三維時間飛躍法磁共振血管成像評價正常成人大腦動脈環(huán)變異的重要性*

張 玲 祁 鳴* 顧培玉

三維時間飛躍法磁共振血管成像評價正常成人大腦動脈環(huán)變異的重要性*

張 玲①祁 鳴①*顧培玉②

目的：探討正常成人體檢行三維時間飛躍法(3D-TOF)磁共振血管造影(MRA)檢查時大腦動脈環(huán)(Willis環(huán))變異情況及其臨床意義。方法：回顧性分析接受體檢3D-TOF MRA檢查的442名正常成人體檢者的MRA圖像，運用后處理軟件分析其血管形態(tài)特點。結(jié)果：442名體檢者中，發(fā)現(xiàn)152例Willis環(huán)變異者，其中大腦前動脈(ACA)A1段的缺如占10.53%(16/152)，A1段發(fā)育不良占36.18%(55/152)，A1段開窗占3.29%(5/152)，A1段的發(fā)育不良或缺如與同側(cè)PCoA增粗呈正相關(guān)；A2段變異占15.13%(23/152)；ACoA段變異者占4.61%(7/152)；PCoA段增粗占66.45%(101/152)，且女性大于男性；P1段變異占44.74%(68/152)。結(jié)論：體檢3D-TOF MRA檢查可清晰顯示正常成人Willis環(huán)的變異，為臨床相關(guān)疾病提供指導價值。

磁共振血管成像；三維時間飛躍法；大腦動脈環(huán)；體檢

[First-author’s address] Department of Radiology, The First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing 210029, China.

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及醫(yī)學模式的轉(zhuǎn)變，健康體檢作為一項重要的預防保健措施越來越受到廣大人民群眾的青睞。盡管現(xiàn)有的醫(yī)療保健模式提倡實現(xiàn)從經(jīng)驗型的被動保健轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W型的主動保健，但由于經(jīng)濟條件受限等因素影響，大部分健康體檢仍停留在使用常規(guī)檢查層面，只有少數(shù)體檢人群接受諸如磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)等體檢。大腦動脈環(huán)(Willis環(huán))是聯(lián)系大腦前、后循環(huán)的重要側(cè)支循環(huán)，對腦血管系統(tǒng)的循環(huán)儲備起著非常重要的作用，Willis環(huán)變異常存在于正常個體中，其變異的情況對顱內(nèi)動脈血流動力學的改變產(chǎn)生重要的影響，有文獻提出其直接影響腦動脈疾病的發(fā)生、發(fā)展和預后[1]。本研究收集442名接受三維時間飛躍法(3D-time of flight，3D-TOF)MRA檢查的體檢者資料，探討此項檢查對檢出Willis環(huán)變異情況的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2012年9月至2013年6月接受體檢腦血管MRA檢查的442名體檢者資料，其中男性、女性各221名；年齡20～74歲，平均年齡為(50.8±10.1)歲。所有入選者均因健康體檢入選，掃描范圍包括組成Willis環(huán)的各血管段，所得MRA圖像均符合診斷要求。

表1 ACA-A1段變異分布[%(例)]

1.2 掃描參數(shù)及檢查方法

使用Siemens Magnetom Trio 3.0T MRA儀，掃描序列為3D-TOF MRA，使用頭部八通道線圈，檢查者仰臥位，頭先進。所有檢查者于掃描前囑其頭不能動，檢查時輕戴耳塞，頭部使用海綿固定，所有檢者均不注射造影劑。掃描參數(shù)：重復激發(fā)時間(TR)為22 ms，回波時間(TE)為3.6 ms，反轉(zhuǎn)角18o，矩陣210×190，層厚0.55 mm。對3D TOF數(shù)據(jù)采用最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)后處理重建方法，獲得MIP圖像。

