薛絳宇 白衛(wèi)星 王子亮 李釗碩 李立 曹廣劭 曹會存 翟水亭 李天曉

動脈分叉是血管網(wǎng)中血流動力壓力最大的位置，由于血流動力削弱了動脈分叉頂點的血管結(jié)構(gòu)，在動脈分叉頂點就會形成囊狀動脈瘤。動脈瘤囊內(nèi)的渦流和震動導(dǎo)致動脈瘤壁變性、變薄、增大。頸內(nèi)動脈分叉 (internal carotid artery bifurcation, ICBi) 動脈瘤的發(fā)生率較低，甚至在頸內(nèi)動脈(internal carotid artery, ICA)發(fā)出的動脈瘤中也屬少見，大約占顱內(nèi)動脈瘤的3%～5%，然而，我們觀察到ICBi動脈瘤的瘤頸并不位于頸內(nèi)動脈分叉頂點(the apex of the arterial bifurcation)，而是偏向大腦前動脈一側(cè)。我們總結(jié)了這些動脈瘤的特點，并且分析了血流動力學(xué)原因。

材料與方法

從2004年10月到2009年6月，我院共治療破裂出血的顱內(nèi)動脈瘤患者577人，有18人（3.1%）患ICBi動脈瘤，其中男7人，女11人，年齡31～78歲，平均50.5歲。18人中有2人患多發(fā)動脈瘤，1人伴有同側(cè)大腦中動脈M2段動脈瘤和對側(cè)后交通動脈瘤，1人伴有同側(cè)后交通動脈瘤。18個ICBi動脈瘤中10個在左側(cè)，8個右側(cè)。18人都經(jīng)歷了動脈瘤破裂的蛛網(wǎng)膜下腔出血，兩個多發(fā)動脈瘤患者都是后交通動脈瘤出血，檢查發(fā)現(xiàn)了額外的ICBi動脈瘤，其余16人都是ICBi動脈瘤出血。入院時Hunt and Hess分級Ⅰ級2人，Ⅱ級8人，Ⅲ級6人，Ⅳ級2人。所有18人均經(jīng)過數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)檢查，并且都制作了三維圖像。16人進(jìn)行了介入栓塞術(shù)治療，2人行開顱夾閉手術(shù)。16個患者恢復(fù)良好，1個患者介入術(shù)中出血形成顱內(nèi)血腫，又經(jīng)過顱內(nèi)血腫清除術(shù)，遺留中等殘疾，1個開顱手術(shù)患者因手術(shù)中大出血，術(shù)后5天死亡。

ICBi動脈瘤的特點經(jīng)過DSA評估，采用Intergris Allura C型臂（Philips Medical Systems，Best，the Netherlands）DSA機(jī)和Siemens Asiom Artis 平板DSA機(jī)，測量了動脈瘤的瘤體直徑、瘤頸寬度，大腦前動脈水平段(A1段)和大腦中動脈水平段(M1段)的管徑，瘤頸中點距離頸內(nèi)動脈頂點的長度，對比了大腦前動脈和大腦中動脈分別由頸內(nèi)動脈發(fā)出后形成的彎曲度，注意了動脈瘤的生長方向。

根據(jù)動脈瘤頸和頸內(nèi)動脈分叉處幾個血管的關(guān)系，我們把ICBi動脈瘤進(jìn)行分類：當(dāng)動脈瘤頸位于頸內(nèi)動脈頂點的稱為IC-Bi型動脈瘤，位于大腦前動脈的稱為IC-A-Bi型，位于大腦中動脈的稱為IC-M-Bi型。

