCA瘤的研究大多集中于大脑中动脉分叉角大小与动脉瘤形成的关系，且缺乏分叉角具体数据；同时对MCA分支与主干夹角及分叉部血管管径与动脉瘤形成的相关性研究鲜有报道。本研究拟进一步分析双干型MCA分叉部几何形态与动脉瘤发生的相关性，为高危患者动脉瘤筛查提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2014年1月－2017年3月湖南省脑科医院分叉部动脉瘤患者30例，纳入标准：①经数字减影血管造影诊断为双干型MCA分叉部动脉瘤；②CTA图像清晰，便于测量。30例患者中，男9例，女21例，平均年龄（58.6±9.6）岁。27例患者因突发头痛、言语障碍或活动障碍就诊，其中10例CT表现为急性蛛网膜下腔出血，14例脑内血肿及急性蛛网膜下腔出血，3例脑内血肿；3例患者因高度怀疑脑梗死、面肌痉挛等就诊，头部CT检查未发现异常。动脉瘤组中4例为多发动脉瘤，其中1例为双侧M1段动脉瘤，2例合并M2段动脉瘤，1例合并M3段动脉瘤。同时收集2014年1月－2017年3月于湖南省脑科医院行头部CT血管成像（CTA）检查的无动脉瘤患者50例，其中男33例，女17例，平均年龄（56.4±13.5）岁。纳入标准：①由2位副主任医师审阅头部CTA图像，诊断为双干型大脑中动脉，无动脉瘤，无瘤样扩张；②CTA图像清晰，无伪影。

1.2 仪器与方法 采用Philips Ingenuity Core 128层CT或GE BrightSpeed 16排CT检查。Philips Ingenuity Core 128层CTA扫描参数：管电压120 kVp，管电流240 mAs，视野226×240；GE BrightSpeed 16排CTA扫描参数：管电压120 kVp，管电流300 mAs，视野486×250。预扫后连接高压注射器，注入15 ml生理盐水后注入造影剂。造影剂采用碘普罗胺（370 mg/ml），流速为5.0~5.5 ml/s，总剂量65 ml。

1.3 三维图像采集及参数测量 将扫描后的数据传至Philips三维工作站行血管重建得到血管容积再现（VR）及最大密度投影（MIP）图像，变换角度以选取最佳测量平面。分别测量较粗分支与主干夹角（γ1）、较细分支与主干夹角（γ2）、分叉角（γ3）、分叉部血管管径、分支管径（图1、2）。为获得相对准确的数据，由2名医师测量，每项数据均测量2次，取其平均值。根据最后测量数据计算出两分支夹角比及分支管径比。

图1 男，59岁，对照组受试者头部CTA未见异常。A~C分别为分叉角、分叉部血管管径、分支分别与主干形成的夹角VR及MIP图像

图2 男，53岁，动脉瘤组患者大脑中动脉分叉部动脉瘤。A~C分别为分叉角、分叉部血管管径、分支分别与主干形成的夹角VR及MIP图像，箭示动脉瘤

2 结果

动脉瘤组γ1、γ2、分叉部血管管径均小于对照组，γ3大于对照组，差异均有统计学意义（<0.05）。两组分支管径比与两分支夹角比比较，差异无统计学意义（>0.05），见表1。ROC曲线分析结果显示，γ2、γ3、分叉部管径曲线下面积均>0.7，具有较高的诊断价值；γ1曲线下面积为0.633，诊断价值相对较低。见表2、图3。

