颅内动脉瘤破裂风险评估的研究进展

李茂桐，刘秀娟，刘 佳，安子晨，肖喜刚

(哈尔滨医科大学附属第一医院CT室，哈尔滨 150001)

颅内动脉瘤是由于颅内动脉血管壁的破坏或局部先天缺陷导致局部内腔异常扩大而形成的瘤样突起，是一个不稳定因素，一旦颅内动脉瘤发生破裂，就会发生蛛网膜下腔出血[1- 2]。颅内动脉瘤是造成自发性蛛网膜下腔出血的主要病因，占70%～85%，在脑血管意外中，仅次于脑血栓和高血压脑出血，位居第三[3- 4]。所以，颅内动脉瘤的预防、检查和治疗一直是研究热点。近年来，CT、磁共振成像等医学影像学方法飞速发展，在评估颅内动脉瘤破裂风险中发挥重要作用。颅内动脉瘤破裂的后果非常严重，脑外科手术和介入治疗也存在一定风险，全面评估未破裂动脉瘤的破裂风险对于指导未破裂动脉瘤的治疗具有重要意义[5]。然而，对未破裂动脉瘤是否需手术治疗及手术时机的选择一直存在争议[6]。评估颅内动脉瘤破裂风险的危险因素，是指导临床合理选择手术时机、防止动脉瘤破裂出血，降低死亡率与致残率的关键。众多研究表明，颅内动脉瘤的形态学参数、血流动力学、血管壁内炎症水平以及年龄、性别和高血压等临床等因素与颅内动脉瘤破裂的风险有关[7- 9]。现对颅内动脉瘤破裂风险评估的研究进展进行综述。

1 颅内动脉瘤的形态学特点与破裂的关系

1.1颅内动脉瘤大小 国际未破裂颅内动脉瘤研究协会关于未破裂的颅内动脉瘤自然病史、临床结果，以及手术和血管内治疗的风险的研究显示[10- 11]，动脉瘤瘤体直径<7 mm时易破裂，破裂风险随瘤体直径增长而增加，当直径在7～12 mm时，破裂风险比直径<7 mm的颅内动脉瘤高3.3倍，直径>12 mm时，破裂风险比直径<7 mm的颅内动脉瘤高17倍；既往无蛛网膜下腔出血病史的患者，前循环上直径<7 mm的动脉瘤在5年内破裂率为0%[9]。但也有研究表明小动脉瘤(<5 mm)更容易发生破裂出血，Kim等[12]收集的791例患者中有384例直径<5 mm的动脉瘤发生破裂，占48.5%。Sonobe等[13]对374例患者448个未破裂动脉瘤(直径<5 mm)，平均随访41个月，发现患者年龄<50岁、有高血压病史、伴随多发动脉瘤，4 mm≤直径<5 mm，动脉瘤的破裂概率较大。

Abboud等[14]回顾性分析180例蛛网膜下腔出血的患者的病例资料，共215个动脉瘤，其中瘤体直径<7 mm的动脉瘤有121个，达到56.3%，直径≥7 mm的动脉瘤为94个，占43.7%，在破裂的动脉瘤中，<7 mm的比例更高。Abboud团队的这一研究结果显然与国际未破裂颅内动脉瘤研究协会的研究结果不符，但许多相关文献与Abboud团队的研究结果相似，认为瘤体直径<7 mm的动脉瘤存在较高的破裂风险[12- 14]。Sonobe等[13]认为国际未破裂颅内动脉瘤研究协会数据与日常临床实践中观察到的破裂动脉瘤的大小存在差异，并通过研究发现，直径<5 mm的动脉瘤也存在较大破裂风险。可见，颅内动脉瘤大小与破裂风险的关系仍无统一的论断，动脉瘤的大小对动脉瘤破裂风险的预测是否有参考价值仍不明确[11,15- 17]。

1.2颅内动脉瘤形状 颅内动脉瘤的形状也与动脉瘤的破裂有关[18]。纵横比(动脉瘤高度与动脉瘤颈直径的比值)是反映动脉瘤形状的常用参数。已有较多研究结果表明纵横比的重要性，但尚未确定纵横比的阈值[19- 22]。而尺寸比(size ratio/SR)(动脉瘤的最大高度与载瘤动脉平均直径的比值)则相对更有意义。Dhar等[23]对45例颅内动脉瘤患者(25例未破裂，20例破裂)的SR进行相关研究，认为SR是评估动脉瘤破裂风险的重要参数，破裂的动脉瘤中有77%的SR>2.05，而83%的未破裂动脉瘤的SR<2.05。将2.05设定为尺寸比的阈值，得出该阈值的灵敏度和特异度分别为75%和84%。因此尺寸比>2.05数值的量化指标为今后颅内动脉瘤破裂风险的预测提供了很好的评估阈值[24- 27]。

