【综述】椎动脉颅内段发育不良影像学评估及其与后循环缺血性卒中关系的研究进展

摘要:椎动脉发育不良(VAH)与后循环缺血性卒中相关,但VAH与椎动脉动脉粥样硬化性狭窄在脑血管造影等影像学检查上较难鉴别｡目前椎动脉颅内段发育不良尚无统一的诊断标准｡作者从尸检､影像学检查等方面对椎动脉颅内段发育不良的定义及发生率进行了总结,并对其与后循环缺血性卒中的关系进行了综述,以期提高临床医师对椎动脉颅内段发育不良的认识｡

椎动脉由胚胎时期多个背主动脉节段吻合而成,而非成血管细胞发育形成,该过程中易出现椎动脉发育不良(vertebral artery  hypoplasia, VAH)｡对无脑血管病､无动脉粥样硬化的人群进行尸检发现,28.9%的被检者存在双侧椎动脉发育不均衡｡椎动脉颅内段(V4段)为椎动脉通过枕骨大孔,进入硬脊膜后的部分｡V4段严重的发育不均衡,即椎动脉颅内段发育不良(fourth part of vertebral artery  hypoplasia,V4AH)目前尚无统一定义,而且其可能与后循环缺血性卒中(posterior circulation  ischemia  stroke, PCIS)存在关系｡常规影像学检查对V4AH所致的血管内径狭窄与动脉粥样硬化､夹层较难辨别,易误诊误治,且椎动脉入颅前后0.5cm处的外膜和内膜厚度减小,中膜及外膜弹力纤维减少,使得椎动脉V4段手术风险较颅外段更高｡因此提高临床医师鉴别V4AH的能力,对相关血管内治疗及药物应用具有重要意义｡笔者从尸检､影像学检查方面对V4AH不同的定义及发生率进行了总结,并从灌注改变及斑块形成角度综述了V4AH与PCIS的关系｡

1 V4AH定义及发生率

1.1 尸检结果

由于人种和测量点选取的不同,椎动脉V4段的管腔直径在各研究中呈现不同结果｡Kavitha和Shastri对15名印度成年人进行尸检,结果显示,右侧椎动脉V4段平均外径为(2.06±0.42)mm,左侧平均外径为(2.55±0.30)mm｡Ogeng′o等对346名肯尼亚黑种人进行尸检,在椎动脉V4段远端1/3处测量管腔内径,结果示双侧平均值均大于2.00mm,且右侧椎动脉相对于左侧更粗[(2.84±0.43)mm比(2.35±0.16)mm,P=0.047],若将V4AH定义为管腔内径<2.00mm,则V4AH的发生率为28.9%(100/346)｡Ballesteros等对95名混血人种男性尸体椎动脉V4段进行测量,结果显示,左侧平均外径为(3.12 ± 0.85)mm,右侧为(2.94 ± 0.77)mm,以V4段管腔外径≤2.00mm定义的V4AH共18例｡另一项研究解剖并测量了南非黑种人的40对椎动脉V3段及54对椎动脉V4段血管,结果表明,V3段及V4段左､右管腔内径差异均无统计学意义(均P>0.05),且男女V3段管腔内径均大于V4段[男性:(3.46±0.68)mm比(2.40 ± 0.92)mm, P<0.01;女性:(3.40 ± 0.78)mm比(2.60±0.60)mm,P<0.01]｡一项纳入58名南非白种人及黑种人的尸检研究显示,椎动脉V4段的内径平均值左侧为(1.73±0.51)mm,右侧为(1.74±0.5)mm,均小于2.00mm,且白种人[(2.09 ± 0.44)mm比(1.57 ± 0.41)mm,P= 0.004]及女性[(1.95 ± 0.38)mm比(1.61 ± 0.38)mm,P= 0.002]左､右侧内径存在差异｡但以上研究均未涉及亚洲人群｡

