3种成像方法中Willis环的形态对比研究

王云玲，罗 琳

(包头医学院第一附属医院影像中心，内蒙古包头 014010)

颅底大脑动脉环又称Willis环，是连接颈内动脉系统及椎-基底动脉系统的吻合环。通常情况下Willis环两侧血管的压力相当，血液不会通过Willis环流到对侧，但当构成此环的某部分血流减少或慢性血管阻塞时，Willis环能够发挥血流调节作用，使血液重新调节和分配，从而对脑部的血液供应起补充代偿作用[1-3]。Willis环的形态变异会引发很多脑血管疾病，如同侧的后交通动脉的缺如，会使颈内动脉阻塞患者发生分水岭区脑梗死风险明显增加[4]。有研究表明，胚胎型大脑后动脉与分水岭区脑梗死有独特的关系[5]。Willis环的变异还常常导致动脉瘤的发生[6]。因此，了解Willis环的形态变异能够掌握颅内血液的动力学变化，对于脑血管疾病和动脉瘤的发生、发展及预后有重要意义，通过影像学各种检查了解Willis的形态及其变异，可以对临床工作起一定的指导作用。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2014年7月至2015年8月于本院行头颅CT血管造影(CTA)、磁共振血管成像(MRA)和增强磁共振血管成像(CE-MRA)的患者影像资料。纳入标准：无脑血管病史患者，如脑出血、大面积脑梗死、动脉瘤、烟雾病、血管畸形等；无定位体征提示头颅占位患者；仅有轻微神经系统症状的患者，如头晕、头痛，或有轻微脑缺血；常规体检者，意识清楚，要求做CTA或CE-MRA检查且能够配合检查。共采集118例患者CTA，241例患者MRA，73例患者CE-MRA；3组患者平均年龄分别为(55.7±14.0)、(54.8±13.5)和(53.0±16.1)岁，性别比例(男∶女)分别为1.0∶0.8、1.0∶1.1和1.0∶0.9，3组患者性别、年龄比较，差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

1.2方法

1.2.1解剖学资料 同期采集的尸检标本进行分型对比研究。该组解剖标本共41例，年龄45～65岁，男性占60.9%，由包头医学院解剖教研室进行尸检并提供Willis环形态特征。

1.2.2扫描设备及分析方法 采用飞利浦Briliance iCT 进行颅脑血管的CTA检查[扫描参数：100 kV，300 mA，旋转速度0.4 s，Pitch 0.914，视野(FOV)为250 mm，矩阵512×512，层厚为0.9 mm，对比剂选用碘帕醇]；采用飞利浦3.0T超导型磁共振成像系统及配套的16通道头颈部线圈进行颅脑血管的MRA检查(扫描参数：TR 21 ms，TE 3.5 ms，翻转角20°，矩阵200×181×84，像素分辨率1.05×0.60×0.60)；CE-MRA检查(扫描参数：TR 4.6 ms，TE 1.5 ms，翻转角30°，矩阵440×440，层厚66 mm，FOV 32 cm)对比剂使用钆喷酸葡铵，采集完成后在3个方向上同时应用零填充技术，可产生0.9 mm层厚、512矩阵的亚毫米体素的高分辨率源图像，由此获得最大强度投影(maximum intensity projection，MIP)血管投影像，然后将源图像传送到工作站。采用Extended MR WorkSpace 2.6.3.1工作站自带软件对CTA及CE-MRA组原始图像中后交通动脉管径进行测量并记录。由两位医生分别测量，最后取平均值。

1.2.3Willis环的分型标准 本研究参照陈述花等[7]的分型标准，将Willis环分为4型：Ⅰ型为前、后循环完整型，即组成前、后循环的血管都显影；Ⅱ型为前循环完整型，即前循环的组成血管显影完整，而后循环的组成血管显影不完整；Ⅲ型为后循环完整型，即后循环组成血管显影完整，而前循环组成血管显影不完整；Ⅳ型为前、后循环都不完整型，即前、后循环的组成血管均显影均不完整。

2 结 果

2.13组Willis环分型比较 CTA、MRA、CE-MRA组均以Ⅱ型比例最高，分别占56.8%、75.9%、60.3%，其次分别为Ⅳ型、Ⅰ型和Ⅲ型，见图1。

2.23组前、后交通动脉检出率比较 MRA组前交通动脉的检出率(即Ⅰ+Ⅱ型病例在MRA组中所占比例)为85.1%，高于CTA组(P<0.05，图2A)，CE-MRA组与MRA组前交通动脉的检出率无明显差异(P>0.05，图2A)；CE-MRA组中双侧后交通动脉的检出率(即Ⅰ+Ⅲ型病例在CE-MRA组中所占比例)为26.0%，高于MRA组(P<0.05，图2B)，CTA组中双侧后交通动脉的检出率与其余两组无明显差异(P>0.05，图2B)；CE-MRA组中单支后交通动脉的检出率为32.9%，亦高于MRA组和CTA组(P<0.05，图2C)，MRA组与CTA组单支后交通动脉的检出率无明显差异(P>0.05，图2C)；总体上，CE-MRA组后交通动脉的检出率(双侧或单支)为58.9%，高于其余两组(P<0.05，图2D)。

