颅内动脉血管形状与动脉粥样硬化斑块分布关系研究进展☆

牛亚男陈丽萍

颅内动脉粥样硬化（intracranial atherosclerosis，ICAS）是卒中患者最常见的血管病变[1]，在亚洲人群中，ICAS约导致30%～50%的缺血性卒中[2]。斑块分布是斑块特征之一，被认为是预测动脉粥样硬化相关卒中的重要因素[3]，了解ICAS斑块分布有利于相关卒中患者的早期发现及血管内治疗。通过尸检病理研究及成像方法发现，颅内动脉血管形状可能与ICAS斑块分布有关[4-8]。本文结合目前的研究进展，旨在阐述几种颅内动脉血管形状和ICAS斑块分布之间的联系。

1 动脉粥样硬化斑块概念

动脉粥样硬化斑块由细胞、结缔组织、细胞外基质和脂质沉积物组成，常被定义为血管壁的偏心性增厚，最厚处为最薄处的1.5倍以上。动脉粥样硬化斑块与动脉粥样硬化疾病密切相关，动脉粥样硬化疾病导致动脉顺应性和弹性的丧失，可引起管腔狭窄，进展为缺血或栓塞事件，或表现为斑块的破裂，可能导致栓塞事件或原位动脉血栓形成。斑块的特征和易损性通常由斑块分布、斑块负荷、斑块内出血和强化、动脉重塑等特点进行描述，了解斑块特征和易损性是发展未来血管内治疗和预测并发症及卒中复发事件的关键。

2 评估方式

通常采用传统的血管成像方法来识别和描绘血管及其腔内的病变，包括数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）、计算机断层扫描血管造影（computed tomographic angiography，CTA）、经颅多普勒（transcranial Doppler，TCD）和磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）等。在血管成像方法的基础上，利用图像分析软件对血管形状进行观察及测量可以较为准确地对血管形状进行评估。近年来发现，动脉粥样硬化导致动脉壁增厚的血管，在向外重塑后，可以短暂的保留管腔和血流[9-10]。颅内动脉血管壁成像（intracranial vessel wall imaging，IVWI）可以在血管壁变化未引起任何明显的管腔狭窄时就检测出血管壁变化[11]，对传统血管成像方法起到出色的补充作用。高分辨率磁共振成像（high-resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI）可以显示ICAS高危斑块的超微结构和活性[12-13]，在描绘斑块特征方面表现出独特作用，目前已被允许直接评估ICAS斑块[14-15]。

病理组织学研究及尸检研究可直接可视化动脉粥样硬化斑块，有助于了解ICAS的真实存在，并确定其与相关危险因素之间的联系[16]。

3 颅内动脉血管形状与动脉粥样硬化斑块分布的关系

斑块的形成与分布与多种危险因素有关，如年龄、性别、高血压、糖尿病等。近来研究发现，斑块易损性可能与血管形状有关[17]。斑块的形成和特征在不同的节段、左右支以及前后循环卒中之间存在差异[18]。FISHER[19]提出血管几何形状产生的血流特征可以预测动脉粥样硬化和斑块破裂的位置。WOO等[20]研究发现斑块的位置可能会影响缺血性脑卒中的病变模式。认识颅内动脉血管形状与动脉粥样硬化斑块分布之间的联系有助于更好地了解颅内动脉与动脉粥样硬化疾病的关系，为早期ICAS的识别及治疗提供便利。

3.1 大脑中动脉血管形状与动脉粥样硬化斑块分布的关系 近年来，关于大脑中动脉血管形状与ICAS斑块分布相关性的研究相继展开。KIM等[4]发现直形或U形大脑中动脉与上部斑块更密切相关，而倒U形和S形大脑中动脉与下部斑块更密切相关（图1，为作者单位供图，本文图片均是），但该研究样本量有限，仍需进一步证实。在此之后，KIM等[21]的一项研究显示大脑中动脉主干弯曲度高、近端直径小可能与大脑中动脉动脉粥样硬化有关。YU等[5]发现，斑块在相同方向的M1曲线中比在不同方向的M1曲线中更常见，如在向上的M1曲线中更容易观察到上壁斑块，在向下的M1曲线中更容易观察到下壁斑块。该研究还发现症状性斑块最常分布在上壁，无症状性斑块最常分布在下壁，而背侧壁是最不常见的斑块分布区域（图2）。以上研究提示大脑中动脉的几何构型、血管直径和弯曲度、M1段曲线方向与ICAS斑块分布密切相关。

