基于磁共振血管成像的西藏高原地区正常汉族人Willis环完整性及形态观察

薛华，李世海，唐毅，刘莉，廖娟，刘曙东，唐戈，杨德雨，

1 重庆医科大学附属永川医院神经内科，重庆402160；2 脑血管病研究重庆市重点实验室；3 昌都市人民医院放射科；4 昌都市人民医院内一科；5 重庆医科大学附属永川医院健康管理科

环是存在于大脑底部的一个相互连接的动脉环，它由大脑前动脉、前交通动脉（AcomA）、颈内动脉、大脑后动脉和后交通动脉（PcomA）组成。当发生急性缺血性卒中时，Willis 环可通过其通路重新分配血流，对维持和稳定脑组织供血有重要作用［1-2］。研究［3-6］显示，在慢性缺血缺氧状态下，如严重颈动脉狭窄或闭塞的患者中，病变侧可通过AcomA 由健侧颈内动脉代偿供血或通过同侧的PcomA由大脑后动脉代偿供血，使血流重新分配、改善缺血区域的脑灌注，可防止缺血事件的发生。高原具有低氧、低气压等自然特点，海拔每升高1 000 m，空气氧含量将下降1. 6%，大气压下降74. 5 mmHg［7］，故高原环境一定程度上可模拟慢性缺血缺氧状态。据统计，完整的Willis 环在成人中占比较少，而目前影响Willis 环完整性的原因尚未完全明了。磁共振血管成像（MRA）是基于血流流入增强的原理，能显示直径＞0. 7 mm 以上的血管分支，在评估Willis 环各段血管时可清晰地显示各段血管的形态结构及变异情况，且为无创无辐射的检查方式［8］。基于MRA 技术，我们观察了西藏高原地区正常汉族人群的Willis 环完整性及形态，并探讨高原低氧环境对正常汉族人群Willis 环的影响，现将结果报告如下。

1 资料与方法

1. 1 临床资料 选取2020年12月—2021年8月在昌都市人民医院接受MRI 检查的居住于西藏高原地区的正常汉族人群201 例，男80 例、女121 例，年龄23～67 岁，平均年龄（38. 57 ± 9. 34）岁，高原居住时间10 年以上者104 例、10 年以下者97 例，有饮酒史者67例，有吸烟史者34例。纳入标准：①汉族；②年龄＞18 岁；③无糖尿病、高血压病、心脏病、脑血管病、脑肿瘤等病史；④无磁共振检查禁忌症。排除标准：①颅内病变，包括脑梗死、脑出血、颅内肿瘤、动脉瘤、动静畸形、烟雾病等；②图像质量差，不能达到诊断要求。本研究获得昌都市人民医院医学伦理委员会批准，批准编号2020001。

1. 2 MRA 检查方法 确保参与者无金属植入物等MRI检查禁忌症，并向参与者讲解MRA 扫描过程中的注意事项。参与者头颅应保持静止不动，并用海绵垫将头颈部固定于8 通道线圈内，使用联影公司3. 0T 超导型磁共振成像系统对参与者行头颅MRI常规扫描+ 3D-TOF MRA 检查。MRI 常规扫描参数：横断位FSE/T2WI（TR 5 000 ms，TE 105. 2 ms）、横 断 位 FLAIR FSE/T2WI（TR 8 000 ms，TE 104. 7 ms）、横断位FLAIR FSE/T1（TR 2 000 ms，TE 9. 56 ms）。 3D-TOF-MRA 扫 描 参 数：TR/TE 为16. 9/4 ms，FOV 为23 cm×20 cm，翻转角16 度，层厚1 mm，矩阵230×180。轴位扫描，范围自颅底至胼胝体体部上方。MRA 原始数据利用联影工作站处理，根据采集的MRA 图像进行MIP 重建，并做任意方向的旋转，以显示清楚血管走形及各相关血管之间的关系。