2.3CTA与CE-MRA组Willis环的后交通动脉管径比较 CTA组实测左侧后交通动脉平均管径为(1.6±0.4)mm，与CE-MRA组所测后交通动脉管径[(1.5±0.4)mm]比较，差异无统计学意义(P>0.05)；CTA组实测右侧后交通动脉的平均管径为(1.5±0.4)mm，与CE-MRA组所测后交通动脉的平均管径[(1.7±0.5)mm]比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

A：CTA组；B：MRA组；C：CE-MRA组

图1 3组Willis环完整度分型的分布

A：前交通动脉；B：完整后交通动脉；C：单支后交通动脉；D：完整或单支后交通动脉；*：P<0.05，与MRA组比较；#：P<0.05，与CTA组比较

图2 3组前、后交通动脉检出率比较

A：解剖标本组Willis环完整度分型的分布；B：解剖标本组与CTA、MRA及CE-MRA组前交通动脉检出率的比较；C：解剖标本组与CTA、MRA及CE-MRA组后交通动脉检出率的比较；*：P<0.05；#：P<0.01,与解剖标本组比较

图3解剖标本组Willis环完整度分型的分布及与影像检查方法的比较

2.4影像检查资料与解剖结果的比较 解剖标本组中Willis环Ⅰ型者最为常见，占所有受检标本的75.6%，高于CTA、MRA及CE-MRA组Ⅰ型者所占比例(均低于21%)；解剖标本组中Willis环Ⅱ型者占17.1%，低于CTA、MRA及CE-MRA组中Ⅱ型者所占比例(均高于56%)；解剖标本组中Willis环Ⅲ型和Ⅳ型者较为少见，见图3A。解剖标本组前交通动脉的检出率(92.7%)高于CTA组前交通动脉的检出率(70.3%)，差异有统计学意义(P<0.05)，但与MRA组及CE-MRA组前交通动脉的检出率无明显差异(P>0.05)；其后交通动脉的检出率(81.5%)明显高于3种检查方法后交通动脉的检出率(P<0.01)，见图3B、C。解剖标本组所测的左侧及右侧后交通动脉的管径直径均大于CTA组和CE-MRA组(P<0.05)，见图4。

A：左侧；B：右侧；*：P<0.05，与解剖标本组比较

图4 CTA、CE-MRA及解剖标本组后交通动脉管径的比较

3 讨 论

Willis环是沟通颈内动脉系统与椎基底动脉系统的重要解剖结构，Willis环的变异与颅内血管疾病的发生与预后关系密切。本研究共采集432例头颅血管检查病例的影像资料，并进行了分组分析，旨在探讨不同成像方法对Willis环的显示情况，为临床脑血管疾病诊断与治疗提供依据。

经过对CTA、MRA、CE-MRA中Willis环分型的分析整理，3组中Willis环的各型患者年龄和性别无明显差异，故认为本组数据可比性好。本研究结果显示，CTA组与MRA组均以Willis环的Ⅱ型病例为主，与相关文献报道接近[8-11]。本研究CE-MRA组亦以Willis环的Ⅱ型病例为主，但鲜有相关报道以此进行对照比较。

有研究表明，Willis环中后循环变异发生较多[12]。因此，将Willis环分为前、后循环进行多组比较。在前循环的显示上，3种成像方式都能较好地显示双侧大脑前动脉和颈内动脉。在前交通动脉的显示上，MRA组前交通动脉的检出率高于CTA组，而CE-MRA组与MRA组前交通动脉的检出率无明显差异。总体上，CE-MRA组中后交通动脉的检出率高于CTA组与MRA组。表明CE-MRA较CTA和MRA方法对于Willis环的显示具有优势。笔者推测导致上述结果的可能原因：CE-MRA利用钆制剂能够显著缩短周围组织的T1弛豫时间，提高了血管与周围软组织的对比度，能够更加真实地显示Willis环的各组成血管。

为了探讨各种影像检查方法能否真实地反映Willis环解剖形态，本研究与同期采集的尸检标本进行分型对比研究。解剖标本组中Willis环Ⅰ型者最为常见，而Willis环Ⅲ型和Ⅳ型者较为少见，而且其前交通动脉的检出率高于CTA组，后交通动脉的检出率高于3种检查方法。由此可见，CTA、MRA、CE-MRA 3种检查方法对后交通动脉的显示能力均与实际情况有较大差异。

为了进一步探讨3组影像方法所得Willis环完整率较低的原因，对解剖标本组、CTA组及CE-MRA组后交通动脉管径进行比较分析。由于CTA组和CE-MRA组患者都需要注射对比剂，对血管的刺激及对血管管径的影响大体相同，因此纳入分析。结果发现，在左侧及右侧后交通动脉管径的比较中，解剖组所测直径均大于CTA组与CE-MRA组。由此推测CTA、CE-MRA组显示Willis环管径偏细是造成Willis影像检出率较实际偏低的可能原因之一，因为MRA对于细小血管(特别是直径小于1 mm的血管)显示能力明显下降[13]。

由于本研究对象未做到同一病例同时做3项影像学检查，因此样本不统一，结果具有一定的局限性。研究发现，CTA、MRA、CE-MRA均可以较好地显示颅底Willis环的绝大部分血管，但仍与Willis环的实际情况存在较大的差异，提示目前的影像学方法在显示Willis环的形态上均存在一定的局限性，尤其表现在后交通动脉的显示上。相对而言，CE-MRA在显示Willis环的完整度及变异情况方面，较其他两种检查方法具有一定的优势。