性別 年齡 側(cè)別 突出方向 瘤體最大徑(mm) 瘤頸寬度(mm) 瘤頸中點與分叉頂點距離(mm) 大腦中動脈直徑(mm) 大腦前動脈直徑(mm)1 男 43 右 上 15.05 6.21 0 2.55 2.37 2 女 49 左 后 2.45 1.86 2.24 3.24 2.27 3 男 31 左 前上 9.72 2.49 1.1 2.93 2.18 4★ 女 58 左 后下 4.25 2.06 1.9 2.46 2.13 5 女 53 左 后下 7.98 2.09 1.7 2.39 2.66 6 男 37 右 后 5.16 3.24 1.79 2.34 1.83 7 女 44 右 后下 7.08 1.51 2.83 3.67 2.13 8★ 女 55 右 后上 3.75 1.82 1.24 2.81 3.08 9 男 50 左 后下 4.42 2.82 2.31 2.4 1.92 10 女 52 左 后下 4.29 1.46 1.42 3.7 1.78 11 女 78 右 上 4.40 2.81 2.44 3.37 3.06 12 女 63 左 后下 5.53 2.47 1.6 3.55 1.98 13 女 50 右 后下 4.43 2.33 1.82 2.99 2.19 14 男 38 左 后下 6.26 2.13 1.87 2.32 2.13 15 男 48 左 上 5.59 1.64 0 2.38 1.77 16 女 35 左 后上 2.77 2.2 2.1 2.82 1.89 17 男 58 右 后下 4.92 2.71 2.91 3.25 2.41 18 女 68 右 后上 5.22 3.31 1.68 3.64 2.14

結(jié)果

患者發(fā)病時的年齡31～78歲，平均50.5±11.9歲。

IC-Bi型動脈瘤2例，IC-A-Bi型16例，IC-M-Bi型0例。

動脈瘤體的最大直徑為2.45～15.05 (平均5.74±2.91)mm，瘤頸寬度1.46～6.21 (平均2.51±1.07)mm。動脈瘤頸中心距離頸內(nèi)動脈分叉頂點0～2.91(平均1.72±0.79)mm。

大腦前動脈水平段管徑1.77～3.08(平均2.22±0.37)mm，大腦中動脈水平段管徑2.32～3.64(平均2.93±0.51)mm。

動脈瘤向前或向上生長的4例，向后上、后、或后下生長的14例。

17例患者的大腦前動脈由頸內(nèi)動脈發(fā)出后形成的彎曲明顯大于大腦中動脈的彎曲度，1例大腦前動脈由頸內(nèi)動脈發(fā)出后徑直走向前內(nèi)側(cè)，沒有形成彎曲。

討論

ICBi動脈瘤發(fā)生率較低,約占顱內(nèi)動脈瘤的3%～5%[1,2],但2007年Sunil Kumar GUPTA等[3]報道999個手術(shù)治療的動脈瘤患者中有89人（8.9%）患ICBi動脈瘤，而且其中42人在30多歲或者更年輕，手術(shù)后出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥者達(dá)到31.4%。2008年van Rooij WJ等[4]報道了50例ICBi動脈瘤（46人）的介入栓塞治療，占同期2249個動脈瘤的2.4%，其中7個動脈瘤（14%）進(jìn)行了再次手術(shù)治療。我們治療這些動脈瘤時也發(fā)現(xiàn)有特殊的技術(shù)困難，與動脈瘤的位置關(guān)系密切，所以我們回顧了18個ICBi動脈瘤患者（占同期患者的3.1%）的疾病特點，并從流體力學(xué)的角度對該部位動脈瘤作了分析。

圖1 大型動脈瘤，瘤頸范圍包括了A1和M1起始部分。

圖2 A1段徑直走向前內(nèi)，沒有形成彎曲。動脈瘤位于ICBi的頂點。

圖3 動脈瘤位于A1起始段，突向后上。

圖4 動脈瘤位于A1起始段，突向后下。

圖5 動脈瘤位于A1起始段，突向后上。

在血管壁上主要有三種血流動力學(xué)的作用力：沖擊力、壓力和剪切力。1997年Foutrakis GN等[5]在有限元法分析計算機(jī)腦血流模擬試驗中，證明沖擊力對血管分叉的作用。假設(shè)血管是剛性圓管,圓管中的血流是層流,那么中心血流(central blood flow streams)的流速最大，在血管分叉頂點(the apex of the arterial bifurcation)，由于受到中心血流沖擊，跨壁壓力比近端母血管的跨壁壓高2～3倍；而心肌收縮使分叉區(qū)形成一個搏動性刺激，沖擊力的峰值很高，因為沖擊時間很短，對于特定量的變化，沖擊時間短則輸出更高的力。在沖擊時，分叉頂點的動能改變?yōu)閴毫δ埽ㄍ毫Γ?，其他區(qū)域的血管沒有這種額外的壓力，作用在頂點的全部壓力等于跨壁壓與停滯力之和。中心流的血流動力學(xué)結(jié)果使分叉頂點血管內(nèi)彈力層局部變性，導(dǎo)致動脈瘤的生成。

