椎动脉优势的后循环血流动力学变化与后循环脑梗死关系的研究

李向南综述，陈晓虹，郭 蓉审校

随着医学影像技术的进步，近年来有关椎动脉优势的研究报道逐年增多，文献报道其发生率为11.6%～26.5%[1]。两侧椎动脉变异较大，直径不等，当一侧椎动脉直径明显大于对侧椎动脉，整个非优势侧椎动脉全程均匀纤细或两侧椎动脉直径相当，而一侧椎动脉与基底动脉的连接更加直接，这种现象被称为椎动脉优势(vertebral artery dominance，VAD)[2,3]，这种双侧椎动脉不对称又可引申出许多定义，如椎动脉发育不全(vertebral artery hypoplasia，VAH)[4]。研究表明，VAD、椎动脉起源、起点和走行变异，以及基底动脉弯曲等可以引起后循环的血流动力学变化，促进后循环梗死的发生[5,6]。经颅多普勒超声(Transcranial doppler ultrasound，TCD)、颈部血管彩色多普勒超声(Color Doppler ultrasound，CDU)及磁共振血管成像(Magnetic resonance angiography，MRA)为颅内和颅外动脉的无创检查手段，可以对后循环血流情况进行评价和量化，近年来，已在脑血管血流动力学评估与监测方面被广泛应用，这将有助于进一步了解PCI的病理生理过程。

1 VAD的流行病学

血管造影和尸体解剖发现，双侧椎动脉管径相同者仅占6%～26%，左侧椎动脉直径明显较右侧粗[5,6]。50%的人存在VAD[1]，Hong[7]的研究认为，在健康人群中左侧VAD的比例在60%～70%之间。Perez-Carrillo[1]等人发现，左侧椎动脉优势约占50%、右侧约占25%。不同研究结果存在的差异可能与椎动脉优势检测方法以及研究对象选取不同有关。胚胎形成(起源)学说[8]及Orlandini[9]等人的优势理论均认为左侧椎动脉更容易成为优势侧椎动脉，Willis环的左侧血管比右侧血管粗大。多数人左侧大脑为优势半球，左侧椎动脉优势可保证有更高的血流量来满足左侧大脑半球增加的供血需求，这一理论尚待进一步证实。Kotil[10]等研究表明，横突孔的直径和血管血流量之间有很强的相关性，椎间孔狭窄是导致VAD形成与发展的重要因素，其中第六颈椎横突孔的大小与VAD存在明显的相关性，发生VAD的比例为93.3%。

2 VAD的放射影像学评价方法

目前评价VAD的技术手段主要采用放射影像学方法，如DSA、CTA、MRA，但其判定标准仍有争议。Hong[7]等人采用CTA，以椎-基底动脉连接处为原点，向下每隔 3 mm 连续测量3个点的直径，取平均值作为椎动脉直径。当双侧椎动脉直径差≥0.3 mm或当双侧椎动脉管径相当，此时与基底动脉连接更紧密、呈直线状一侧为优势椎动脉作为诊断标准。采用对比增强MRA(CE-MRA)评价VAD，其椎动脉管径测量方法与Hong一致，但有学者采用了不同的判定标准，如Zhu W[11]将双侧椎动脉直径平均值差>1.2 mm作为VAD的判定标准，较大一侧为优势侧。

3 后循环血流动力学的无创性评价

3.1 经颅多普勒超声 经颅多普勒超声(Transcranial doppler ultrasound，TCD)是测定颅内段椎-基底动脉血流动力学参数的重要手段。当颅内外动脉发生病变时，血流速度首先发生改变，结合血流方向、频谱形态、声频、阻力指数(Resistance index，RI)、搏动指数(pulsatility index，PI)变化可以判断有无动脉狭窄、狭窄程度及狭窄的大致位置。Rother等对41例后循环脑缺血患者行MRA、TCD检查，并与 DSA对比，结果提示TCD与MRA对椎-基底动脉血流动力学异常的诊断有较高的敏感性和特异性(敏感性分别为97%与76%，特异性均为98.9%)，两者联合应用可以替代DSA检查[12]。

3.2 彩色多普勒超声 通过颅外段椎动脉血流动力学参数变化，可以对椎动脉颅内段的重度狭窄或闭塞位置进行判定[13]。但受颈椎横突声影影响，对位于椎骨内段的椎动脉病变通常不能显示。CDU联合应用TCD可以综合评估椎动脉血流动力学变化，并可以作为椎-基底动脉优势首选及常规筛查手段，特别是对拟诊为后循环缺血的患者可广泛应用，具有较高的临床意义。CTA、MRA与DSA仅能显示血管腔内血流而无法直接显示血管壁，因此，当椎动脉管壁增厚引起椎动脉管腔弥漫性狭窄时，MRA和DSA 对VAD的诊断会出现“假性”VAD现象[14]。这种“假性”VAD患者PCI发生率高于“真性”VAD，这可能与前者椎动脉管壁动脉粥样硬化有关。将彩色多普勒超声与放射影像学相结合的方式，也许是准确诊断VAD更为客观的评价方法。

