嚴宇 嚴中亞 鄧克學 申運華

胸主動脈腔內(nèi)治療相關的主動脈弓形態(tài)研究

嚴宇 嚴中亞 鄧克學 申運華

目的 通過對主動脈弓CT血管造影（CTA）資料的回顧性研究，了解正常主動脈弓的解剖形態(tài)學特點，為腔內(nèi)治療技術及人工血管和新型支架的設計建立解剖形態(tài)學基礎。方法 選擇2009年1月至2012年10月符合入組標準的正常型主動脈弓CTA資料共217例，使用GE公司AW4.5工作站測量升主、弓上分支的直徑及分支之間的距離，運用統(tǒng)計學軟件進行分析。結(jié)果 冠狀動脈開口上2 cm處主動脈直徑為（34.56±4.72）mm，分支動脈開口直徑：無名動脈為（12.50±1.95）mm、左頸總動脈為（8.28±1.51）mm、左鎖骨下動脈為（10.41±2.20）mm。主動脈弓橫斷面上無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角為（50.30± 13.79）°。無名動脈與頸總動脈距離為（4.39±2.49）mm，左頸總動脈與左鎖骨下動脈距離為（6.43±3.98）mm。不同年齡組主動脈直徑差異顯著，61歲以上年齡組主動脈直徑明顯大于18～40歲和41～60歲年齡組。結(jié)論①在進行主動脈腔內(nèi)修復術時，選擇支架應充分考慮61歲以上患者主動脈直徑有明顯增大趨勢。②由于近端錨定區(qū)距離過小，涉及左鎖骨下動脈的主動脈病變大部分是不可能通過簡單地擴展胸主動脈腔內(nèi)支架來成功處理。

主動脈弓； CT血管造影； 解剖形態(tài)學

對主動脈弓部的病變，傳統(tǒng)開放手術技術復雜，創(chuàng)傷巨大，圍手術期死亡率和卒中發(fā)生率高[1-3]。腔內(nèi)治療由于侵襲性較小，已逐漸成為治療主動脈胸腹段病變的常規(guī)方法，并且隨著腔內(nèi)支架設計和手術技術的發(fā)展，已延伸到主動脈弓部這一“手術禁區(qū)”，成為當今腔內(nèi)主動脈外科的熱門話題。但該方法受限于主動脈的形態(tài)和弓上分支血管灌注的需要[4-6]，目前仍存在較高的并發(fā)癥發(fā)生率和遠期失敗率。本研究通過了解主動脈弓的解剖形態(tài)學特點，為腔內(nèi)治療技術及人工血管和新型支架的設計建立解剖形態(tài)學基礎。

1 對象與方法

1．1 研究對象 從2009年1月至2012年10月231例行主動脈MSCT血管成像檢查患者中，篩選出符合入組標準的正常型主動脈弓［正常型即為主動脈弓大彎側(cè)自右向左依次發(fā)出無名動脈（brachiocephalic trunk，BT）、左頸總動脈（left common carotid artery，LCCA）、左鎖骨下動脈（left subclavian artery，LSA）三分支］患者共217例，男性146例，女性71例，年齡18～93歲，平均61.60歲。按照年齡將入選病例分為3組：A組15例（18～40歲），B組81例（41～60歲），C組121例（61歲以上）。入組標準：主動脈弓及其分支造影劑充盈良好，掃描時間準確，解剖結(jié)構細節(jié)顯示清楚，血管密度高（CT值＞130 Hu），無鈣化或有鈣化但不影響測量，無靜脈偽影或靜脈偽影較輕，能夠滿足診斷和測量需要。