1.3 圖像分析

所獲圖像經(jīng)由2名經(jīng)驗豐富的副主任醫(yī)師采用雙盲法閱片，對于組成Willis環(huán)的各血管段聯(lián)合采用3D TOF MIP及3D TOF源圖像進行評價，對于2名醫(yī)師的結(jié)論不一致者，經(jīng)討論達成共識。Willis環(huán)各段血管的起止點主要通過用示蹤法分析3D TOF源圖像來確定。規(guī)定只有Willis環(huán)各血管段顯示完全并且起止點能明確判斷出的才能確定該血管存在，否則則認為該段血管存在變異[2]。

1.4 變異類型

大腦前動脈(anterior cerebral artery，ACA)第1段(A1段)變異包括發(fā)育不良、缺如及開窗；第二段(A2段)變異包括共干、三分支甚至多分支及近端開窗；前交通動脈(anterior communicating artery，ACoA)變異包括開窗及雙支；大腦后交通動脈(posterior communicating artery，PCoA)段變異基本上都為增粗；大腦后動脈(posterior cerebral artery，PCA)第1段(P1段)變異大都表現(xiàn)為發(fā)育不良或缺如。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，計數(shù)資料采用x2檢驗分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 ACA和ACoA變異

本研究ACA變異包括A1段變異和A2段變異，其中ACA-A1段變異中發(fā)育不良55例(占36.18%)、缺如16例(占10.53%)及開窗5例(占3.29%)3種；55例發(fā)育不良中2例為左右雙側(cè)發(fā)育不良，其余均為單側(cè)(53例)，如圖1、圖2所示。

圖1 右側(cè)A1段發(fā)育不良伴同側(cè)PCoA增粗MRA影像圖

圖2 左側(cè)A1段開窗MRA影像圖

ACA-A1段變異其左右側(cè)和性別的發(fā)生率差異性分析顯示，A1段發(fā)育不良在性別上無顯著性差異，但在左右側(cè)存在差異顯著，具有統(tǒng)計學意義(x2=20.42，P＜0.05)；A1段缺如在性別和左右側(cè)上差異均無統(tǒng)計學意義(x2=0.259，x2=1.018；P＞0.05)(見表1)。

圖1顯示，A1段發(fā)育不良和缺如常伴有同側(cè)PCoA段的增粗，就二者關(guān)系而言，A1段發(fā)育不良和缺如兩組的PCoA增粗的比較差異有統(tǒng)計學意義(x2=4.009，P＜0.05)，表明A1段缺如比發(fā)育不良更多合并同側(cè)PCoA的增粗(見表2)。

表2 ACA-A1段發(fā)育情況與PCoA段變化的關(guān)系[%(例)]

A2段變異23名，占15.13%，其中三分支16名，占10.53%；多分支1名，占0.65%；共干5名，占3.29%；近端開窗1名，占0.65%(如圖3所示)。

ACoA變異7例，占4.61%。其中開窗3例，占1.97%；雙支4例，占2.63%(如圖4所示)。

表3 PCoA段與P1段變異分布[%(例)]

圖3 A2段三分支MRA影像圖

圖4 ACoA雙支MRA影像圖

2.2 PCA和PCoA變異

大腦后動脈P1段的變異表現(xiàn)為發(fā)育不良63例(占92.65%)；或缺如5例(占7.35%)；PCoA變異均表現(xiàn)為血管增粗101例(占66.45%)，如圖5所示。

圖5 左側(cè)PCoA增粗MRA影像圖

其左右側(cè)和性別的發(fā)生率差異性，可以看出PCoA變異在性別和左右側(cè)別上均有顯著性差異(x2=8.021，x2=4.480；P＜0.05)(見表3)。

所有P1段的發(fā)育不良或缺如均伴隨著同側(cè)PCoA的增粗，即胚胎型大腦后動脈(fetaltype PCA, FTP)，本研究中出現(xiàn)的FTP有單側(cè)胚胎性者為52例，占76.47%；雙側(cè)胚胎性者為16例，占23.53%(如圖6所示)。

