靳張寧 董文濤 張利通 高峰 張振 李鋒坦 楊新宇

腦卒中發(fā)生與許多危險(xiǎn)因素相關(guān)，包括性別、年齡、生活習(xí)慣及腦血管自身的變異等[1]。腦卒中家族史是卒中發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[2]，具有腦卒中家族史的人群是腦卒中發(fā)生的高危人群。但目前還未有這種高危人群腦血管形態(tài)的研究。Willis環(huán)可通過(guò)血流轉(zhuǎn)向而對(duì)腦血流低灌注做出反應(yīng)。本單位流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)天津薊縣某些農(nóng)村地區(qū)的腦卒中年首發(fā)病率較高[3]。本文以腦卒中高危人群為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行頭CTA檢查，以了解腦卒中高危人群顱內(nèi)動(dòng)脈Willis環(huán)的特點(diǎn)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 在天津薊縣某些農(nóng)村地區(qū)招募腦卒中家族史的志愿者（指應(yīng)招人的父母或親兄弟姐妹中存在腦卒中患者）：（1）18歲以上的常住人口；（2）無(wú)明顯神經(jīng)功能缺損（mRS≤2級(jí)）；（3）志愿來(lái)天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院接受影像學(xué)檢查。最后共招募283人（男153人，女130人），年齡24~77歲，平均（50.8±10.5）歲。此研究得到了天津醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)的支持，所有的參與者均簽署了知情同意書(shū)。

1.2 方法

1.2.1 影像學(xué)檢查 所有參與者均行頭CT及頭CTA檢查。然后對(duì)其腦血管疾病的發(fā)生進(jìn)行鑒別與統(tǒng)計(jì)，并對(duì)顱內(nèi)血管Willis環(huán)的形態(tài)進(jìn)行分析。采用64層螺旋CT（CT750 HD，GE， America），先常規(guī)顱腦CT平掃，再行CTA掃描（范圍從主動(dòng)脈弓至頭頂）。掃描閾值一旦超過(guò)50 HU，螺旋掃描即自動(dòng)開(kāi)始。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流量180 mAs，準(zhǔn)直64 mm× 0.625 mm，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，螺距1.375。使用專用高壓注射器以4 mL/s的流率經(jīng)肘靜脈團(tuán)注碘普胺（370 mg/mL，Bayer）60 mL，并用40 mL生理鹽水作為推進(jìn)劑。CTA掃描所得原始圖像在一個(gè)圖像工作站（a GE Advantage Workstation）進(jìn)行處理，獲得冠狀和矢狀位多平面重建、最大強(qiáng)度投影（maximum intensity projections， MIP）和3D體積重建（3D volume-rendered， 3D VR）等。

1.2.2 相關(guān)研究的比較 把研究結(jié)果按照Li等[4]對(duì)160名中國(guó)人的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，并與之比較。

1.2.3 圖像分析 所有Willis環(huán)的評(píng)估及測(cè)量根據(jù)源圖像、3D VR和MIP圖像進(jìn)行。評(píng)測(cè)由一位神經(jīng)外科主任和一位神經(jīng)放射學(xué)家一起對(duì)圖像進(jìn)行分析，如果這兩位專家的意見(jiàn)不統(tǒng)一，將會(huì)邀請(qǐng)其他神經(jīng)放射學(xué)專家一起進(jìn)行評(píng)估，直到結(jié)果一致。評(píng)估的血管主要包括雙側(cè)大腦前動(dòng)脈交通動(dòng)脈前段（A1）、前交通動(dòng)脈（AcoA）、雙側(cè)后交通動(dòng)脈（PcoA）和雙側(cè)大腦后動(dòng)脈交通前段（P1）。本研究認(rèn)為Willis環(huán)血管直徑≥1 mm為正常。若血管直徑<1 mm則認(rèn)為發(fā)育不良；若血管在CTA上未顯示則認(rèn)為缺如。