1．2 檢查及圖像處理方法 設備使用Discovery CT 750 HD（GE公司，美國）64多層螺旋CT掃描儀。受檢者于檢查前2 h禁食，排空尿液，并于檢查前簽署行CT血管造影檢查知情同意書。患者取平臥位，屏氣，先獲得非增強CT序列（0.625 mm層厚），22G靜脈留置針穿刺肘靜脈，經(jīng)多層螺旋CT掃描儀自帶高壓注射器注入碘海醇（歐乃派克，含碘350 mg I/ml）100 ml，監(jiān)測藥物峰值，到達峰值后延遲6～8 s。目標區(qū)上起頸根部，下至上腹部肋弓下緣，所有掃描獲得的CT圖像以DICOM格式直接導入AW4．5工作站進行圖像重組，層厚0.625mm、間隔0.625mm、觀察窗寬800HU、觀察窗位200HU。獲得主動脈弓及其三個分支的VR、MPR圖像，并結(jié)合原始軸位圖像進行多方位、多平面、多角度觀察。MPR模式：進入可進行centerline、vessel analysis操作。Centerline：自動生成血管內(nèi)中心線，可用于定位測量點，從而測量血管直徑和血管角度。Vessel analysis：分析血管解剖情況，可生成分析圖，用以定位動脈測量位置、動脈直徑、距離。

1．3 測量依據(jù) ①主動脈直徑測量位置應具有解剖位置的可重復性；②測量應垂直于血流方向，減小測量誤差；③使用動脈內(nèi)部直徑作為測量對象。

1.4 測量指標 ①測量冠狀動脈開口2 cm處胸主動脈直徑；②測量主動脈弓上三分支開口直徑；③測量主動脈弓上分支間距離（無名動脈與左頸總動脈，左頸總動脈與左鎖骨下動脈）；④測量主動脈弓橫斷面上無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角。見圖1。

1.4.1 冠狀動脈開口2 cm處胸主動脈直徑 以重建得到的橫斷圖像為基礎，在最佳顯示主動脈直徑平面上重建MPR圖像，測量主動脈直徑。見圖2、3。

1.4.2 主動脈弓三個分支血管在主動脈弓開口處直徑 在最佳顯示BT與LCCA間距的斜位平面上重建斜位MPR圖像，分別測量BT和LCCA在主動脈弓分支開口處的直徑，用同樣方法在最佳顯示LCCA與LSA間距的斜位平面上重建斜位MPR圖像，分別測量LCCA和LSA在主動脈弓分支開口處的直徑。見圖4～6。

1.4.3 主動脈弓三個分支相鄰血管的間距 以重建橫斷圖像為基礎，利用MPR技術，得到最佳顯示BT與LCCA間距的斜位平面，測量BT與LCCA之間的距離。以重建橫斷圖像為基礎，利用MPR技術，得到最佳顯示LCCA與LSA間距的斜位平面，測量LCCA與LSA之間的距離。見圖7、8。

1.4.4 主動脈弓橫斷面上無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角 在最佳顯示主動脈三分支開口的平面上重建斜位MPR圖像，測量主動脈弓橫斷面上無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角，并計算出平均值。見圖9。

1.5 統(tǒng)計學方法 利用SPSS 17.0軟件分析BT和LCCA的間距以及LCCA和LSA的間距，所有數(shù)值均用±s表示；不同性別組間的比較采用t檢驗，不同年齡組間的比較采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）。P＜0．05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

測量所得數(shù)據(jù)包括主動脈直徑、主動脈弓三個分支血管的開口直徑和沿主動脈大彎側(cè)三個分支間的距離。

2.1 主動脈直徑（冠狀動脈開口上2 cm處） 主動脈平均直徑為（34.56±4.72）mm，該值在不同性別組間未見統(tǒng)計學差異（表1），而在不同年齡組間差異有統(tǒng)計學意義（表2），其中61歲以上年齡組的主動脈直徑顯著大于18～40歲和41～60歲年齡組18～40歲和41～60歲年齡組間則未見統(tǒng)計學差異（圖10）。

2.2 分支動脈開口直徑 無名動脈平均直徑為（12.50±1.95）mm，該值在不同性別組間未見統(tǒng)計學差異（表1），在不同年齡組間差異則具有統(tǒng)計學意義（表2，圖11）。左頸總動脈平均直徑為（8.28± 1.51）mm，該值在不同性別及不同年齡組間均未見統(tǒng)計學差異（表1、2）。左鎖骨下動脈平均直徑為（10.41±2.20）mm，該值男性組顯著大于女性組（表1），而在不同年齡組間則未見統(tǒng)計學差異（表2）。

2.3 分支間距離 無名動脈與左頸總動脈間平均距離為（4.39±2.49）mm，在不同性別組和不同年齡組間均未見統(tǒng)計學差異（表1、2）。左頸總動脈與左鎖骨下動脈間平均距離為（6.43±3.98）mm，在不同性別組和不同年齡組間亦均未見統(tǒng)計學差異（表1、2）。