1.2 影像学评估

影像学相关文献报道的小脑后下动脉梗死或外侧髓样梗死患者中,颅外段VAH发生率可达35.0%(185/529)｡Zhang等将对比增强磁共振血管成像(MRA)椎动脉全程直径≤2mm和双侧椎动脉不对称比率≤1∶1.7定义为VAH,结果显示,疑似卒中的患者中33.1%(57/172)存在VAH,且右侧VAH的发生率高于左侧[80.7%(46/57)比19.3%(11/57)]｡目前通过不同影像学方法评估V4AH的研究报道较少｡

1.2.1 超声､CT血管成像(CTA)､DSA:超声具有无创､可重复性高的特点,常作为血管狭窄的筛查手段｡目前临床常用的VAH定义是以颈部超声为检测手段构建的,即(1)在椎间(V2)节段测量的直径小于2.5mm;(2)同侧舒张速度降低;(3)同侧流动阻力增加(阻力指数>0.75);(4)对侧椎动脉直径增大(>4mm),流速值正常(持续性三叉动脉或双侧发育不全除外)｡但上述定义仅针对于颅外段VAH｡颈-脑一体化超声可以检测到椎动脉狭窄和V4AH在血流动力学上的差异,却无法检测颅内血管管径及管壁情况｡有创性检查中,CTA可以快速并清晰地重组出血管图像,对血管进行多角度显示,在评价椎动脉走形及变异中发挥重要作用｡一项研究纳入50名非卒中或中枢神经系统疾病人群,经CTA在枕骨大孔处测量显示,双侧椎动脉V4段平均内径均>2.00mm[女性左侧(0.32±0.07)cm,右侧(0.32±0.05)cm;男性左侧(0.300 ± 0.064)cm,右侧(0.260 ± 0.086)cm],且左侧椎动脉V4段长度大于右侧[(3.80±0.70)cm比(3.23 ± 0.97)cm,P< 0.05]｡Omotoso等应用CTA对554名南非黑种人､印度人､白种人的椎动脉V4段的解剖变化进行了观察,其中发育不良(管腔内径≤2mm)最为多见,右侧V4AH发生率为8.3%(46/554),左侧V4AH发生率为6.5%(36/554)｡一项通过CTA对椎动脉进行测量,并以椎动脉内径≤2mm和双侧椎动脉不对称比率为≤1∶1.7作为VAH定义的研究显示,在疑似卒中人群中VAH的发生率为15.6%(146/934),其中影像资料完整并确定为PCIS的59例患者中右侧VAH发生率为66.1%(39/59),左侧为33.9%(20/59)｡DSA作为血管检查的“金标准”,其清晰程度优于CTA｡有研究通过DSA对不同位点(枕骨大孔处､小脑后下动脉发出处､基底动脉连接处)的椎动脉V4段管径进行测量,结果显示,女性基底动脉连接处椎动脉V4段内径与男性存在差异[(2.10±0.58)mm比(2.10±0.61)mm,P= 0.02]｡

1.2.2 MRI:上述研究均以动脉管腔成像及血管内径定义VAH或V4AH,但在动脉斑块形成后,动脉管腔内径会因斑块形成而变小,因此仅通过血管内径无法真正区分发育不良和斑块形成导致的狭窄｡高分辨率MRI(high resolution MRI,HR-MRI)可通过黑血序列及脑脊液信号抑制直观地显示血管管壁,测量血管外直径,并提供管壁的病理变化信息,可用于鉴别VAH与因动脉粥样硬化斑块或夹层导致的椎动脉狭窄｡Zhu等通过HR-MRI对使用时间飞跃法(time of flight, TOF)MR血管成像(MRA)显示的30例可疑V4AH性狭窄(血管内径<2mm)进行了进一步的观察,其中5例为动脉粥样硬化导致的管腔狭窄,25例为V4AH;进一步对V4AH患者观察显示,其中9例为V4AH伴正常管壁,16例为V4AH伴动脉粥样硬化,9例(9/16)存在斑块｡该研究进一步阐述了HR-MRI在管壁分析方面的优势,并提示VAH常合并斑块存在｡