4 后循环血流灌注(血流量)的评价

4.1 MR在脑血流灌注(血流量)评价中的应用 MR技术可以通过快速电影相位对比(Fast CINE phase contrast，Fast CINE PC)序列提供流速、方向及血流量等血流动力学信息[15]。MRI-FAIR技术不需注入对比剂就可以了解组织的灌注情况，联合应用MRA、Fast CINE PC及FAIR多序列扫描可以一站式全面评估感兴趣区(Region of interests，ROI)血管及其供血区的血流动力学情况，但由于技术及费用等因素限制了其广泛应用，目前研究结果不多。

4.2 TCD与CDU联合评估后循环血流量 评价脑灌注的理想方法应该是直接分析脑血流量，而不是单纯对血流方向和速度模式的定性评估。Kadir Kotil[10]等应用CDU测量椎动脉血流量,包括管径、平均流速(time-averaged velocity，TAV)作为诊断VAD的方法，并认为血流量大的一侧为优势侧椎动脉。传统的多普勒血流速度检查，只是测定动脉近端的血流速度，而不能完全反映血管远端供血区血流灌注情况。CDU所获得的评价参数已被证实与SPECT、PET、CT灌注成像或MRI的结果基本一致。但目前采用CDU测量脑血流量与放射影像学测得的结果对比，也只是限于对全脑血流量(双侧颈内动脉+双侧椎血流量=全脑血流量)的研究[16]，并没有单独将后循环血流量结果与影像学结果比较。未来或许可以对PCI后循环灌注情况进行量化与评价，以进一步分析椎动脉优势患者椎基底动脉血流动力学变化及与后循环脑梗死的关系。由于个体差异，椎动脉净血流量的正常范围是102.4～301.0 ml/min[17]，Bendick[18]等提出椎动脉的净血流量阈值为200 ml/min，当低于此阈值，患者容易出现椎基底动脉缺血症状。目前国内外已有少数关于测量椎动脉血流量的研究，但主要集中于等势椎动脉或未将椎动脉按管径分型的研究，其结果难以获得准确的正常值范围，未来应将椎动脉管径进行系统分型并得出更加准确的数据。

5 椎基底动脉血流动力学参数变化的影响因素

5.1 生理和病理因素 血流速度增快多见于继发血管痉挛、血管狭窄、侧支代偿、动静脉畸形等情况。当血流速度减慢时，低流速低搏动频谱通常出现于严重狭窄或闭塞动脉远端，低血流高阻力频谱最常见于椎动脉颅内段严重狭窄或闭塞血管近端，颅内压增高也会引起血流速度减慢和搏动指数增高。老年人颅骨较厚，可导致血流信号变弱，有的被检者血管不能被探出，此时不能简单地诊断为血管闭塞或发育不良。操作者的技术水平以及患者年龄、动脉二氧化碳水平、脑和全身灌注、患者的觉醒状态、机械通气和吸痰、系统分流、心脏病、发热、贫血、高代谢性疾病等全身性疾病都对血流速度和血流量的评价有一定影响。

5.2 椎动脉起源变异与血流动力学变化的关系(解剖因素) 椎动脉走行异常是椎动脉变异的常见类型之一，发生率在5.1%～10%，椎动脉起源变异可伴随较高的VAH发生率及椎动脉穿通变异[19]。正常情况下椎动脉从锁骨下动脉发出后经C6水平的颈椎横突孔上行则为正常情况，当椎动脉高于C6颈椎横突孔上行时，视为椎动脉走行异常，常见为C5-C3上行穿通变异，以左侧椎动脉走行异常多见，且常伴起源变异。有研究显示，左侧椎动脉起自主动脉弓常伴有左侧椎动脉发育不良，起源变异组与起源正常组间比较，结果提示两组间左侧VAH发生率存在明显差异[20]。椎动脉走行变异可导致椎动脉痉挛并伴随血流量的下降，造成后循环供血不足，产生眩晕等症状[21]。在一项用CDU评估椎动脉走行变异的研究中，走行变异组与对照组相比，椎动脉内径更小，RI值增高、血流速度下降[22]，管径纤细且伴血流动力学明显变化，这种先天发育的异常也可能与后循环梗死的发生发展相关。