2.4 無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角 主動脈弓橫斷面上無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角平均值為（50.30±13.79）°，該值在不同性別組和不同年齡組間均未見統(tǒng)計學差異（表3、4）。

3 討論

表3 不同性別組無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面成角比較（±s）

表3 不同性別組無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面成角比較（±s）

組別 例數(shù) 無名動脈與左鎖骨下動脈連線與矢狀面成角（°）男性 146 50.74±13.68女性 71 48.62±13.27 P值 0.282

表4 不同年齡組無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面成角比較（±s）

表4 不同年齡組無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面成角比較（±s）

組別 例數(shù) 無名動脈與左鎖骨下動脈連線與矢狀面成角（°）18～40歲 15 45.93±12.41 41～60歲61歲以上49.18±11.37 51.14±14.94 F值P值81 121 1.251 0.282

如今隨著腔內(nèi)支架設計的改進和“開窗”技術、“煙囪”技術、“雜交”技術等的出現(xiàn)，腔內(nèi)治療已延伸到主動脈弓部這一禁區(qū)。在涉及主動脈弓病變的腔內(nèi)治療中越來越普遍使用常規(guī)腔內(nèi)支架的去分支技術[7]、在常規(guī)腔內(nèi)支架原位開窗及個體化的分支或開窗支架耗材等。以上方法都有缺點，它們是最終發(fā)展為規(guī)格化（off-the-shelf）的開窗或分支血管支架的必經(jīng)階段[8]。以上所提到的新型支架和規(guī)格化的腔內(nèi)支架設計主要困難之一是缺少腔內(nèi)治療相關的精確的正常主動脈弓形態(tài)描述，包括直徑和垂直以及平行血流方向，或軸心線的各方位的距離。同時，詳細準確了解三個分支血管的距離和相對的位置關系也是必須的。

表1 不同性別組主動脈各測量參數(shù)比較（±s）

表1 不同性別組主動脈各測量參數(shù)比較（±s）

注：BT：無名動脈；LCCA：左頸總動脈；LSA：左鎖骨下動脈

組別 例數(shù) BT直徑（mm） LCCA直徑（mm） LSA直徑（mm） BT-LCCA距離（mm） LCCA-LSA距離（mm） 主動脈直徑（mm）男性 146 12.60±1.78 8.33±1.43 10.76±2.06 4.42±2.28 6.62±4.15 34.35±4.06女性 71 12.29±2.28 8.11±1.67 9.72±2.32 4.23±2.87 5.90±3.45 34.41±3.71 P值 0.276 0.339 0.001 0.592 0.208 0.915

表2 不同年齡組主動脈各測量參數(shù)比較（±s）

表2 不同年齡組主動脈各測量參數(shù)比較（±s）

注：BT：無名動脈；LCCA：左頸總動脈；LSA：左鎖骨下動脈。與61歲以上組比較，aP＜0．01

組別 例數(shù) BT直徑（mm） LCCA直徑（mm） LSA直徑（mm） BT-LCCA距離（mm） LCCA-LSA距離（mm） 主動脈直徑（mm）18～40歲 15 11.41±1.58 7.85±1.50 9.53±2.10 4.40±1.61 6.50±2.79 31.37±3.28a41～60歲61歲以上81 121 12.40±1.82 12.70±2.05 8.35±1.38 8.25±1.59 10.72±2.05 10.33±2.29 4.14±2.41 4.50±2.62 6.22±3.68 6.50±4.25 33.36±3.79a35.43±4.38

3.1 主動脈直徑 任何腔內(nèi)治療的關鍵點是近端錨定區(qū)的選擇，以此解決主動脈病變，不管是動脈瘤或夾層。而近端錨定區(qū)通常選擇在未病變的正常主動脈內(nèi)，并且胸主動脈腔內(nèi)支架常為超過相應的主動脈直徑10%～15%[9]，以使得這些自膨脹支架通過徑向力牢固錨定于正常的主動脈上，因此正常主動脈直徑的測量十分重要。根據(jù)我們的測量主動脈直徑為（34.56±4.72）mm，大多數(shù)（169例）為30～40 mm，這些共性特征為設計規(guī)格（off-the-shelf）的主動脈支架提供了參考值。研究顯示，主動脈直徑不同年齡組間差異有統(tǒng)計學意義，61歲以上年齡組主動脈直徑明顯大于18～40歲和41～60歲年齡組，因此，應充分考慮主動脈直徑的增大趨勢選擇支架，尤其是年輕患者。