3.2 椎基底动脉系统血管形状与动脉粥样硬化斑块分布的关系 多项研究探索了椎基底动脉系统血管形状与ICAS斑块分布的潜在联系。CORNHILL等[22]的一项尸检研究发现基底动脉中动脉粥样硬化更多地分布于腹侧和基底动脉近端。SVINDLAND等[23]的一项病理组织学研究发现动脉粥样硬化最常见于分叉的外壁和动脉弯曲处的内弯。RAVENSBERGEN等[6,24]认为较大的汇合角是动脉粥样硬化的几何危险因素，并且发现动脉粥样硬化可能更容易发生在椎基底动脉交界处的顶点和基底动脉的侧壁。ZHOU等[25]的研究发现基底动脉血管弯曲度与基底动脉斑块有关，基底动脉斑块更有可能位于弯曲血管内弧，而不是外弧（图 3）。这在DENG等[26]的研究中也得到验证。此外，HONG等[27]发现椎动脉的直径差异为中重度基底动脉弯曲度的独立预测因子。因此，椎动脉的直径差异可能会通过影响基底动脉弯曲度，引起斑块的形成与分布变化。KIM等[28]研究显示基底动脉-中角和基底动脉-椎动脉角与基底动脉斑块分布相关，更大的基底动脉-中角可能会增强在中脑桥水平基底动脉侧壁斑块的形成，更大的基底动脉-椎动脉角可能会增强在下脑桥水平基底动脉后壁斑块的形成（图4）。YU等[7]发现椎基底动脉几何构型和基底动脉斑块位置相关，音叉型或优势-λ型椎基底动脉，基底动脉斑块均匀分布于血管壁；发育不良-λ型椎基底动脉，斑块更多地位于背侧壁；Walking型椎基底动脉，斑块更多地位于横侧壁和背侧壁（图5A～D）。然而，该研究认为椎动脉的直径差异、基底动脉的弯曲侧与斑块分布无关，这一结论可能与一些研究不一致。ZHENG等[29]在对椎基底动脉几何构型的分类中特别地加入了无汇合构型（图5E），发现无汇合型和多弯椎动脉（≥3个弯曲）与基底动脉斑块的存在有关（图6）。综上所述，椎基底动脉几何构型、椎动脉直径差异和弯曲数量、基底动脉弯曲度和弯曲方向、基底动脉-中角和基底动脉-椎动脉角与ICAS斑块分布存在联系。

3.3 Willis环血管形状与动脉粥样硬化斑块分布的关系Willis环是脑内重要的侧支循环系统，在大多数人的大脑中存在Willis环的解剖变异。PASCALAU等[30]发现不同的解剖变异对血流动力学平衡的影响不同。发育不全型、不对称型、非典型起源型解剖变异的存在与分叉几何形状不平衡有关；发育不全型解剖变异的动脉表现出更高的血流阻力和更不平衡的分叉几何形状。之前的研究[31]提示动脉粥样硬化常定位于分叉几何形状最不平衡的部位。因此，Willis环的一些解剖变异可能通过不平衡的分叉几何形状与ICAS形成产生联系[30-33]，从而影响ICAS斑块分布。LI等[8]发现Willis环的完整性可能会影响大脑中动脉的斑块分布。与有完整Willis环前部的患者相比，有不完整Willis环前部患者的大脑中动脉斑块更多的位于下壁，更少的位于腹壁；有不完整Willis环后部患者的大脑中动脉下壁斑块少于有完整Willis环后部的患者。目前关于Willis环血管形状与ICAS斑块分布关系的研究较少，其联系需要进一步的研究来证实。

总之，颅内动脉血管形状可能与ICAS斑块分布存在潜在联系。在前循环中，目前研究主要集中于大脑中动脉，其几何构型、血管直径和弯曲度、M1段曲线方向可能会影响大脑中动脉动脉粥样硬化斑块分布。在后循环中，目前研究主要集中于椎基底动脉系统，其几何构型、椎动脉直径差异和弯曲数量、基底动脉弯曲度和弯曲方向、基底动脉-中角和基底动脉-椎动脉角与基底动脉动脉粥样硬化斑块分布密切相关。此外，Willis环的解剖变异及完整性也与ICAS斑块分布有关。以上血管几何因素与ICAS斑块分布相关性的发现提示，血管形状对于ICAS疾病具有重要意义，有必要在今后的临床工作中引起重视。

4 颅内动脉血管形状影响动脉粥样硬化斑块形成与分布的机制

现有文献提示，低壁剪切应力（wall shear stress，WSS）和复杂血流模式可能是导致动脉粥样硬化斑块形成的一个重要原因[34-36]。关于颅外颈动脉和冠状动脉动脉粥样硬化的研究发现，动脉粥样硬化斑块优先位于血管连接处和分叉等显示出复杂血流流动模式和低WSS的特定区域[37-38]。SAHO等[39]关于颈动脉分叉角的研究表明，血管的几何形状与WSS存在明显联系。血管的几何形状对流场（flow field）也有很大的影响[40]。弯曲血管内血流的离心作用偏向外壁，减少了内壁WSS，从而导致弯曲动脉的内壁内膜增厚或动脉粥样硬化形成。因此，颅内动脉血管形状可能通过改变局部血流动力学[41]，从而影响了动脉粥样硬化斑块的形成与分布。

大脑中动脉、椎基底动脉系统和Willis环血管形状与动脉粥样硬化斑块分布之间存在潜在的联系，这可能与颅内动脉血管形状改变了局部血流动力学相关。在临床上寻找与斑块分布相关的血管几何因素，可能会为卒中患者的早期发现及精确干预提供新的思路。值得注意的是，研究可能会得出不同的结果，这可能与研究对象及评估方式的选择不一致有关。同时，已开展的一些研究的样本量较小，其结论的可靠性需要进一步大样本量的研究来证实。另外，目前关于颅内动脉血管形状和动脉粥样硬化斑块分布关系的研究主要集中于大脑中动脉和椎基底动脉系统，很少涉及其他颅内动脉，未来需要更多的研究来补充。