基底平行解剖扫描(basiparallel  anatomical scanning,BPAS)MRI通过先后使用单层､厚层扫描和超重T2加权成像,获得不同的脑脊液和血管信号,能够不依赖管腔内的血流特征显示椎-基底动脉的轮廓和表面情况｡有研究将BPAS-MRI与MRA图像相结合,通过测量血管内外径区分血管状态,该研究将椎动脉在MRA上远端显影异常,且在BPAS-MRI上测量其外径≤小脑前下动脉定义为V4AH,结果显示,单侧V4AH发生率为4.6%(11/237)｡Fatima等]研究中2位放射科医师对15例椎动脉夹层､15例椎动脉V4段动脉粥样硬化及8例V4AH患者的TOF-MRA和BPAS-MRI图像进行判读,结果显示,相较于TOF-MRA,阅片医师通过TOF-MRA合并BPAS-MRI图像对椎动脉疾病的诊断能力更佳[阅片医师1受试者工作特征曲线下面积(area under  curve,AUC):0.96比0.72,P=0.0022;阅片医师2AUC:0.99比0.81,P=0.0068], BPAS-MRI与TOF-MRA诊断椎动脉夹层的敏感性存在显著差异(100.0%比53.3%,P=0.0156)｡Liu等研究显示,HR-MRI联合TOF-MRA与BPAS联合TOF-MRA对辨别VAH有较高的一致性｡对于不能配合完成HR-MRI的患者或不具备条件开展HR-MRI的医疗机构,BPAS-MRI可能是鉴别V4AH的另一种选择｡但动脉在斑块硬化狭窄发生时会出现正性血管重构,血管外径增大,以维持管腔内径,减轻血流减少程度,而BPAS仅能获取血管外轮廓信息,所以在V4AH合并动脉粥样硬化时单纯使用BPAS可能会造成一定程度的误判｡

2 V4AH与PCIS的关系

既往研究显示,V2段VAH是65岁以下人群患PCIS的危险因素,且一项针对中国人群的回顾性研究显示,VAH是PCIS的独立危险因素(OR=2.00,95% CI:1.27 ~ 3.15,P=0.003)｡表现为短暂性全面遗忘的后循环短暂性脑缺血发作患者(206例)右侧椎动脉V4段末端发育不良的发生率高于年龄､性别匹配的神经系统非脑血管疾病患者(206例;10%比4%,OR=2.35,95% CI:1.05 ~ 5.30,P< 0.05)｡椎动脉全程发育不良或V4AH均可能通过改变后循环灌注和促进血管斑块形成增加PCIS风险｡

2.1 灌注改变

一项对172例疑似卒中患者MR灌注加权成像的研究显示,相较于无VAH患者,存在VAH的患者小脑后下动脉区域相对脑血流量≤0.85的比例更高[41.9%(13/31)比21.7%(18/83),P=0.031],且相对达峰时间延长[(1.026 ± 0.034)比(1.006 ± 0.033),P=0.005]。对疑似卒中患者行CT灌注成像检查显示,存在V4AH的患者小脑后下动脉区域灌注不足较无V4AH患者更为多见[42.4%(25/59)比7.6%(9/118),P<0.01]｡一项研究回顾了1000名非脑血管病人群健康检查资料中椎动脉V2段的超声情况,结果显示,VAH人群椎动脉总血流量较非VAH人群低[(140.7 ± 46.2)ml/min比(190.1 ± 54.5)ml/min,P<0.01],提示优势侧椎动脉可能无法弥补VAH导致的血流量减低｡

脑灌注随年龄增加呈现相应变化｡一项研究对健康人群中20名年轻人(21~32岁)和20名老年人(50~68岁)行四维MRA,结果显示,基底动脉搏动指数随年龄增加｡较高的搏动指数常被解释为远端脑血管阻力增加和脑动脉顺应性降低,提示后循环血管存在与年龄相关的血流动力学改变和血管硬化｡脑血流量方面,Olesen等研究显示,老年人[(70±5)岁]与年轻人[(24±3)岁]椎动脉流量存在明显差异[(138±48)ml/min比(219±50)ml/min,P<0.01],但颈内动脉流量的差异并无统计学意义[(616 ± 96)ml/min比(680 ± 120)ml/min,P= 0.099]｡

