颅内动脉瘤患者颈内动脉虹吸部解剖特点及其与动脉瘤破裂的关联性研究

杨 潇, 国晶晶, 刘 松, 田 健, 赵一樊, 田 超

颅内动脉瘤是颅内动脉血管壁局部发生异常改变形成的局部瘤样突起,在人群中的发生率为2%～3%[1-2]。当其破裂时,可引起自发性蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage,SAH),病死率高达56%～80%[3]。因此,了解颅内动脉瘤破裂的影响因素十分必要。既往研究表明,除了患者的临床因素及动脉瘤形态学特征之外,载瘤动脉的血流动力学特征也是动脉瘤破裂的重要影响因素,包括壁面切应力(wall shear stress,WSS)、壁面切应力面积、震荡剪切指数(oscillatory shear index,OSI)等[4-6]。有研究表明,颈内动脉虹吸部动脉瘤约占所有颅内动脉瘤的1/3,并且该部位迂曲的解剖结构对血流动力学改变起着重要作用[7]。目前,CT血管成像(computed tomography angiography,CTA)检查对于颅内动脉瘤破裂影响因素的研究多关注于动脉瘤形态学,对颈内动脉虹吸部的解剖特点研究较少。鉴此,本文旨在通过CTA探究颈内动脉虹吸部解剖特点及其与颅内动脉瘤破裂的关联性,现报道如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 回顾性分析2019年10月至2021年11月我院收治的172例颅内动脉瘤患者的病历资料。其中男86例,女86例,年龄(62.03±9.88)岁,合并高血压病115例,合并糖尿病60例,有吸烟史65例,有饮酒史54例。纳入标准:(1)经颅内动脉CTA检查并发现颅内动脉瘤;(2)年龄≥18岁。排除标准:(1)多发动脉瘤;(2)后循环动脉瘤;(3)由外伤、感染等因素引起的动脉瘤;(4)夹层动脉瘤;(5)血管畸形或占位性病变合并动脉瘤。本研究获医院医学伦理委员会批准[批号:(津环)伦审第(2021 121)号]。

1.2影像学检查及图像后处理方法 应用256层CT扫描仪(荷兰,Philips Brillance)对患者进行头颅CTA检查。选用连续容积扫描模式,扫描自主动脉弓开始,至颅顶结束。主要扫描参数:管电压120 kV,管电流200 mA,层厚0.625 mm。对比剂注射部位肘前静脉,对比剂碘帕醇370 mgI/ml(上海博莱科信谊药业有限责任公司,国药准字H20053388)。注射速率为5 ml/s,注射总药量为60 ml。随后将35 ml生理盐水以同样的速率注射。扫描结束后将原始数据传至Philips图像后处理工作站进行重组处理。

1.3观察指标 所有指标参数在Philips图像后处理工作站上进行观察、测量。由具有10年神经影像诊断工作经验的医师根据是否发生SAH及出血中心的位置,并结合动脉瘤的位置和形态特点判断是否为破裂的动脉瘤,据此将患者分为动脉瘤破裂组和未破裂组。观察指标包括,(1)动脉瘤的形态:分为规则、不规则两类,动脉瘤形态不规则定义为瘤壁存在泡样影、分叶或突起;(2)动脉瘤的位置:分为颈内动脉虹吸部动脉瘤(交通段、眼段、床突段、海绵窦段)和远离虹吸部动脉瘤(大脑中动脉、大脑前动脉、前交通动脉)。由2位高年资影像学医师通过电子测量尺对所有动脉瘤形态学指标参数及颈内动脉虹吸部角度进行测量,并取其平均值,同时记录载瘤动脉是否伴有钙化。

1.3.1 颅内动脉瘤的指标参数测量 (1)动脉瘤长径(L):动脉瘤颈平面中点至动脉瘤顶端的最大径线;(2)动脉瘤颈直径(W):动脉瘤颈宽度;(3)动脉瘤倾斜角(θ1):W与L之间的夹角;(4)动脉瘤血流流入角(θ2):载瘤动脉长轴与L的夹角;(5)载瘤动脉直径(Dp);(6)计算动脉瘤纵横比(aspect ratio,AR)和动脉瘤尺寸比(size ratio,SR):AR=L/W,SR=L/Dp。见图1。