3 討論

圖6 右側(cè)FTP MRA影像圖

Willis環(huán)是由ACA第1段(A1段)、ACoA、大腦中動脈(middle cerebral artery，MCA)第1段(M1段)、PCoA和PCA第1段(P1段)組成的1個環(huán)形結(jié)構(gòu)，位于腦底下方、蝶鞍上方，環(huán)繞視交叉、灰結(jié)節(jié)及乳頭體。Willis環(huán)是顱內(nèi)重要的側(cè)枝循環(huán)，解剖形態(tài)完整的Willis環(huán)可通過其潛在的代償功能，維持病變區(qū)域的血流供應，從而減少對腦組織的損傷[3-4]。Willis環(huán)變異的形態(tài)多樣、變異發(fā)生率很高。研究證實，Willis環(huán)變異與顱內(nèi)動脈瘤的發(fā)生有密切關(guān)系，發(fā)生機制可能與環(huán)的變異引起顱內(nèi)動脈血流動力學的改變有關(guān)，造成某些特殊動脈段受到血流沖擊力增加導致動脈瘤的發(fā)生，Willis環(huán)的變異值得研究[5-6]。早期主要是基于對Willis環(huán)的解剖研究，并且樣本量較小，不能完全體現(xiàn)Willis環(huán)在生理狀態(tài)下的血流動力學變化。隨著醫(yī)學影像技術(shù)的發(fā)展，目前應用到Willis環(huán)動脈形態(tài)學研究上的方法有很多，如經(jīng)顱多普勒(transcranial Doppler, TCD)、計算機斷層成像血管造影(computed tomography angiography，CTA)、MRA及數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)。TCD雖然對血流敏感，但其密度分辨率較低，對血管直徑的測量也不可靠。CTA需靜脈注射對比劑，雖然具有較高的時間和空間分辨率、對Willis環(huán)血管及其病變可以進行三維立體結(jié)構(gòu)的顯示，對于某些腦血管疾病的顯示甚至超過了DSA，但其有輻射損傷[7]。DSA可對組成Willis環(huán)各段動脈進行多方位動態(tài)觀察，但其對某些部位的造影檢查往往需要進行多次造影，存在較大的輻射損傷[8]。

3D-TOF MRA技術(shù)基于血液流動效應能顯示直徑＞0.7 mm以上腦動脈分支，提供了一種在活體狀態(tài)下無創(chuàng)性研究Willis環(huán)的方法且無射線輻射，即可清晰地顯示W(wǎng)illis環(huán)各血管段的形態(tài)結(jié)構(gòu)及變異情況。Gnhn等[9]研究認為，對于Willis環(huán)變異的研究，在檢查手段篩選上，MRA優(yōu)于TCD和DSA。相比而言，通過MRA中的MIP圖像僅需一次成像即能顯示W(wǎng)illis環(huán)的全貌，因此認為MRA是從功能上評價Willis環(huán)變異的首選檢查。

Willis環(huán)存在廣泛變異，目前已有的Willis環(huán)形態(tài)變異分類方法很多，但多數(shù)分類方法較簡單，僅將Willis環(huán)的整體完整與否體現(xiàn)出來，Willis環(huán)各段變異情況卻體現(xiàn)不出來。本研究統(tǒng)計了Willis環(huán)各段的變異情況，包括A1段變異、A2段變異、ACoA變異、PCoA變異、P1段變異和各段變異在性別及左右側(cè)別差異，以及前后環(huán)變異的相關(guān)性。受檢人群Willis環(huán)變異者中前循環(huán)存在明顯左側(cè)優(yōu)勢，具有統(tǒng)計學意義，這可能同人群中右手靈活性較高，大腦優(yōu)勢半球多位于左側(cè)有關(guān)，人體左腦較右腦活躍需要更多的能量供應。本研究還發(fā)現(xiàn)A1段發(fā)育不良或缺如與同側(cè)PCoA增粗呈相關(guān)性，并且A1段缺如組出現(xiàn)同側(cè)PCoA增粗的比例高于發(fā)育不良組，表明A1段發(fā)育越差則出現(xiàn)同側(cè)PCoA增粗的比例越高。二者之間的這種關(guān)系可以從Willis環(huán)胚胎發(fā)育的角度來解釋，當一側(cè)A1段發(fā)育不良或缺如，勢必增加同側(cè)ICA的血液流向PCoA，導致PCoA增粗。同時又因為VBA系發(fā)育較ICA系晚，而PCA系起源于VBA系，PCoA的增粗代替或部分代替了VBA起源的PCA的發(fā)育，導致FTP的形成。有文獻報道A1段變異主要有發(fā)育不良、缺如及窗式變異3種，PCA變異主要為FTP，本組結(jié)果與文獻報道一致[10]。有研究顯示，A2段的變異類型主要有共干及多通道，本組還發(fā)現(xiàn)了窗式變異1名。本研究對很少見有報道的ACoA開窗及雙支變異均有發(fā)現(xiàn)。