2006年S.Sakamoto等[1]總結(jié)了10例ICBi動脈瘤患者，發(fā)現(xiàn)這些動脈瘤的瘤頸往往并不長在頸內(nèi)動脈的分叉處，而是偏向一側(cè)分支，其中7個（70%）是IC-A-Bi型，3個是IC-Bi型。與之相似，我們的18個患者有16個（89%）是IC-A-Bi型，2個是IC-Bi型，動脈瘤頸中心平均距離頸內(nèi)動脈分叉頂點1.72±0.79mm?？磥?，ICBi動脈瘤規(guī)律性地易于偏向大腦前動脈生長?？磥?，用分叉處血流沖擊力最大的血流動力學(xué)原理不能解釋這種現(xiàn)象。

S.Sakamoto等[1]測量了大腦前動脈和大腦中動脈與頸內(nèi)動脈之間形成的角度，發(fā)現(xiàn)大腦前動脈形成的角度更陡，認(rèn)為大腦強(qiáng)動脈受到剪切力更大，更易生長動脈瘤。但是，他們忽略了血管的彎曲，假設(shè)血管是直的，并且假設(shè)這幾個血管在同一個二維平面上，與實際解剖差別太大，結(jié)論不可靠。

1999年臺灣國立清華大學(xué)動力機(jī)械研究所的劉通敏、劉順男總結(jié)了側(cè)壁動脈瘤、分叉動脈瘤和終端動脈瘤的血流動力特性[6]，認(rèn)為ICBi動脈瘤和基底動脈頂端動脈瘤都屬于終端動脈瘤（terminal aneurysm），在動脈分叉模型的頂點可以看到軸心血流(axial stream)沖擊，內(nèi)彈力層變性，小動脈瘤形成。流體沖入動脈瘤內(nèi)形成螺旋狀或S形的渦流衰減(vortex breakdown)，渦流衰減像是一個開關(guān)，如果上游來的是層流，在這里啟動為下游的紊流，不管是對稱分流模式還是不對稱分流模式，渦流衰減都在動脈瘤附近造成很大的震動，使瘤壁變性，動脈瘤逐漸生長。這同樣不能解釋大多數(shù)ICBi動脈瘤位置的偏差。

1999年Foutrakis GN[7]等在對血管分叉的沖擊力計算模型分析基礎(chǔ)上，繼續(xù)分析血流的壓力、剪切力與不均衡血管分叉處動脈瘤的生成與生長的關(guān)系，注意到位于較大分支一側(cè)的動脈瘤頸處受到的壓力最大（瞬時壓力曲線圖顯示：大分支一側(cè)的動脈瘤頸處形成高壓滯留區(qū)）；而較小分支一側(cè)的動脈瘤頸處受到的剪切力最大（切變率-時間曲線圖顯示：在完整的心動周期內(nèi)，小分支側(cè)的瘤頸處切變率始終大于大分支側(cè)）；血流自主干血管來，由較大分支一側(cè)的動脈瘤頸進(jìn)入動脈瘤腔內(nèi)，形成渦流，在瘤體內(nèi)環(huán)繞后，由較小分支一側(cè)的動脈瘤頸處流出，并加入小分支的血流，這個血流變化又在心肌收縮的減速期出現(xiàn)一個壓力震蕩，使小分支一側(cè)的壓力出現(xiàn)一個繼發(fā)增高。這種壓力特點使動脈瘤頸區(qū)發(fā)生結(jié)構(gòu)疲勞，瘤頸生長，而小分支一側(cè)的瘤頸生長速度超過大分支一側(cè)，那么，動脈瘤頸會逐漸向兩側(cè)增寬，從頂點向小分支一側(cè)增加的幅度大于大分支一側(cè)，卻不能離開血管分叉頂點。與我們觀察到的多數(shù)動脈瘤生長在小分支上不一致。

同時，在彎曲血管模型中，F(xiàn)outrakis GN[7]等發(fā)現(xiàn)高壓出現(xiàn)在彎曲動脈的外側(cè)壁頂點，這個位置的動脈瘤形成后，可見由管道內(nèi)整齊通過的流體質(zhì)點進(jìn)入局部膨大，外層血流與內(nèi)層血流形成分隔，外層流體質(zhì)點在動脈瘤內(nèi)繞一圈后出來再由主流帶到下游區(qū)。這種血流方式造成遠(yuǎn)端瘤頸處的局部切變率明顯大于近端瘤頸，提示遠(yuǎn)側(cè)端瘤頸易受到更大血流動力學(xué)壓力，使動脈瘤向遠(yuǎn)側(cè)瘤頸處生長，即這種類型的動脈瘤的突出方向會偏向它的血流方向。