图1 颅内动脉瘤各指标的测量方法示意图

1.3.2 颅内动脉瘤所在侧的颈内动脉虹吸部的指标参数测量 (1)岩骨段夹角(δ):A与B的夹角;(2)后弯角(α):C与D的夹角;(3)前上弯角(γ):E与F的夹角;(4)前弯角(β):C与F的夹角。见图2。测量时,图像采用最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)进行后处理,层厚选择取决于前循环主干及分支在主显层面的血管跨度。

ⓐ颈内动脉虹吸部各角度的测量方法示意图。1.岩段垂直部;2.岩段水平部;3.海绵窦段后升部;4.海绵窦段水平部;5.床突段;6.眼动脉;7.眼段;8.后交通动脉;9.脉络膜前动脉;10.大脑中动脉;11.大脑前动脉;直线A～F:平行于血流方向并穿过血管内径中点的直线;岩骨段夹角(δ):A与B的夹角;后弯角(α):C与D的夹角;前上弯角(γ):E与F的夹角;前弯角(β):C与F的夹角。ⓑⓒ颈内动脉虹吸部各角度的测量方法实例图

2 结果

2.1两组一般临床资料比较 172例颅内动脉瘤中,虹吸部119例(69.19%),其中交通段动脉瘤78例,眼段动脉8例,床突段动脉瘤16例,海绵窦段动脉瘤17例;远离虹吸部53例(30.81%),其中大脑中动脉动脉瘤37例,大脑前动脉动脉瘤4例,前交通动脉动脉瘤12例。破裂组67例,未破裂组105例。两组年龄、性别、高血压病史、糖尿病史、吸烟史、饮酒史比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组一般临床资料比较

2.2两组颅内动脉瘤形态及位置比较 破裂组动脉瘤形态不规则的比例高于未破裂组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组动脉瘤位置和载瘤动脉钙化情况比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组颅内动脉瘤形态及位置比较[n(%)]

2.3两组颈内动脉瘤测量指标及颈内动脉虹吸部相关指标比较 破裂组颈内动脉虹吸部的前弯角和前上弯角大于未破裂组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组其余指标比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 两组颈内动脉瘤测量指标及颈内动脉虹吸部相关指标比较

2.4影响颅内动脉瘤破裂的二元多因素logistic回归分析结果 以颅内动脉瘤破裂情况为因变量(未破裂=0,破裂=1),纳入动脉瘤形态、颈内动脉虹吸部前弯角和前上弯角为自变量进行二元多因素logistic回归分析,结果显示动脉瘤形态不规则和较大的颈内动脉虹吸部前弯角是促进动脉瘤发生破裂的危险因素(P<0.05)。见表4。

表4 影响动脉瘤破裂的二元多因素logistic回归分析结果

2.5颈内动脉虹吸部前弯角诊断颅内动脉瘤破裂的效能分析结果 ROC曲线分析结果显示,颈内动脉虹吸部前弯角具有诊断颅内动脉瘤破裂的应用价值[AUC(95%CI)=0.864(0.805～0.924),P<0.001],最佳截断值为29.38°,其对应的灵敏度为73.10%,特异度为90.50%。见图3。

图3 颈内动脉虹吸部前弯角诊断颅内动脉瘤破裂的ROC曲线图

3 讨论

3.1不少研究结果显示,高血压病、糖尿病、吸烟、饮酒是颅内动脉瘤破裂的危险因素[8-9],但本研究结果并未显示其与动脉瘤破裂有显著关联,考虑与部分患者既往服用降压药、降糖药有关。有研究发现女性患者颅内动脉瘤破裂的发生率高于男性,且动脉瘤破裂的风险随着年龄增长而升高[10]。Brown等[11]研究认为绝经后性激素水平减退会导致血糖、血脂、血压等改变,从而造成血管内皮损失。本研究中两组性别、年龄差异无统计学意义,这可能与纳入样本量较少有关,且研究未能对女性患者的经期状况进行分层分析和性激素水平测定,这可能对分析结果造成了影响,有待进一步探讨。

