Willis环完整性与颅内动脉瘤的相关性研究

周 聪，陈 强，原小军，罗 琳

(1.内蒙古科技大学包头医学院，内蒙古包头 014040；2.内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院医学影像科)

颅内动脉瘤是指颅内动脉的局灶性异常扩大。动脉瘤破裂可引起蛛网膜下腔出血，严重时可导致脑血管痉挛、脑水肿、脑梗死和脑积水等，预后很差，故早期诊断对于患者的治疗和预后至关重要[1]。颅内动脉瘤的发病机制较多，血流动力学改变被认为是重要因素之一，而Willis环作为颅内动脉的重要通路，其形态的不完整可能会引起血流动力学的改变[2]。另外，颅内动脉瘤的发生和遗传因素以及吸烟、饮酒、高血压、血脂异常等其他因素也关系密切[3-4]。近年来，计算机断层扫描血管造影(computed tomographic angiography,CTA)作为一种相对无创的血管疾病检查技术，具有成像迅速及三维重建的优势，在颅内动脉瘤诊断中的应用日益广泛。本研究通过256层螺旋CT血管重建技术研究颅底动脉环完整性与颅内动脉瘤的相关关系以及探讨颅内动脉瘤形成的相关影响因素。

1 对象与方法

1.1对象 回顾性分析2018年1月～2021年6月行脑动脉CTA检查的患者1 062例，其中诊断动脉瘤者213例，未诊断动脉瘤者849例。应用Empower stats软件根据患者的年龄、性别进行动脉瘤组与非动脉瘤组的1∶3匹配，最终纳入动脉瘤患者171例(病例组)，非动脉瘤患者513例(对照组)。171例颅内动脉瘤患者中女性80例，男性91例；年龄29～82岁，平均年龄60.26岁。513例非颅内动脉瘤患者中女性240例，男性273例；对照组年龄29～80岁，平均年龄58.84岁。

纳入标准：(1)脑血管成像质量良好；(2)年龄25～85岁。排除标准：(1)各种原因引起颅内动脉主干变形、移位或中-重度狭窄或闭塞；(2)动静脉畸形、动静脉瘘、大面积脑出血及脑梗塞等明显颅内血管病变；(3)夹层动脉瘤、假性动脉瘤；(4)检查前已行血管内栓塞或动脉瘤夹闭治疗。本研究经本院医学伦理委员会批准。

1.2观察指标 采集所有研究对象的临床资料，包括年龄、性别、饮酒史、高血压史。

1.3CTA检查方法及后处理

1.3.1CTA检查方法 采用Philips Brilliance 256层iCT扫描仪。扫描参数：电压120 kV，电流200～250 mAs，球管旋转时间0.4 s/r，探测器宽度为0.625 mm×128i，螺距0.914，层厚0.9 mm，层间距0.6 mm。患者取自然仰卧位，经右侧肘静脉以5 mL/s流率高压注入对比剂碘帕醇(370 mg/mL)45 mL，随后以相同速率注入生理盐水25 mL冲刷管道；采用造影剂示踪技术，于主动脉弓部设定阈值120 HU，扫描范围自颅颈交界处至颅顶。

1.3.2CTA图像后处理分析 CTA扫描完成后，将扫描数据上传至飞利浦星云工作站，对原始数据进行多平面重组、曲面重组、最大密度投影及容积重建等后处理。所有病例均在两位经验丰富(临床影像诊断工作时间≥10年)的放射科诊断医师指导下完成，诊断有无动脉瘤并准确定位动脉瘤，同时观察Willis环形态的显示情况。

1.4Willis环分型 根据先前的研究报道[5-6]，并结合Willis环完整性，将Willis环分为Ⅰ-Ⅳ型。Ⅰ型：Willis环完整，即Willis环各组成血管均显影；Ⅱ型：Willis环前循环完整但后循环不完整，即前循环各组成血管均显影，而后循环各组成血管至少有1支未显示；Ⅲ型：Willis环前循环不完整但后循环完整，即后循环各组成血管均显影，而前循环各组成血管至少有1支未显示；Ⅳ型：Willis环前、后循环均不完整，即前、后循环各组成血管均至少有1支血管未显示。见图1。

图1 Willis 环分型示意图

1.5基础疾病诊断标准 高血压诊断标准：收缩压≥140 mmHg和(或)舒张压≥90 mmHg。饮酒史：每周至少1次，持续半年以上者定义为具有饮酒史。Willis环变异诊断标准：CTA检查显示Willis环中的任一组成血管的缺如或发育不良都定义为变异。

2 结果

2.1颅内动脉瘤在Willis环分型中的构成比 检出的171例动脉瘤根据发生部位分为：前交通动脉瘤(ACoAA)43例，大脑前动脉瘤(ACAA)17例，大脑中动脉瘤(MCAA)45例，颈内动脉瘤(ICAA)46例，大脑后动脉及后交通动脉瘤(PCAA & PCoAA)9例，椎基底动脉瘤(VAA & BAA)11例。病例组及对照组在Willis环Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型中的构成比见表1。经统计分析发现，病例组与对照组间Willis环完整性分型的构成比间差异有统计学意义(P<0.05)，其中大脑前动脉瘤组、颈内动脉瘤组与对照组间Willis环完整性分型的构成比间差异有统计学意义(P<0.05)，但其它亚组与对照组间Willis环完整性分型的构成比间差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 颅内动脉瘤在Willis环分型中的构成比[n,(%)]