3.2 分支口徑 Gupta等[10]的研究顯示，90.0%的主動脈弓分支血管開口呈橢圓形，前后平均最大徑大于側(cè)側(cè)平均最大直徑。在三分支均發(fā)自主動脈弓的主動脈類型，頭臂干的口徑最大，其次是左鎖骨下動脈，再次是左頸總動脈。在主動脈弓行腔內(nèi)修復術治療時，這些數(shù)值可為支架設計開窗的口徑，同時也能為分支動脈支架的設計提供參考依據(jù)。目前該技術還處在探索階段，尚無已經(jīng)商品化的能夠完全重建主動脈弓上血供的分支動脈支架。但國內(nèi)外的部分學者已經(jīng)使用自制或定制支架成功完成了少量病例，隨著主動脈腔內(nèi)支架的發(fā)展，分支動脈支架可能是治療弓部病變的發(fā)展方向。值得注意的是，根據(jù)我們的研究結(jié)果，左鎖骨下動脈直徑男性大于女性，因此在分支支架的研制上需要考慮到這一變化。

3.3 分支動脈距離 分支動脈間距離測量是通常沿主動脈弓的大彎側(cè)進行，進行該項測量主要是考慮在臨床上通過腔內(nèi)修復術治療主動脈弓時，需要準確地測量分支間的距離，以確保在主動脈弓上分支動脈的血流不受影響，并保證有足夠的錨定區(qū)域來固定支架。一項針對發(fā)生病變（主動脈瘤和主動脈夾層）的主動脈研究[11]顯示，80%的患者左頸總動脈和左鎖骨下動脈之間的距離＜15 mm，而通常認為20 mm是能夠保證近端錨定區(qū)不發(fā)生內(nèi)漏的最小值。因此可以看出，涉及LSA病變?yōu)榱双@得足夠的近端錨定區(qū)，就需要進行旁路重建手術，大部分病例是不可能通過簡單地擴展胸主動脈腔內(nèi)支架來成功處理。根據(jù)我們的研究結(jié)果以及前人的研究，主動脈弓分支血管間距離絕大多數(shù)＜15 mm，近端錨定區(qū)的距離不足，因此從腔內(nèi)支架設計的角度來說，最終的規(guī)格化腔內(nèi)支架應該是不會少于3個開窗孔或3個弓上分支的，這樣就解決了錨定區(qū)不足的問題。

3.4 主動脈弓角度 大多數(shù)腔內(nèi)手術者現(xiàn)在認識到，腔內(nèi)治療失敗的最重要原因可能就是對主動脈弓本身的形態(tài)特別是它的彎曲角度[12-14]認識不足。這種彎曲首先讓人聯(lián)想到主動脈弓的冠狀位形態(tài)，但事實上彎曲同樣表現(xiàn)在矢狀位和軸位上。即使是同一部位的病變，弓部彎曲程度不同，所要求的錨定區(qū)長度顯然不同。越長的錨定越能取得支架與主動脈血管內(nèi)壁的緊密貼合。主動脈弓角度較鈍時，支架與動脈壁易于貼附，支架不易形成皺褶；反之，角度較銳時，支架不易與動脈壁貼附，容易形成內(nèi)漏，而且此時支架常無法在主動脈弓轉(zhuǎn)角處完全打開，容易導致支架塌陷。但是有關主動脈弓角度的測量方法、位置、描述等尚無統(tǒng)一意見。有研究認為，主動脈弓的角度應該在左鎖骨下動脈水平測量，因為這個位置是以前研究工作中的參考點，大多數(shù)近端錨定區(qū)是接近左鎖骨下動脈的[15,16]。雖然現(xiàn)在還缺乏理想的方法來測量相關角度，但量化的角度值更有利于對主動脈弓形態(tài)進行完整描述。我們選擇主動脈弓橫斷面上無名動脈和左鎖骨下動脈連線與矢狀面的成角這個指標，是為了更一進步描述主動脈弓與其上分支血管在矢狀面位置關系，得到的結(jié)果是成角（50.30±13.79）°。因為主動脈弓的彎曲和扭曲，支架近端前上方主動脈壁受力最大，因此該處也最容易出現(xiàn)醫(yī)源性逆行主動脈夾層。在術前的方案設計中應考慮：支架放置后盡可能保證近端與主動脈弓軸線成相對平行的關系，以釋放這種剪切力對主動脈壁的影響。一些學者認為，弓上分支血管之間應該設計成相互間＜15°的成角，因為這個角度區(qū)間被認為是未來腹主動脈的規(guī)格化開窗支架設計的可允許范圍[17,18]。