Willis環(huán)的整體形態(tài)根據(jù)前循環(huán)和后循環(huán)部的完整性進(jìn)行聯(lián)合分析，并和健康中國(guó)人的研究比較。Willis環(huán)的整體形態(tài)分為3類，包括完全完整（EC）、部分完整（PC）和不完整（IC）。完全完整：前循環(huán)和后循環(huán)部的所有組成血管區(qū)段是可見(jiàn)和連續(xù)的，且血管直徑至少1 mm。部分完整：Willis環(huán)的前部或后部通路，只要有一部分是完整的即可歸入此類（完整部分血管連續(xù)且直徑都>1 mm）。不完整：前部和后部通路都有缺陷的血管（非連續(xù)的，發(fā)育不良或缺如）存在。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 使用SPSS 19.0軟件處理。男女年齡比較采用獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)。Willis環(huán)變異在性別間的比較采用 字2檢驗(yàn)，若存在小于5的理論頻數(shù)， 字2檢驗(yàn)的P值采用Fisher精確檢驗(yàn)的結(jié)果。Willis環(huán)變異隨年齡的變化采用字2檢驗(yàn)結(jié)果中Linear-by-Linear Association的結(jié)果。以雙側(cè)P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 Willis環(huán)的整體形態(tài) 兩名女性分別因甲亢病史和對(duì)造影劑過(guò)敏，未行頭CTA檢查。最后，共281人（男153人，女128人）的頭CT及CTA圖像用于分析，年齡24~77歲，平均（50.9±10.5）歲，男女年齡比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.887）。Willis環(huán)不完整率為38.5%，完全完整率和部分完整率分別為13.5%和48.0%。男性和女性不完整率分別為34.6%和43.0%，比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.15）。因?yàn)椤?5歲的人數(shù)較少，分析時(shí)和上一年齡組合并?？煽闯?，隨年齡增大，Willis環(huán)不完整率增大，但比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.78）。各年齡組女性的Willis環(huán)不完整率均高于男性，但比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。Willi環(huán)整體形態(tài)與性別及年齡的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 Willis環(huán)的整體形態(tài)

2.2 和健康中國(guó)人比較 為和中國(guó)健康人群比較，本研究的人群按前人研究的納入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選：無(wú)短暫性腦缺血發(fā)作、急性缺血性中風(fēng)或出血性中風(fēng)病史；經(jīng)檢查沒(méi)有致殘性神經(jīng)功能缺損[4]。其中209人（男116人，女93人）符合納入標(biāo)準(zhǔn)，年齡24~70歲，平均（49.7±10.2）歲，男女年齡比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.76）。兩組人群完全完整率和不完整率比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001），見(jiàn)表2。

表2 與健康中國(guó)人比較 例（%）

2.3 缺血性卒中與非卒中人群比較 CT發(fā)現(xiàn)缺血性腦卒中共36人（12.8%，男21人，女15人），年齡36~77歲，平均（59.0±8.7）歲。缺血性卒中患者與非卒中人群的[不包括發(fā)生SAH的2人；男132人，女111人；平均（49.7±10.2）歲]Willis環(huán)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但缺血性卒中人群的平均年齡高于非卒中人群，比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001），見(jiàn)表3。

表3 缺血性卒中和非卒中人群Willis環(huán)比較 例

3 討論

早期Willis環(huán)的研究主要來(lái)自于尸體解剖，其局限可能在于福爾馬林的浸泡使動(dòng)脈血管失去真實(shí)形態(tài)。隨著科技發(fā)展，越來(lái)越多的人使用影像技術(shù)對(duì)Willis環(huán)的形態(tài)進(jìn)行研究[4-11]。

影像學(xué)研究提示不同健康人群Willis環(huán)完全完整率從27%到89.7%不等[4-6，10]，這種差異可能與人種、人群及判定方法相關(guān)。本研究的腦卒中高危人群的Wiilis環(huán)整體形態(tài)EC率只有13.5%，明顯低于以往人群的研究。而且和中國(guó)一般健康人群相比，此高危人群Willis環(huán)不完整率較高，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。腦組織缺血時(shí)的血流代償能力與血管是否存在及血管直徑大小有關(guān)[12]。某些人Willis環(huán)具有足夠的代償能力，其發(fā)生腦卒中的危險(xiǎn)較低[13]。頸內(nèi)動(dòng)脈嚴(yán)重狹窄的患者，可通過(guò)Willis環(huán)再分配血流而在一定程度上防止缺血事件的發(fā)生或進(jìn)展[14]。從此研究看出，Wiilis環(huán)較高的不完整比例可稱為其腦卒中發(fā)生發(fā)展的重要因素。有研究發(fā)現(xiàn)Willis環(huán)完整與否和年齡及性別存在一定的關(guān)系[6]，但此研究并未發(fā)現(xiàn)Willis環(huán)形態(tài)存在性別上的差異或隨年齡而顯著改變。Willis環(huán)的解剖變異很可能是基因決定的，在胚胎早期階段已發(fā)育，出生后保持形態(tài)不變[15-16]。