形状参数、波动指数、非球形指数和椭圆度指数等三维参数也用于评估动脉瘤的破裂风险，这些三维参数计算相对复杂，可能比纵横比、尺寸比等低维度参数对预测动脉瘤的破裂风险具有更高价值。但目前对这些复杂的三维参数研究尚不完善，科研数据不足、实验结果不统一等问题明显存在，在评估预测动脉瘤破裂风险的价值也有待进一步验证[25- 27]。

1.3颅内动脉瘤位置 颅内动脉瘤的位置与破裂风险关系密切。邢国祥等[28]回顾分析698例颅内动脉瘤患者病例资料发现，颅内的各种位置的动脉瘤均可以发生破裂，以后交通动脉动脉瘤的破裂为参照，前交通动脉动脉瘤发生破裂的相对危险度为7.35%，而眼动脉段和颈内动脉硬膜外段的危险度仅为15%和2%，由此可见，颅内动脉瘤因发生部位的不同，破裂的发生风险也有所改变。因此，动脉瘤所处位置与破裂风险关系密切。

Korja等[29]回顾性分析近2 000例(61%为女性)动脉瘤破裂患者发现，破裂动脉瘤的好发部位有4个，分别为大脑中部(32%)、前交通(32%)、后交通(14%)和动脉周围动脉(5%)。Park等[30]回顾性分析发现，927例颅内动脉瘤患者中有182例患者发生颅内动脉瘤的破裂，其中，靠近蝶骨嵴部位发生的破裂次数较多，动脉瘤易发生于蝶骨嵴部位的现象称为蝶骨嵴近端征象。

2 颅内动脉瘤的血流动力学与破裂风险的关系

研究人员通过制造血管模型，模拟瘤内血流情况发现，血流动力学在评估颅内动脉瘤破裂风险方面发挥重要作用，这些血流动力学指标的相互作用非常复杂，且仍未完全清楚[31- 34]。

2.1流入射流 流入射流即血管中的血液经过载瘤动脉口进入动脉瘤内时，产生较高流速的血流。大部分破裂动脉瘤的特征是集中性流入射流，而扩散性流入射流现象多发生于未破裂的动脉瘤中[34- 36]。研究表明，集中性流入射流相比扩散性流入射流对动脉瘤壁的冲击力更强，从而引起动脉瘤破裂；流体动力学模型证明，流入较多可能与动脉瘤破裂的风险相关，但尚未得出具体的动脉内流速或流量数值[9,34]。

Futami等[37]定量评估了患者的流入血流动力学，比较了流入速度比(载体动脉中最大流入速度除以最大流量)和流量比(载体动脉中最大流入率除以最大流量)等流入血流动力学参数，研究结果阐明载瘤动脉内的流速与动脉瘤的破裂风险成正比。

研究表明，流入射流较高可能与动脉瘤破裂的风险有关[38]，但目前还没有较准确的动脉内流速或流量的定量分析方法。

2.2壁面剪应力(wall shear stress，WSS) 颅内动脉瘤的管壁受到内部血液流动的冲击产生两个作用力：血液流动垂直血管壁方向产生的冲击力即壁压力和血流流动方向平行于血管壁产生的黏性摩擦力即WSS。在WSS值极低的区域，易发生颅内动脉瘤囊泡，而且该区域的流入射流通常较低，血流与载瘤动脉内的流动方向相反。一旦动脉瘤囊泡形成，动脉瘤内的WSS将降低，并开始产生逆循环涡旋。血流在WSS低值区域更容易损伤动脉瘤壁而导致破裂。动脉瘤上突起的囊泡之所以会增加动脉瘤破裂率是因为突起的囊泡的壁比周围的动脉瘤壁更薄，并且囊泡的存在会改变局部血流动力学[39- 41]。Russell等[42]对27个颅内动脉瘤模型的研究发现，有24个动脉瘤上的囊泡内的WSS比动脉瘤壁的WSS更低；在囊泡形成后，动脉瘤壁的WSS平均降低73%，显著低于附近血管，与其他研究结果相符[37]。

目前血流动力学在评估动脉瘤的破裂风险中的作用尚不完全清楚，相关研究尚不完善，并且众多的研究结果之间存在分歧。Meng等[43]认为，之所以存在较高的WSS与颅内动脉瘤的破裂风险相关和较低的WSS与颅内动脉瘤的破裂风险相关两种观点，是因为动脉瘤有着复杂性的病理生理学特性。经过实验研究Meng等[43]提出较高或较低的WSS均可以使颅内动脉瘤发生破裂。所以，目前在颅内动脉瘤血流动力学方面的研究，尚不能形成一套全面可靠的破裂风险分级[44]。

3 颅内动脉瘤壁内炎症水平

颅内动脉瘤壁内炎症也是引发动脉瘤破裂的因素之一。纳米氧化铁、髓过氧化物酶增强核磁共振成像技术就可以用于检测颅内动脉瘤壁内是否有炎症，并且可以判断动脉瘤壁内炎症的严重程度，以及根据影像学表现研究和判断颅内动脉瘤壁内的炎症程度与动脉瘤破裂之间的相关性，相关研究发现颅内动脉瘤壁内的炎症严重程度与颅内动脉瘤破裂率呈正相关[45]。

