通过3D-TOF-MRA分析Willis环形态改变与颅内动脉瘤的研究进展

刘子航 李世星 王月 朱敏 牡丹江医学院附属红旗医院放射科 （黑龙江 牡丹江 157001）

内容提要：三维时间飞跃法磁共振血管成像（3D-TOF MRA）具有无创型、安全以及避免了对比剂过敏、肾毒性和中枢神经系统并发症等优点而广泛应用于颅内动脉瘤以及Willis环形态改变的研究中。由于Willis环自然变异率高，并且通常伴有不同部位的颅内动脉瘤，为研究二者关系，回顾近年来用3D-TOF-MRA检查方法对Willis环形态改变与颅内动脉瘤的发生部位的研究行归纳概述。

颅内动脉瘤（IA）是脑动脉血管的局部扩张，发生在约2%～5%的成人中，这些病变区域易于破裂，导致蛛网膜下腔出血（SAH），发生出血性中风[1]。由于其早期发病和预后不良，使颅内动脉瘤成为一种毁灭性的疾病可导致死亡或永久性残疾，所以了解IA的发病机制，对于早期诊断和预后有非常大的帮助。脑动脉瘤的病因是多因素的，尚未完全阐明，但血流动力学被认为是脑动脉瘤形成的重要因素之一。那么是什么原因导致血流动力学的改变呢？最常见的原因是Willis环形态的改变，由于Willis环各组成血管自然变异率高，所以Willis环作为颅内血供的交通要道，其型态的改变必然会引起相应血流动力学的改变[2]。有很多关于Willis环改变与颅内动脉瘤之间关系的文献，现将这些文献行归纳总结。

1.检查方法

对脑侧枝循环及颅内动脉瘤的观察方法有很多。DSA仍然是评估脑侧枝循环及颅内动脉瘤的金标准，但是由于DSA检查技术的侵入性、耗时、和昂贵以及肾功能不全者禁用等缺点受限于临床。CTA和MRA可以提供有价的并且值的术前信息并且可直接显示Willis环。结合原始图像和重建图以获得更高的精确度。此外，CTA虽然是一种快速、无创的成像方法，可在需要立即操作的紧急情况下来作为DSA的可靠替代方案，但它也存在一些缺点，最主要的是需要造影剂、辐射照射、数据处理时间长。MRA检查技术是一种无创性的血管检查技术，安全，无需注射对比剂就可使血管显影，磁共振血管造影技术随着梯度的改善、血流检测序列的增强和血流相关伪影的减少、回波平面（短扫描时间）技术的应用以及成像矩阵的改进而不断改进，并可能与计算机断层血管造影（CTA）相结合，成为一种可靠的非侵入性颅内动脉瘤检测技术。磁共振血管成像（3D-TOF-MRA）是一种全新的无损伤性血管成像方法，具有无创伤和无放射性损害、经济快捷、适应症广、大部分病例不用造影剂即可明确诊断等优点广泛应用于临床。

2.测量标准

联合3D TOF MIP、3D TOF源图像评价Willis环组成血管。看到血管的起、止点证明血管存在，如果整段血管显示不连续或者不显示则认为血管缺如。大脑前动脉A1、大脑后动脉P1段＜1mm或＜对侧血管1/2以上则认为血管发育不良，大脑前交通动脉、后交通动脉由于管径细小且直径＞0.5mm者就可发挥侧支循环功能，因此规定在MRA上观察到者为存在且发育正常。不过有文献报道，由于MRA对大脑前交通动脉显示欠佳，所以无法确定是否存在前交通动脉缺如的情况，而后交通动脉的测量标准则是把一侧后交通与同侧大脑后动脉P1段管径的差值与较粗血管相比，如果＜1/2认为发育良好，＞1/2则认为发育不良[1]。