后循環(huán)主要表現(xiàn)為PCoA和P1段的變異，Bugnicourt等[11]提出PCoA和(或)P1段的變異與偏頭痛有關(guān)。本研究結(jié)果表明，所有P1段的發(fā)育不良或缺如均伴隨著同側(cè)PCoA的增粗，即FTP，這能夠起到很好的代償保護作用，及早注意PCoA的開放情況有助于對疾病的預測。本研究顯示，PCoA的增粗存在性別上的顯著性差異，女性變異率遠大于男性，其臨床意義有待進一步探討。有報道稱，F(xiàn)TP的形成存在左右側(cè)別差異，右側(cè)FTP較左側(cè)比例高，這同A1段發(fā)育不良或缺如多發(fā)生在右側(cè)有關(guān)，本研究顯示無左右側(cè)別差異，可能與樣本量較小，存在偶然性相關(guān)[12]。

4 結(jié)論

通常檢查者均因有相關(guān)臨床表現(xiàn)、臨床高度懷疑有血管病變時方進行MRA檢查，本研究專門針對健康成人查體者行MRA檢查，能夠基本代表健康成人的Willis環(huán)變異情況，并且將Willis環(huán)細化到各段評價其變異情況，以前僅有數(shù)篇MRA或CTA關(guān)于健康成人Willis環(huán)變異情況的報道[13]。顯微解剖發(fā)現(xiàn)，有50%以上的正常人存在Willis環(huán)變異，如此高的變異率，是導致腦血管病發(fā)生的主要因素[14]。目前，關(guān)于ACA與ACoA瘤形成有關(guān)的報道有很多，但對ACA形態(tài)學特點的研究很少，對ACA形態(tài)學變異的研究更少。本研究將Willis環(huán)各組成血管段的形態(tài)變異進一步細化分類，為今后神經(jīng)內(nèi)、外科對Willis環(huán)變異與腦血管疾病的發(fā)病機制研究提供參考依據(jù)[15-16]。

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Investigation of morphologic variations of circle of Willis using 3D-TOF MR angiography in medical examination and its importance

ZHANG Ling, QI Ming, GU Pei-yu

China Medical Equipment,2015,12(6):4-8.

Objective: To investigate morphologic variations of circle of Willis in healthy adults using 3D-TOF MR angiography in medical examination and its clinical significance. Methods: To analyze the characteristics of the vascular morphology in 442 healthy adults of head 3D-TOF MRA in the post processing workstation retrospectively. Results: All the 442 cases, the variations of circle of Willis were found in 152,the variations of A1, A2, ACoA, PCoA, P1 were found in 76(50.00%), 23(15.13%), 7(4.61%), 101(66.45%), 68(44.74%). The variation of A1 was positively correlated with PCoA, the variation of PCoA in female was more than in male. Conclusion: Medical examination-3D-TOF MRA has important value to display morphologic variations of circle of Willis in healthy adults, which can provide important guide value in the clinical.

Magnetic resonance angiography; 3D-time of flight; Circle of willis; Physical examination

張玲,女,(1981- ),碩士，主管技師。南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院放射科，研究方向：醫(yī)學影像技術(shù)。

1672-8270(2015)06-0004-05

R445.2

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.06.002

2014-12-15

江蘇高校優(yōu)勢學科建設(shè)工程(JX10231801)“臨床醫(yī)學”

①南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院放射科 江蘇 南京 210029

②南京醫(yī)科大學附屬省口腔醫(yī)院放射科 江蘇 南京 210029

*通訊作者：qiming07090917@163.com