盡管目前存在諸多限制，但是更加微創(chuàng)的全腔內(nèi)治療仍然是發(fā)展方向。實現(xiàn)主動脈弓微創(chuàng)腔內(nèi)重建的根本問題和出路在于新的腔內(nèi)器材的設計和研發(fā)，主動脈弓部復雜的解剖特點使相關產(chǎn)品需要更合理的設計，了解形態(tài)學特征以及病變位置的特性，對設計形態(tài)學構型匹配以及成角好的裝置是非常必要的。雖然目前仍無法預見成熟的產(chǎn)品在短期內(nèi)會應用于臨床，但對目前腔內(nèi)支架的改進已經(jīng)拓展了腔內(nèi)治療在涉及弓部病變中的作用[19-21]。隨著對主動脈弓的形態(tài)進行更為深入的了解和研究、新器材的不斷問世和成熟，主動脈弓的腔內(nèi)治療難題必將逐步得到解決。

（本文圖片見后插一、二）

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Research of thoracic aortic endovascular treatment relevant aortic arch morphology

YAN Yu，YAN Zhong-ya，DENG Ke-xue，et al.Department of Cardiac Surgery，Anhui Provincial Hospital，Hefei 230001，China

YAN Zhong-ya，E-mail：yan20047@163.com

ObjectiveTo investigate the anatomical morphological characteristics of the normal aortic arch and then guide the development of artificial blood vessel and new aortic endovascular treatment equipment.MethodsThe multislice CT angiography Figures of 217 patients with normal aortic arch scanned from January 2009 to October 2012 which were in accordance with the inclusion criteria were collected.Quantitatively measured the branch location of the innominate artery，the left common carotid artery and the left subclavian artery in the aortic arch，as well as the distance between the branch vessels and the diameter of the branch vessels，and the angle between the sagittal plane of the aortic arch and the connection line of the innominate artery and the left subclavian artery in the cross section of the aortic arch.ResultsThe distance between the innominate artery and the left common carotid artery was（4.39±2.49）mm，the left common carotid artery-the left subclavian artery was（6.43±3.98）mm.Diameter of the opening of the branch arteries:the innominate artery was（12.50±1.95）mm，the left common carotid artery was（8.28±1.51）mm，the left subclavian artery was（10.41±2.20）mm.The diameter of aortic was（34.56±4.72）mm.The average angle between the sagiittal plane and the connection line of the innominate artery and the left subclavian artery in the cross section of the aortic was（50.30±13.79）°.There was statistically significant difference（P＜0.05）in the diameter of the aortic between different ages.The diameter of the aortic was significantly large in cases thatmore than 61 years old than that in cases of 18-40 years old as well as of 41-60 years old.The distance between the branches:innominate artery-the left common carotid artery was（4.39± 2.49）mm，the left common carotid artery-the left subclavian artery was（6.43±3.98）mm.ConclusionThe tendency of increased aortic diameter in more than 61 years old people should be fully considered when choosing thestent during aortic endovascular repair.It is impossible to successfully treatmost of the aortic lesions simply by expanding the stent in the thoracic aortic when the left subclavian artery is involved.

Aortic arch； Computed tomographic angiography； Anatomical morphological characteristics

安徽省科技攻關項目（項目編號：13010142198）

230001 安徽省合肥市，安徽省立醫(yī)院心臟外科

嚴中亞，E-mail：yan20047@163.com

10．3969/j．issn．1672－5301．2017．01．006

R654.2

A

1672-5301（2017）01-0018-05

2016-06-21）