3.2颈内动脉虹吸部弯曲程度较大,走行迂曲,根据流体力学理论,颈内动脉虹吸部管腔内的血流运动状态在经过2个急弯后会发生急剧减弱,会导致血流产生复杂的次级血流模式和涡流等现象。在虹吸部管腔内紊乱的血流作用下,WSS降低,同时血液各种成分与血管内膜的接触时间延长,使血小板聚集激活、血液内脂质成分渗透入内膜并发生积累,与低WSS发生协同作用,促进动脉粥样硬化的发生。动脉粥样硬化会引起动脉血管壁发生局灶性缺陷,同时血流长期直接冲击血管壁,使得颈内动脉虹吸部更容易形成动脉瘤[12]。本研究纳入的172例颅内动脉瘤患者中,动脉瘤位于虹吸部的数量比例显著高于远离虹吸部(69.19% vs 30.81%),与既往文献报道基本一致。本研究结果显示,颅内动脉瘤形态不规则是促进动脉瘤发生破裂的独立危险因素,这与相关研究结果一致[13-14]。Qiu等[14]研究发现子囊的形成可导致血流动力学发生改变,导致子囊血管内壁内皮的损害加重,从而增加动脉瘤破裂的风险。值得注意的是,有些研究认为动脉瘤的大小与其破裂风险呈正相关[15],但也有研究认为小动脉瘤(<5 mm)更容易发生破裂、出血[16],颅内动脉瘤大小与破裂风险之间的关联性尚无定论。AR值将动脉瘤瘤体大小和瘤颈直径同时纳入分析,二者均与囊内血流状态和血流稳定性有关,因此被认为是预测颅内动脉瘤破裂的良好指标。AR值越大,动脉瘤破裂风险越高[17]。其机制可能是:动脉瘤越大、瘤颈直径越窄,动脉瘤内血流速度减慢,血液长期滞留导致大量黏性物质沉积在血管壁,引起动脉瘤壁变性、退化和萎缩,最终促进破裂的发生。本研究结果显示,破裂组和未破裂组的动脉瘤的长径、瘤颈直径、AR值比较差异均无统计学意义,这可能是由于动脉瘤破裂时大小发生变化,破裂后的状态无法替代破裂前的状态。因此,用破裂后的动脉瘤大小预测动脉瘤破裂风险是不准确的[18]。

3.3本研究结果显示,颈内动脉虹吸部的前弯角是颅内动脉瘤破裂的独立危险因素,其>29.38°时,更容易发生破裂。这与血流通过颈内动脉前弯角后发生的血管WSS及OSI改变有关。WSS是平行作用于血管的血流对血管壁的切向摩擦力;OSI反映的是壁面切应力的震荡大小。这种震荡是由于血流方向在收缩期和舒张期发生快速变化引起的,OSI升高表示WSS的方向变化大[4]。当前弯角增大时,血管WSS降低,OSI升高,动脉瘤破裂的风险增加[19]。有研究认为,低WSS及高OSI诱发的炎症细胞介导的动脉瘤壁反复破坏-重塑过程会促进颅内动脉瘤发生破裂[20]。

综上所述,颅内动脉瘤形态不规则和较大的颈内动脉虹吸部前弯角是颅内动脉瘤破裂的独立危险因素。因此,通过CTA测量前弯角大小对临床治疗颅内动脉瘤方法的选择有参考意义。但本研究也存在一些不足之处:(1)本研究是单中心、回顾性分析,样本量较小,存在一定的统计偏倚;(2)由于条件所限,并未应用计算机数字建模等方式对血流动力学进行研究。后续将针对以上不足进一步完善试验。