1. 3 Willis 环完整率测算 所有图像由1 位阅片经验丰富的神经内科医师和1位放射科医师采用双盲法阅片，对Willis 环进行评估，若评估有分歧则共同讨论直到达成共识。观察者需评估Willis 环各组成血管是否存在或缺失。MRA 图像上血管段被显示完整连续视为血管存在，MRA 图像整段不显影或连续性中断视为血管缺失。依据LI 的解剖学分型［9］，当双侧大脑前动脉A1 段发育正常及具有AcomA 则前循环完整，当双侧PcomA 及双侧大脑后动脉P1段存在则为后循环完整。当Willis 环的前循环及后循环均为完整时，为完整型Willis 环；若Willis 环只有前循环完整或只有后循环完整则为部分完整型Willis 环；若前循环及后循环均不完整，则为不完整型Willis环。计算完整型Willis环占所有参与者的百分比，即为Willis环完整率，并观察不同高原居住时间、性别、饮酒史、吸烟史等对Willis环完整率的影响。

1. 4 Willis 环形态观察 包括Willis 环前循环形态、Willis 环后循环形态观察。Willis 环前循环形态类型主要包括标准型、两个AcomA 型、单侧大脑前动脉A1 段发育不良型、双侧大脑前动脉A1 段发育不良型、AcomA缺失型、大脑前动脉A1段缺失型等。Willis 环后循环形态类型主要包括成人型（后循环各段血管均正常）、过渡型（PcomA 直径等于大脑后动脉P1段）、单侧胚胎型（一侧PcomA 直径大于大脑后动脉P1 段）、双侧胚胎型、一侧PcomA 缺失型、一侧PcomA 发育不良型、双侧PcomA 缺失型、双侧PcomA 发育不良型、双侧大脑后动脉P1 段缺失型、一侧PcomA及P1发育不良对侧PcomA缺失型、一侧PcomA 及对侧P1 段缺失型、一侧PcomA 缺失对侧P1段发育不良型等［9-13］。

1. 5 统计学方法 采用SPSS26. 0 统计软件。计量资料呈正态分布时以-x±s表示，计数资料比较用χ2检验。P＜0. 05为差异有统计学意义。

2 结果

2. 1 201 例西藏高原地区正常汉族人群的Willis 环完整率 201 例西藏高原地区正常汉族人群中完整型Willis环42例，Willis环完整率为20. 9%。部分完整型Willis环130例，包括前循环完整而后循环不完整124 例、后循环完整而前循环不完整6 例，201 例西藏高原地区正常汉族人群的Willis 环前循环完整率为82. 59%（166/201）、后循环完整率为23. 88%（48/201）。前后循环均不完整型Willis环29例。

104 例高原居住时间10 年以上参与者的Willis环完整率为18. 27%（19/104），97 例高原居住时间10 年以下参与者的Willis 环完整率为23. 71%（23/97），两者相比，P＞0. 05。

80 例男性参与者的Willis 环完整率为21. 25%（17/80），121 例女性参与者的Willis 环完整率为20. 66%（25/121），两者相比，P＞0. 05。

67 例有饮酒史参与者的Willis 环完整率为16. 42%（11/67），134 例无饮酒史参与者的Willis 环完整率为23. 13%（31/134），两者相比，P＞0. 05。

34 例有吸烟史参与者的Willis 环完整率为11. 76%（4/34），167 例无吸烟史参与者的Willis 环完整率为22. 75%（38/167），两者相比，P＞0. 05。

2. 2 201 例西藏高原地区正常汉族人群的Willis 环形态

2. 2. 1 Willis 环前循环形态 201 例西藏高原地区正常汉族人群中共发现5 种不同的Willis 环前循环形态，示意图见图1，其中标准型162例、两个AcomA型4例、单侧大脑前动脉A1段发育不良型1例、单侧大脑前动脉A1段缺失型12例、AcomA缺失型22例。

图1 Willis环前循环形态示意图

2. 2. 2 Willis 环后循环形态 201 例西藏高原地区正常汉族人群中共发现16种不同的Willis环后循环形态，示意图见图2，其中成人型37 例、过渡型2 例、单侧胚胎型7 例、双侧胚胎型2 例、双侧PcomA 缺失型36 例、双侧PcomA 发育不良型22 例、单侧PcomA缺失型49 例、单侧PcomA 发育不良型12 例、完全胚胎型17 例、一侧PcomA 及P1 发育不良对侧PcomA缺失型3 例、一侧PcomA 缺失对侧P1 段发育不良型3 例、一侧PcomA 及对侧P1 段缺失型1 例、双侧P1段缺失型1例、一侧P1段缺失对侧发育不良型5例、一侧PcomA 发育不全对侧P1 缺失型3 例、一侧PcomA对侧P1段发育不良型1例。