6 VAD和基底动脉弯曲与后循环梗死

6.1 VAD和基底动脉弯曲引起的后循环血流动力学变化 目前关于VAD的后循环血流动力学变化的研究仍鲜少报道。对伴VAD患者进行的颅外段椎动脉CDU检测研究发现，颅外段优势侧椎动脉血流量、血流速度较非优势侧显著增高，同时RI值更低，而非优势侧血流速度和血流量明显降低，RI增大[23,24]。朱伟等[25]通过TCD检测颅内段椎动脉血流动力学参数，发现优势侧椎动脉血流速度明显高于非优势侧及不伴VAD组，这可能为优势侧代偿机制发挥的作用，同时还发现基底动脉表现为伴VAD组舒张末期和平均血流速度明显低于非VAD组、PI与RI则显著高于非VAD组，提示基底动脉弯曲处血流速度减慢，可能促进管壁动脉硬化，进一步导致管腔变细、栓子清除障碍及后循环分支血流减少，这种“恶性循环”可能会增加后循环缺血的风险，但亦发现大脑后动脉血流动力学参数无统计学意义的变化，这可能与大脑后动脉受前后循环双重供血有关。

6.2 动脉粥样硬化与基底动脉弯曲 基底动脉弯曲是指基底动脉横向偏离超过起始点至分叉之间垂直线1 mm，位置在鞍背或斜坡的旁正中至边缘间以外[26]近年来的研究认为动脉粥样硬化是血管弯曲的原因。Pauliukas等[27]认为动脉扭曲和血管壁本身结构缺陷有一定的关系。有学者提出血管的波状改变及继发机械受力的不稳定性和血管重塑是血管迂曲的重要始动因素和促发因素[28]。Oh[29]研究显示椎动脉较细侧血流速度下降，相比危险因素较少的年轻人或老年患者正常或者优势侧椎动脉，更易导致血栓形成或促进动脉粥样硬化斑块的形成，后者可以导致血管管壁增厚和弹性丧失，左右椎动脉由于管径大小不等，其进入基底动脉的血流量及血流的切力不等，这些血流动力学的变化加上进入动脉硬化管腔的血流对血管壁长期的冲击、压力和搏动，可能会导致血管扩张、延长以及弯曲[30]。当基底动脉弯曲这种侧方偏移形成后，椎动脉这种不对称血流会加速弯曲的进程[31]。Mitchell[8]也发现VAD产生的不对称血流是导致基底动脉起始部穿支动脉梗死发生的重要因素，并也认为椎动脉优势是导致重度基底动脉弯曲和延长的唯一独立预测因子。

6.3 VAD和基底动脉弯曲促进后循环梗死发生的机制 近年来关于中国人PCI与VAD相关性研究显示，VAD、后循环狭窄为PCI的独立危险因素[32]。Smith[33]等研究发现，当一侧椎动脉纤细、狭窄或因动脉粥样硬化闭塞时，头颈部运动累及对侧椎动脉可激发脑干和小脑供血不足甚至梗死。单独管径较小并不能解释卒中易感性，需要结合血管不同部位的血压、血液成分以及血流动力学等因素之间的相互作用，相比正常管径的椎动脉而言，较细侧椎动脉的血流量及血流速度下降可能促进了血栓前状态和动脉粥样硬化进程[34]。Esrol[35]也提出当较细的一侧椎动脉正常，而对侧椎动脉存在狭窄等病变时，较细侧代偿能力有限，氧摄取分数的增加进一步导致脑血流量储备能力恶化(Cerebral hemodynamic impairment)，增加PCI的风险。国内有研究认为伴VAD患者非优势侧更易出现PICA区梗死，这可能与非优势侧椎动脉血流减少直接导致PICA血流减少、血流速度减慢更容易形成动脉粥样斑块从而导致脑梗死有关[36]，这与Oh[29]、Hong[7]的研究结论一致。Hong[7]研究还发现弯曲的基底动脉内壁由于低血流剪应力作用，更易形成血栓，同时由基底动脉弯曲导致的脑桥穿支受牵拉更易引发梗死。一项在中国人群中进行的病例对照研究显示，3级基底动脉弯曲是脑桥梗死的独立危险因素(优势比2.74，95%可信区间1.27～4.48)。血流减慢、基底动脉弯曲促进动脉粥样硬化进程以及侧支代偿不足这种“恶性循环”的具体生理病理机制亟待进一步研究[37]。脑血流自动调节功能状态与PCI间也可能存在一定关联，Sato[38]研究结果显示，单侧椎动脉较细组同侧血流量下降(同侧二氧化碳反应性下降)，由于对侧的代偿作用，净二氧化碳反应性无下降，即使脑血流调节功能不受影响，但仍然增加了PCI的风险，CT灌注研究也证实椎动脉非优势侧和基底动脉弯曲组后循环血流灌注减低，局部低灌注是后循环梗死的一个隐藏信号。

椎动脉优势和基底动脉弯曲的人群在生长发育过程中，可能逐渐产生椎-基底动脉系统的血流动力学变化，当合并其他危险因素时，很可能会成为后循环缺血的诱因。虽然VAD和基底动脉弯曲引起的血流动力学变化与PCI的关系仍存在争议，但伴VAD患者的后循环脑血流速度及血流量究竟是减慢还是增快，是否存在偏侧脑干化现象，仍然值得进一步研究。探讨VAD和基底动脉弯曲及其引起的血流动力学变化可能会有助于PCI防治策略的进一步完善。