Hasan等[46]利用纳米氧化铁核磁共振技术，采用两种实验方案来研究颅内动脉瘤壁内炎症程度与颅内动脉瘤破裂率的相关性。方案A是通过患者肘静脉输注2.5 mg/kg的纳米氧化亚铁并在实验当天和第2天成像；方案B是通过患者肘静脉输注5 mg/kg的纳米氧化亚铁并在实验当天和第3天成像。方案A中，半数动脉瘤壁中的纳米氧化亚铁信号发生变化，而方案B中为78%(7/9)。实验证明，方案B中所用的条件为动脉瘤壁内巨噬细胞成像的最佳剂量和时间，影像学出现显著变化的患者发生动脉瘤破裂出血的风险更高，影像学变化的过程反映了巨噬细胞浸润产生炎症反应的过程，炎症反应逐渐加重，动脉瘤的破裂风险随之增加。这一研究结果证明了炎症程度与动脉瘤破裂之间存在一定的相关性，但也需要进一步的研究来完善补充。

髓过氧化物酶是近来应用于分子影像技术的标志物[47- 48]。Gounis等[47]根据炎症细胞能够延迟造影剂摄取的原理，通过动物实验研究发现，动脉瘤壁内存在炎症细胞时，注射髓过氧化物酶后动脉瘤壁的磁共振图像呈持续高信号，高信号持续时间越长，说明炎症越重，动脉瘤破裂的风险也就越高。但该实验目前仅应用于动物实验，未来有望应用于人类，以更好地预测炎症和动脉瘤破裂风险的关系。

目前初步证实颅内动脉瘤壁内的炎症环境与破裂风险相关，即颅内动脉瘤壁内炎症越严重，颅内动脉瘤的破裂风险越大。目前，纳米氧化铁增强磁共振成像技术及髓过氧化物酶分子成像方法仍处于初级研究阶段，所得出的结论也相对不够成熟与完善，但仍从分子影像学层面上为评估预测动脉瘤的破裂风险提供了一定的参考。

4 颅内动脉瘤破裂的临床危险因素

一些患者相关临床因素也与颅内动脉瘤破裂有关。魏长宝[49]研究表明，年龄和性别、高血压和吸烟史、女性绝经史与动脉瘤破裂风险高有关，冠心病和糖尿病与动脉瘤破裂的相关性不大：60岁以上颅内动脉瘤患者破裂风险相对增高；女性患者动脉瘤破裂风险高于男性；且随着年龄的增加，女性占比有增高的趋势。这主要与女性体内的激素水平变化相关。女性体内雌激素会在绝经后或年龄增长后明显下降，进而降低组织内的胶原蛋白水平，增加血管脆性，故绝经女性、较晚生育的女性颅内动脉瘤破裂的发生率更高。

另外，吸烟和高血压也易引起颅内动脉瘤发生破裂。烟草中含有多种有害成分，主要是烟草燃烧后产生的尼古丁和一氧化碳。尼古丁使体内脂质代谢紊乱，高密度脂蛋白胆固醇水平下降，低密度脂蛋白胆固醇水平升高，血浆中抗氧化剂水平下降，使得脂质氧化胆固醇等物质在动脉壁内膜上堆积。一氧化碳会使血管内皮细胞缺氧，造成动脉壁坏死，瘤壁形成慢性炎症，血管壁顺应性减低，进而导致颅内动脉瘤的破裂出血，张照龙等[5]认为吸烟与颅内动脉瘤破裂之间密切相关。该研究将病例分为当前吸烟组和当前不吸烟组，当前不吸烟组包括曾吸烟者和不吸烟者。并得出当前吸烟组相对当前不吸烟组的相对危险度为2.4(95%CI1.8～3.4)；侯魁元等[50]研究发现，高血压很可能是动脉瘤破裂的重要因素，认为动脉瘤更易于破裂可能与长期高血压导致瘤壁硬化及血管内皮细胞释放一系列内皮收缩因子失衡有关。

年龄、高血压和吸烟史等易导致颅内动脉瘤破裂。因此在临床治疗过程中，应全面了解颅内动脉瘤患者相关危险因素，以选择合理的医疗措施。

5 小 结

颅内动脉瘤的破裂风险与动脉瘤的形态学、血流动力学、血管壁内炎症水平和患者的临床因素相关。在形态学方面影响颅内动脉瘤破裂风险的因素有动脉瘤的大小、形状和位置。在血流动力学方面影响颅内动脉瘤破裂风险的因素有血管内的流入射流和WSS。在炎症水平方面影响颅内动脉瘤破裂风险的因素是管壁内的炎症程度。在患者的临床因素方面影响颅内动脉瘤破裂风险的因素有患者的年龄和性别、高血压和吸烟史、女性绝经史。其中大多数的研究成果已经得证实，三维形态学参数、血流动力学参数等还需要进一步的研究。