图2 Willis环后循环形态示意图

3 讨论

西藏昌都市平均海拔在3 300 m 以上，空气稀薄，年平均气压和每立方空气中含氧量仅有平原地区的2/3。本研究发现西藏高原昌都市正常汉族人群Willis 环完整率为20. 9%、部分完整率为64. 68%、前后循环均不完整Willis 环占14. 43%，显示Willis 环以部分完整型居多，Willis 环整体的完整率稍低。研究发现，西方人群Willis 环完整率为42%［10］，日本人的Willis 环完整率可高达89. 7%［11］，土耳其人的Willis 环完整率为85. 4%［12］，巴基斯坦人的Willis 环完整率为22. 2%［13］。以上研究提示Willis 环的完整率可能与人群和种族有关。此外，研究［14］表明，高海拔地区的藏族人群具有遗传适应性，也提示藏族人群的Willis 环完整性可能和汉族人群不一样。故为了排除种族对研究结果的影响，本研究仅纳入正常汉族人群。

LI 等［9］对重庆地区160 例健康成年人进行的一项CTA 研究显示，Willis 环的完整率为27%，王莉等［15］使用3D-TOF MRA 对150 例无颅内病变患者的回顾性研究中发现，Willis 环的完整率为36. 67%。本次研究发现，西藏高原地区正常汉族人群Willis环的完整率为20. 9%，略低于平原地区相关报告［9，15］。本研究进一步根据高原居住时间的不同进行分组，发现高原居住时间对Willis 环的完整率无明显影响。Willis 环完整性是否与性别有关，目前研究结果不一致。有研究［16］表明，不同的脑血管疾病存在性别上的差异。DI CARLO 等［17］发现，男性缺血性卒中的发病率明显高于女性，首次发生缺血性脑卒中时更年轻；相反，女性具有较高的脑动脉瘤和蛛网膜下腔出血的发病率，动脉瘤发生的位置也与性别有关的差异。研究［18］发现，男性在AcomA 和大脑中动脉（MCA）的动脉瘤较多，而女性在颈内动脉（ICA）和椎基底动脉系统（VBA）的动脉瘤较多。王超等［19］研究提示性别可能会影响Willis 环的完整性。本研究尚未发现Willis 环的完整性与性别有关，这与LI、胡惠莹、KRABBE-HARTKAMP 等［9-10，20］研究结果一致。

研究［9-10，21-22］报道，Willis 环前循环的完整率在70. 1%～86. 2%。本研究发现，201 例西藏高原地区正常汉族人群Willis 环前循环的完整率为82. 59%，与既往研究结果相一致。Willis 环后循环的变异情况复杂，有PcomA 的单侧或双侧的发育不良或缺如、单侧或双侧胚胎性大脑后动脉等情况［9，23］。在本研究中，单侧PcomA 缺失为最常见的变异类型（24. 38%），这与胡惠莹等［20］研究结果一致。Willis环后循环的完整率为23. 88%，这与QIU 等［23］研究发现Willis 环后循环完整率为16. 07% 相一致。胚胎型大脑后动脉是很重要的一种变异类型，胚胎型大脑后动脉与交通动脉瘤、脑微出血、脑梗死等疾病可能有相关性［24-27］。既往研究胚胎型大脑后动脉的检出率相差很大，在10%～32% 之间［9-10，28-29］，本研究中胚胎型大脑后动脉的检出率为12. 93%，这与以前研究基本一致。

本研究尚存在局限性：①既往研究显示随着海拔的升高，Willis 环完整率提高［20］，本研究仅纳入居住于西藏高原昌都市的人群，没有对更高海拔的的人群进行调查，可能会对研究结果有一定影响；②样本量偏少，代表性可能不强，后续研究应采用较大数量的样本。

综上所述，本研究首次对西藏高原地区正常汉族人群的Willis环进行研究，发现201例西藏高原地区正常汉族人群的Willis 环完整率较低，不同高原居住时间、性别、饮酒史、吸烟史等对Willis 环的完整率无影响；201 例西藏高原地区正常汉族人群的Willis 环形态存在广泛变异，以后循环形态变异为主。