2.2病例组及不同动脉瘤发生部位组与对照组Willis环各分型的比较 病例组所有患者中Willis环Ⅳ型，即Willis环前循环、后循环均不完整者的百分比高于对照组(P<0.05)；而Ⅰ、Ⅱ型的百分比低于对照组(P<0.05)。大脑前动脉瘤组、椎基底动脉瘤组中Willis环前循环、后循环均不完整者(Ⅳ型)的百分比高于对照组(P<0.05)。其他各型的百分比与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2 病例组及不同动脉瘤发生部位组与对照组Willis环各分型的比较[n,(%)]

2.3颅内动脉瘤形成的危险因素分析 单因素分析显示，颅内动脉瘤患者中，15.8 %的患者有饮酒史，高于对照组中的8.2 %(P<0.05)；86.0 %伴有高血压，高于对照组的64.3 %(P<0.05)；94.2 %的患者有Willis环变异，高于对照组中的88.9 %(P<0.05)。见表3。多因素Logistic回归分析显示饮酒史、高血压史、Willis环变异均为颅内动脉瘤发生的危险因素。见表4。

表3 颅内动脉瘤的危险因素—单因素分析[n(%)]

表4 颅内动脉瘤的危险因素—多因素Logistic回归分析

3 讨论

Willis环概念在16世纪60年代由Thomas Willis提出[7]，其组成包括双侧颈内动脉末段、双侧后交通动脉、双侧大脑后动脉大脑脚段、双侧大脑前动脉水平段及前交通动脉。Willis环通过前交通动脉使左、右颈内动脉系统彼此沟通，通过双侧后交通动脉将颈动脉系统和椎-基底动脉系统紧密连接起来，构成颅内血液供应最重要的侧支循环通路。颅内动脉瘤是指颅内动脉的局灶性异常扩大，其发生机制尚未完全明确，目前研究显示其发生和遗传基因密切相关，同时，Willis环形态变异、吸烟史、饮酒史、高血压史等因素与颅内动脉瘤的形成关系密切[8-10]。数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)一直被认为是诊断颅内动脉瘤的金标准[11]，但它是有创检查，且价格昂贵。CTA作为一种相对无创的血管疾病检查技术，在显示动脉瘤的形态、瘤囊与周围血管的关系以及解剖变异方面均优于DSA，采用三维重建CT血管成像技术，能够准确掌握动脉瘤的位置、大小及其形态特征。

以往的研究表明，Willis环的变异可能引起血流动力学改变，从而导致血管壁重塑，诱发颅内动脉瘤的形成。完整的Willis环沟通了前后循环以及两侧大脑半球间的血流，Willis环在完整的情况下，两侧颈内动脉之间、前后循环之间血流压力均是相近的。当Willis环某处血管缺失，则会导致一侧脑动脉出现血管内压升高、血流量增加及血流加速等改变，这些改变最终导致脆弱的管壁遭受较大的壁面切应力及压力，从而促进了动脉瘤的发生、进展以及破裂[12-13]。本研究根据Willis环前、后循环的完整性将其分为四型，进行动脉瘤患者与非动脉瘤患者Willis环各分型构成比的统计比较，并根据患者的临床资料探究影响颅内动脉瘤形成的危险因素。

本研究结果发现，大脑前动脉瘤患者、颈内动脉瘤患者的Willis环完整性分型构成比与非动脉瘤患者间存在统计学差异，其中椎基底动脉瘤患者和大脑前动脉瘤患者中Willis环前、后循环均不完整的百分比高于非动脉瘤患者。杨平[5]发现，不完整的Willis环与颅内动脉瘤的发生是相关的，不完整的Willis环增加了颅内动脉瘤的发病率。Willis环不完整，比如一侧大脑前动脉A1段缺如、一侧后交通动脉缺如或者一侧是胚胎性大脑后动脉，都可能会导致颈内动脉血流量不对称，继而引起颈内动脉血流量较大一侧血管的压力增加，从而导致血管内壁弹力膜破坏和血管肌层薄弱等退行性改变，最后形成动脉瘤[14-17]。

本研究对颅内动脉瘤形成的可能危险因素，包括Willis环变异、饮酒史、高血压史进行了分析，最终结合单因素分析及多因素logistic回归分析发现，Willis环变异、饮酒史、高血压史是颅内动脉瘤的形成的危险因素。高血压史、饮酒史作为颅内动脉瘤形成的危险因素，已经被多项研究证实[18]，而饮酒史与高血压的发生密切相关。颅内动脉血管壁主要由内皮细胞、内弹性膜、平滑肌细胞、成纤维细胞和细胞外基质组成，它们共同使动脉壁具有一定的弹性和抗张力性能，维持血管的结构和功能[19]。当血压增高时，管腔内压力及血流切应力会破坏内皮细胞间的紧密连接，某些血管活性物质也会增多，使内皮细胞收缩，细胞间隙扩大；同时血压的增高会导致平滑肌细胞的增生，新生平滑肌细胞对缺血、缺氧更敏感，易发生坏死。这些影响最终造成血管壁结构的破坏，局部变薄，进而形成动脉血管壁的瘤样凸起。

综上，Willis环不完整是影响颅内动脉瘤发生的重要因素，尤其是影响大脑前动脉瘤发生的重要因素，提示大脑前动脉的血流容易受到Willis环不完整造成的血流动力学改变的影响。另外，我们的研究显示饮酒史、高血压史、Willis环变异是颅内动脉瘤形成的危险因素。本研究中Willis环后循环动脉瘤的患者数量较少，故其与Willis环完整性的关系有待于今后更大样本的试验来进一步阐明。