一项研究通过MRA对后循环结构变异进行探讨,结果显示,V4AH人群中胚胎型Willis后环比例较椎动脉正常人群更高[28.8%(42/146)比13.5%(105/777),P< 0.01]｡Layegh等研究显示,69%(107/155)的PCIS患者存在VAH,58%(90/155)的PCIS患者存在胚胎型大脑后动脉｡但目前尚未见相关研究显示V4AH引起的灌注不足是否能通过胚胎型Willis后环进行充分代偿｡Ozen等研究显示,VHA(即椎动脉全程内径≤2mm)组(50例)的VAH侧小脑Ⅹ小叶的总体积和灰质体积小于非VAH组[50例;小脑Ⅹ小叶总体积:(1.18898±0.16224)cm³比(1.26905±0.17410)cm³,P=0.013;灰质体积:(1.11856 ± 0.21153)cm³比(1.20782±0.16643)cm³,P=0.025],且VAH组VAH侧Ⅳ小叶灰质厚度与非VAH侧Ⅳ小叶厚度也存在差异[(4.92450± 0.18297)mm比(5.01295 ± 0.12716) mm,P=0.011],表明V4AH可能与小脑脑叶体积减小有关,但二者的因果关系尚不明确｡

2.2 斑块形成

VAH可通过改变血流动力学促进后循环血管斑块形成｡Feng等通过CTA对椎动脉进行多节段测量和相关血流动力学参数计算,结果显示,V4AH可增加远端血管时均壁面剪应力｡高时均壁面剪应力是易损斑块发展的关键因素｡由此推测,V4AH可能通过推动基底动脉粥样硬化进展,增加PCIS风险｡一项纳入了609例急性PCIS患者的研究显示,V4AH与后循环动脉粥样硬化显著相关(OR=10.804,95%CI:6.273~18.606,P<0.01),且V4AH患者基底动脉中部常伴有斑块性狭窄(OR=19.7,95%CI:2.444 ~ 158.978,P= 0.005)｡

双侧椎动脉直径不同导致的不均衡的血流冲击可能增加内膜损伤,同时影响对侧椎动脉｡Zhao等的研究中,行血管内治疗的31例症状性椎动脉颅内段狭窄患者均存在对侧V4AH｡一项研究纳入了750例急性脑梗死患者,其中合并VAH的PICS患者(65例)基底动脉狭窄发生率较无VAH的PICS患者(128例)更高[28%(18/65)比17%(20/128),OR=2.07,95% CI:1.00~4.26,P<0.05],而在一侧椎动脉狭窄率>50%的PICS患者中,存在VAH的患者较无VAH的患者对侧椎动脉狭窄发生率更高[64%(18/28)比36%(19/53), OR=3.22,95%CI:1.24~8.37,P<0.05]｡与管壁正常的V4AH患者相比,合并动脉粥样硬化的V4AH患者基底动脉(14/16比1/9,P<0.01)和优势椎动脉(12/16比0/9,P<0.01)出现动脉粥样硬化的比例更高｡

VAH患者长期不对称的血流动力学变化,使对侧椎动脉和基底动脉的血流量和血管壁面剪应力增加,可导致继发性血管形态改变｡研究显示,双侧椎动脉V4段直径差异是基底动脉中､重度弯曲的预测因素(OR=2.70,95%CI:1.22~5.98,P= 0.015)｡而血管形态改变也与斑块相关,Deng等通过HR-MRI观察发现,基底动脉的弯曲度与斑块存在相关(OR=1.641,95% CI:1.232 ~ 2.186,P= 0.001),并且基底动脉弯曲处的斑块更常见于弯曲内侧壁｡但也有研究显示,基底动脉弯曲与斑块分布位置(腹侧､背侧､左侧､右侧)之间并无相关性(均P>0.05)｡上述结论尚待相关研究进一步证实｡

综上所述,V4AH可能通过减少灌注,促进后循环血管斑块形成增加PCIS风险｡但目前V4AH相关研究较少,且缺少大规模队列研究,未来或可开展V4段管腔成像和管壁成像相结合的相关研究,制定V4AH的诊断标准,并探索该类人群PCIS的预防及治疗策略｡