劉通敏等[8]對彎曲血管的研究認(rèn)為彎曲度很大的血管,很小的剪切力也可能造成內(nèi)膜的損害。瘤內(nèi)會形成與主流方向相反的渦流,血管彎曲度越大,流體進(jìn)入動脈瘤內(nèi)的速度越大,瘤壁的壓力和剪切力越大,剪切力最大位于動脈瘤頸口的下游邊緣，與前述研究一致。

對于彎曲血管的研究，大多文獻(xiàn)假設(shè)動脈瘤已經(jīng)形成，然后強(qiáng)調(diào)在動脈瘤內(nèi)和動脈瘤附近獲得的參數(shù)并進(jìn)行分析，Yixiang FENG等[9,10]從沒有動脈瘤的彎曲管道著手，關(guān)注動脈瘤如何生成并生長。他們認(rèn)為受到彎曲的影響,血流開始歪曲向外側(cè)壁，在彎曲頂點的局部血管壁，因受到很大的剪切力而發(fā)生變性，一旦剪切力突破動脈瘤形成的“門檻”，就開始出現(xiàn)局部膨大，動脈瘤形成。剪切力最大位于動脈瘤的遠(yuǎn)側(cè)瘤頸口處，這種高剪切力使瘤頸生長成瘤囊的一部分，新的瘤頸區(qū)域被創(chuàng)造出來，變成新的高剪切力區(qū)。動脈瘤的生長是血管壁剪切力和管壁變性的結(jié)果。

我們的患者女性多于男性，和先前的文獻(xiàn)一致?；颊叩拇竽X前動脈在離開頸內(nèi)動脈末端所形成的彎曲度都明顯大于大腦中動脈的彎曲度；大腦前動脈的平均管徑小于大腦中動脈的平均管徑。動脈瘤更多地突向后方，而不是像文獻(xiàn)中描述的突向上方或前方[1,3,4]。

頸內(nèi)動脈床突上段位于蛛網(wǎng)膜下腔內(nèi)，由前到后外，走行于前、后床突上方的假想連線上，并于前穿質(zhì)下方續(xù)為終段。大腦前動脈由頸內(nèi)動脈發(fā)出后，水平向前內(nèi)，行走于視交叉上面進(jìn)入大腦縱裂內(nèi)。向后外方向的頸內(nèi)動脈發(fā)出大腦前動脈走向前內(nèi)，使大腦前動脈起始處形成一個很大的彎曲，這個彎曲的頂點突向后方。以彎曲血管模式分析動脈瘤的形成，能夠較好地解釋ICBi動脈瘤的特點：通常瘤發(fā)生于大腦前動脈起始段的彎曲頂點，主要是剪切力，而不是沖擊力或壓力的作用結(jié)果，而且，動脈瘤頂常常突向后方。

我們有2例患者動脈瘤頸位于頸內(nèi)動脈分叉頂點,其中1例是大型寬頸動脈瘤,可以理解為瘤頸向兩側(cè)增寬,完全覆蓋了頸內(nèi)動脈分叉頂點。另1例患者是小型窄頸動脈瘤，瘤頸也恰好位于頸內(nèi)動脈分叉頂點，從這個患者的血管造影上可以看到，大腦前動脈從頸內(nèi)動脈上分出后，徑直走向前內(nèi)，沒有形成弧形彎曲，這樣就與Foutrakis GN等[5]模擬的血管分叉——直的主干血管上發(fā)出兩個直的分支血管——完全吻合，可以用血流沖擊力在血管分叉頂點最大來解釋這個動脈瘤的形成。

結(jié)論

根據(jù)我們的臨床觀察，ICBi動脈瘤往往并不長在頸內(nèi)動脈的分叉處，而是規(guī)律性地易于偏向大腦前動脈，從大腦前動脈起始段的彎曲頂點出生長。與血管彎曲的方向一致，動脈瘤通常突向后方。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是在彎曲頂點的局部血管壁，因受到很大的血流剪切力而發(fā)生變性，一旦切應(yīng)力突破動脈瘤形成的“門檻”，就開始出現(xiàn)局部膨大，動脈瘤形成。

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