此研究并未發(fā)現(xiàn)Willis環(huán)的某種變異形態(tài)在腦卒中家族史陽(yáng)性志愿者的缺血性卒中與非卒中人群中存在明顯差異，前文提示W(wǎng)illis環(huán)的變異很可能是基因決定的，這提示該人群中缺血性卒中與非卒中的人具有相似的遺傳因素。但缺血性卒中人群的平均年齡高于非卒中人群（P<0.001），這提示年齡在腦卒中的發(fā)展中有著重要的作用。遺傳與環(huán)境的相互作用是腦卒中發(fā)病的重要原因，由以上結(jié)果推測(cè)，相似遺傳背景的人群隨年齡增高，外部因素的累積作用在腦卒中的發(fā)展中越來(lái)越重要。

該研究應(yīng)用頭頸CTA技術(shù)發(fā)現(xiàn)在腦卒中高危人群中Willis環(huán)的變異可能在胚胎早期階段已發(fā)育，在腦卒中的發(fā)展過(guò)程中有著不可忽視的作用。了解Willis環(huán)的變異對(duì)腦卒中的發(fā)展可以起到一定的預(yù)測(cè)作用，這在以往的研究中均未發(fā)現(xiàn)。該研究還提示隨年齡發(fā)展，外部因素在腦卒中的發(fā)展中越顯重要。

[1] Wong K S， Li H. Long-term mortality and recurrent stroke risk among Chinese stroke patients with predominant intracranial atherosclerosis[J].Stroke，2003，34（10）：2361-2366.

[2] Jousilahti P， Rastenyte D， Tuomilehto J， et al. Parental history of cardiovascular disease and risk of stroke. A prospective follow-up of 14371 middle-aged men and women in Finland[J]. Stroke，1997，28（7）：1361-1366.

[3] Wang J， Ning X， Yang L， et al. Sex differences in trends of incidence and mortality of first-ever stroke in rural Tianjin， China， from 1992 to 2012[J]. Stroke，2014，45（6）：1626-1631.

[4] Li Q， Li J， Lv F， et al. A multidetector CT angiography study of variations in the circle of Willis in a Chinese population[J]. J Clin Neurosci，2011，18（3）：379-383.

[5] Macchi C， Catini C， Federico C， et al. Magnetic resonance angiographic evaluation of circulus arteriosus cerebri （circle of Willis）： a morphologic study in 100 human healthy subjects[J]. Ital J Anat Embryol，1996，101（2）：115-123.

[6] Krabbe-Hartkamp M J， van der Grond J， de Leeuw F E， et al. Circle of Willis： morphologic variation on three-dimensional time-of-flight MR angiograms[J]. Radiology，1998，207（1）：103-111.

[7] Hartkamp M J， van Der Grond J， van Everdingen K J， et al.Circle of Willis collateral flow investigated by magnetic resonance angiography[J]. Stroke，1999，30（12）：2671-2678.

[8] Jongen J C， Franke C L， Soeterboek A A， et al. Blood supply of the posterior cerebral artery by the carotid system on angiograms[J]. J Neurol，2002，249（4）：455-460.

[9] Jongen J C， Franke C L， Ramos L M， et al. Direction of flow in posterior communicating artery on magnetic resonance angiography in patients with occipital lobe infarcts[J]. Stroke，2004，35（1）：104-108.

[10] Tanaka H， Fujita N， Enoki T， et al. Relationship between variations in the circle of Willis and flow rates in internal carotid and basilar arteries determined by means of magnetic resonance imaging with semiautomated lumen segmentation： reference data from 125 healthy volunteers[J]. AJNR Am J Neuroradiol，2006，27（8）：1770-1775.

[11] Kovac J D， Stankovic A， Stankovic D， et al. Intracranial arterial variations： a comprehensive evaluation using CT angiography[J]. Med Sci Monit，2014，1（20）：420-427.

[12] Mull M， Schwarz M， Thron A. Cerebral hemispheric low-flow infarcts in arterial occlusive disease. Lesion patterns and angiomorphological conditions[J]. Stroke，1997，28（1）：118-123.

[13] Hoksbergen A W， Legemate D A， Ubbink D T， et al. Collateral variations in circle of willis in atherosclerotic population assessed by means of transcranial color-coded duplex ultrasonography[J]. Stroke，2000，31（7）：1656-1660.

[14] Sallustio F， Kern R， Gunther M， et al. Assessment of intracranial collateral flow by using dynamic arterial spin labeling MRA and transcranial color-coded duplex ultrasound[J]. Stroke，2008，39（6）：1894-1897.

[15] Milenkovic Z， Vucetic R， Puzic M. Asymmetry and anomalies of the circle of Willis in fetal brain. Microsurgical study and functional remarks[J]. Surg Neurol，1985，24（5）：563-570.

[16] Iqbal S. A comprehensive study of the anatomical variations of the circle of willis in adult human brains[J]. J Clin Diagn Res，2013，7（11）：2423-2427.