3.MRA对Willis环形态改变研究

有学者对100例正常人进行了Willis 环磁共振血管研究[2]。41%的病例以经典的方式（Willis环Ⅰ型）排列，另有学者报道50%或以上的人的Willis环是发育异常的，所以大部分人的Willis环发育异常[3]。统计分析表明，男性比女性更有可能有一侧大脑前动脉A1段发育不良，尤其是老年患者，70岁以上男性一侧大脑前动脉A1段发育不良的患病率为22.4%，70岁以上女性一侧大脑前动脉A1段发育不良患病率为14.6%，但差异无统计学意义。此外，当大脑前动脉A1发育不良时，女性比男性更容易患脑动脉瘤。另一方面，女性（35.7%）在胚胎大脑后动脉中比男性更常见（21.9%）（P＜0.01），在创伤后动脉发育不良或缺乏的情况下，男性多于女性，71例大脑前动脉A1发育不良合并单侧胚胎大脑后动脉解剖的一侧主要分布在同一侧。即当优势ACA位于左侧时，胚胎型大脑后动脉位于右侧，反之亦然，Willis环异常更多的发生在左侧而非右侧，通过查阅外国文献，体重指数也与Willis形态改变关系密切，但尚无定论。

4.MRA分关析颅内动脉瘤的不同部位与Willis环之间的相性的研究

通过MRA分析血流动力学结果表明，近端ACA的单侧发育不全导致对侧近端ACA和ACOA复合体的血流动力学超载，与该复合体中动脉瘤的形成关系密切。因此，动脉瘤的位置可能与母体动脉的解剖结构有关。同样通过MRA检查结果得出，不同的动脉瘤分布在不同性别间有差异，颅内动脉瘤患者中，女性多于男性，而前交通动脉瘤、后循环动脉瘤（非Willis环上的后循环动脉瘤）组中男性多于女性。

发现ACOA动脉瘤的发展与近端大脑前动脉A1段的不对称密切相关，其他研究也强调了这一点。这种关系可以简单地用动力学机制来解释。当流向双侧大脑中动脉的血流主要依赖于ACA时，该动脉内血流的增加会引起切应力，一侧大脑前动脉A1段的缺如或发育不良是预测前交通动脉瘤的主要因素[4]。还有文献报道右侧A1段发育不良比左侧多[5]。另一方面，MCA动脉瘤是由M1段的侧向血流引起的，它影响MCA分支分叉处的血管壁，因此Willis环的改变不会影响MCA动脉瘤的发展。研究发现MCA瘤的发生与大脑ACA-A1段发育不良或胚胎型大脑后动脉解剖无关，这与有的学者研究出现了分歧，大脑中动脉瘤与单侧Willis环完整性有统计学意义，即有同侧胚胎型大脑后动脉的患者比正常人更容易伴有大脑中动脉瘤，这可能是因为大脑中动脉作为颈内动脉的最大分支，其动脉瘤的产生与颈内动脉血流量增多有关，还有文献[6]曾提出的后交通动脉瘤与同侧胚胎性大脑后动脉有相关性。但也有作者反驳，后交通动脉瘤伴有同侧胚胎型大脑后动脉不具有相关性，认为后交通动脉的管径比前交通动脉管长，有一定的距离代偿。

通过上述总结，3D-TOF-MRA是一种准确、可靠并且能直接显示Willis环动脉段的方法。随着MRA技术的发展和图像分辨率的提高，MRA对小前后交通动脉的显示率也将得到显著提高，将更利于Willis环形态的研究。

典型Willis 环发生率分析认为大脑前交通动脉瘤与Willis环形态的改变有关联，大脑中动脉瘤和后交通动脉瘤与Willis环形态改变的关系需要进一步研究，而在对不同动脉瘤亚组患者年龄的比较中亦发现前交通动脉瘤与大脑中动脉分别居于平均年龄较小的前两位，换句话说，前交通动脉瘤与大脑中动脉瘤形成受到血流动力学的影响要比后交通动脉瘤更为明显。