表1 分叉部动脉瘤组与对照组血管形态学参数比较（±s）

表2 各项血管形态学参数诊断效能比较

图3 各项血管形态学参数诊断效能的ROC曲线

3 讨论

MCA分叉部根据分支数目可分为单干型、双干型及多干型，其中双干型占88.75%，而MCA瘤80%~85%位于分叉部[4-5]。动脉瘤形成与炎症及组织变性密切相关，遗传、血流动力学、激素和环境也可发挥重要作用[6-7]。Low等[8]通过全基因组关联研究识别与动脉瘤相关的遗传变异，发现染色体rs6842241与动脉瘤显著相关。动脉瘤几何形态和血流动力学通过血液流动（管壁切应力和血压）互为作用，动脉瘤的几何形态决定血流流动情况，而血流流动驱使动脉瘤重塑，从而确定动脉瘤未来的几何形态（即扩大和形态变化）[9]。Hademenos等[10]研究发现，血管分叉处的血流方向会发生偏移，局部血液流动形成湍流，对动脉分叉顶端的冲击力及剪切力明显加大，其压力可达到邻近部位载瘤动脉压力的2~3倍，故分叉部易形成动脉瘤。Sadatomo等[11]对MCA分叉部载瘤动脉与MCA主干外侧夹角进行研究，但缺乏对MCA分叉处角度的研究。既往研究发现，MCA分叉角及分支倾斜角的扩大会造成血流对血管的壁面切应力（wall shear stress，WSS）及壁面切应力梯度增大，从而导致动脉瘤形成[12]。王玮等[13]研究认为靠近血管分叉顶部的层流可能因明显受阻而减小速度，外层血流与中心血流的速度差将增大WSS，导致动脉瘤形成。相关研究表明，动脉瘤患者大脑中动脉分叉角明显大于对照组[13-14]；但该研究样本量相对较小（仅19例动脉瘤），且缺乏具体数据可供筛选动脉瘤高危人群。本研究增加了样本量，同时也证实了分叉部动脉瘤组与对照组间γ3差异有统计学意义，且进一步发现两分支夹角差异有统计学意义。根据ROC曲线确定当γ3>105º时，发生动脉瘤的危险性相对较高；当γ1<101º、γ2<91º时，发生动脉瘤的风险较高；但γ1、γ2诊断敏感度及特异度低于γ3。Bor等[15]测量104例MCA分叉部血管的几何参数并对患者进行随访，发现分叉部分支发育不良（直径<1 mm）发生动脉瘤的几率更大。而本研究发现两分支管径比差异无统计学意义，分叉部血管管径差异有统计学意义，动脉瘤组分叉部管径小于对照组。当分叉部管径<1.95 mm时，发生动脉瘤的危险性相对较高，因此分叉部血管管径也可以作为评估分叉部动脉瘤的易感性参数之一。

总之，分叉部动脉瘤组与对照组间γ1、γ2、γ3和分叉部管径差异有统计学意义。通过CTA获得MCA分叉部几何形态相关参数，对筛选动脉瘤高危人群具有一定的价值。但本研究的不足之处在于未排除对照组与动脉瘤组患者年龄、性别、高血压等可能危险因素的影响，下一步将进行更为深入的研究。

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（本文编辑 闻浩）

Computed Tomography Angiography of Geometrical Morphology of Double Trunk Middle Cerebral Artery Bifurcation and Formation of Aneurysm

ZHANG Wei1*, WANG Juan1, LI Ting2

;

To investigate the correlation between the formation of double trunk middle cerebral artery (MCA) bifurcation aneurysm and the geometrical morphology parameters of MCA bifurcation to provide a reference for the screening of high-risk groups of aneurysms and reducing mortality and disability rate of ruptured aneurysms.Thirty patients with MCA bifurcation aneurysm (aneurysm group) and 50 patients without aneurysm confirmed by head CTA (control group) admitted to Brain Hospital of Hunan Province from January 2014 to March 2017 were retrospectively analyzed. Angles of bilateral MCA branches of the patients in the two groups were measured respectively, namely angles of branches with main trunk (angle of coarser branch with main trunk was recorded as γ1 and that of finer branch with main trunk as γ2), branch angles (γ3) and diameter of bifurcation vessel and daughter arteries. Branches angle ratio (larger branches angle/smaller branched angle) and branches diameter ratio (coarser branches/finer branches) were calculated. Difference of each parameter in the control group and aneurysm group was compared.Differences of γ1, γ2, γ3 and diameter of bifurcation vessel between aneurysm group and control group was of statistical significance (<0.05). Difference of diameter ratio and branches angle ratio was of no statistical significance (>0.05).The formation of double trunk MCA bifurcation aneurysm is to certain degree correlated with the geometrical morphology parameters of MCA bifurcation. The geometrical morphology parameters of MCA bifurcation obtained by CTA are valuable for screening high-risk groups of aneurysm.

Intracranial aneurysm; Middle cerebral artery; Tomography, X-ray computed; Cerebral angiography; Image processing, computer-assisted

R732.2；R445.3

10.3969/j.issn.1005-5185.2018.02.003

2017-10-25

2018-01-25

Chinese Journal of Medical Imaging, 2018, 26 (2): 90-93

湖南省卫生计生委课题（B2016027）