3種成像方法中Willis環(huán)的形態(tài)對比研究

王云玲，羅 琳

(包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院影像中心，內(nèi)蒙古包頭 014010)

顱底大腦動脈環(huán)又稱Willis環(huán)，是連接頸內(nèi)動脈系統(tǒng)及椎-基底動脈系統(tǒng)的吻合環(huán)。通常情況下Willis環(huán)兩側(cè)血管的壓力相當(dāng)，血液不會通過Willis環(huán)流到對側(cè)，但當(dāng)構(gòu)成此環(huán)的某部分血流減少或慢性血管阻塞時，Willis環(huán)能夠發(fā)揮血流調(diào)節(jié)作用，使血液重新調(diào)節(jié)和分配，從而對腦部的血液供應(yīng)起補充代償作用[1-3]。Willis環(huán)的形態(tài)變異會引發(fā)很多腦血管疾病，如同側(cè)的后交通動脈的缺如，會使頸內(nèi)動脈阻塞患者發(fā)生分水嶺區(qū)腦梗死風(fēng)險明顯增加[4]。有研究表明，胚胎型大腦后動脈與分水嶺區(qū)腦梗死有獨特的關(guān)系[5]。Willis環(huán)的變異還常常導(dǎo)致動脈瘤的發(fā)生[6]。因此，了解Willis環(huán)的形態(tài)變異能夠掌握顱內(nèi)血液的動力學(xué)變化，對于腦血管疾病和動脈瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后有重要意義，通過影像學(xué)各種檢查了解Willis的形態(tài)及其變異，可以對臨床工作起一定的指導(dǎo)作用。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2014年7月至2015年8月于本院行頭顱CT血管造影(CTA)、磁共振血管成像(MRA)和增強磁共振血管成像(CE-MRA)的患者影像資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：無腦血管病史患者，如腦出血、大面積腦梗死、動脈瘤、煙霧病、血管畸形等；無定位體征提示頭顱占位患者；僅有輕微神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的患者，如頭暈、頭痛，或有輕微腦缺血；常規(guī)體檢者，意識清楚，要求做CTA或CE-MRA檢查且能夠配合檢查。共采集118例患者CTA，241例患者M(jìn)RA，73例患者CE-MRA；3組患者平均年齡分別為(55.7±14.0)、(54.8±13.5)和(53.0±16.1)歲，性別比例(男∶女)分別為1.0∶0.8、1.0∶1.1和1.0∶0.9，3組患者性別、年齡比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。

1.2方法

1.2.1解剖學(xué)資料 同期采集的尸檢標(biāo)本進(jìn)行分型對比研究。該組解剖標(biāo)本共41例，年齡45～65歲，男性占60.9%，由包頭醫(yī)學(xué)院解剖教研室進(jìn)行尸檢并提供Willis環(huán)形態(tài)特征。

1.2.2掃描設(shè)備及分析方法 采用飛利浦Briliance iCT 進(jìn)行顱腦血管的CTA檢查[掃描參數(shù)：100 kV，300 mA，旋轉(zhuǎn)速度0.4 s，Pitch 0.914，視野(FOV)為250 mm，矩陣512×512，層厚為0.9 mm，對比劑選用碘帕醇]；采用飛利浦3.0T超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)及配套的16通道頭頸部線圈進(jìn)行顱腦血管的MRA檢查(掃描參數(shù)：TR 21 ms，TE 3.5 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，矩陣200×181×84，像素分辨率1.05×0.60×0.60)；CE-MRA檢查(掃描參數(shù)：TR 4.6 ms，TE 1.5 ms，翻轉(zhuǎn)角30°，矩陣440×440，層厚66 mm，F(xiàn)OV 32 cm)對比劑使用釓噴酸葡銨，采集完成后在3個方向上同時應(yīng)用零填充技術(shù)，可產(chǎn)生0.9 mm層厚、512矩陣的亞毫米體素的高分辨率源圖像，由此獲得最大強度投影(maximum intensity projection，MIP)血管投影像，然后將源圖像傳送到工作站。采用Extended MR WorkSpace 2.6.3.1工作站自帶軟件對CTA及CE-MRA組原始圖像中后交通動脈管徑進(jìn)行測量并記錄。由兩位醫(yī)生分別測量，最后取平均值。

1.2.3Willis環(huán)的分型標(biāo)準(zhǔn) 本研究參照陳述花等[7]的分型標(biāo)準(zhǔn)，將Willis環(huán)分為4型：Ⅰ型為前、后循環(huán)完整型，即組成前、后循環(huán)的血管都顯影；Ⅱ型為前循環(huán)完整型，即前循環(huán)的組成血管顯影完整，而后循環(huán)的組成血管顯影不完整；Ⅲ型為后循環(huán)完整型，即后循環(huán)組成血管顯影完整，而前循環(huán)組成血管顯影不完整；Ⅳ型為前、后循環(huán)都不完整型，即前、后循環(huán)的組成血管均顯影均不完整。

2 結(jié) 果

2.13組Willis環(huán)分型比較 CTA、MRA、CE-MRA組均以Ⅱ型比例最高，分別占56.8%、75.9%、60.3%，其次分別為Ⅳ型、Ⅰ型和Ⅲ型，見圖1。

2.23組前、后交通動脈檢出率比較 MRA組前交通動脈的檢出率(即Ⅰ+Ⅱ型病例在MRA組中所占比例)為85.1%，高于CTA組(P<0.05，圖2A)，CE-MRA組與MRA組前交通動脈的檢出率無明顯差異(P>0.05，圖2A)；CE-MRA組中雙側(cè)后交通動脈的檢出率(即Ⅰ+Ⅲ型病例在CE-MRA組中所占比例)為26.0%，高于MRA組(P<0.05，圖2B)，CTA組中雙側(cè)后交通動脈的檢出率與其余兩組無明顯差異(P>0.05，圖2B)；CE-MRA組中單支后交通動脈的檢出率為32.9%，亦高于MRA組和CTA組(P<0.05，圖2C)，MRA組與CTA組單支后交通動脈的檢出率無明顯差異(P>0.05，圖2C)；總體上，CE-MRA組后交通動脈的檢出率(雙側(cè)或單支)為58.9%，高于其余兩組(P<0.05，圖2D)。

2.3CTA與CE-MRA組Willis環(huán)的后交通動脈管徑比較 CTA組實測左側(cè)后交通動脈平均管徑為(1.6±0.4)mm，與CE-MRA組所測后交通動脈管徑[(1.5±0.4)mm]比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；CTA組實測右側(cè)后交通動脈的平均管徑為(1.5±0.4)mm，與CE-MRA組所測后交通動脈的平均管徑[(1.7±0.5)mm]比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

A：CTA組；B：MRA組；C：CE-MRA組

圖1 3組Willis環(huán)完整度分型的分布

A：前交通動脈；B：完整后交通動脈；C：單支后交通動脈；D：完整或單支后交通動脈；*：P<0.05，與MRA組比較；#：P<0.05，與CTA組比較

圖2 3組前、后交通動脈檢出率比較

A：解剖標(biāo)本組Willis環(huán)完整度分型的分布；B：解剖標(biāo)本組與CTA、MRA及CE-MRA組前交通動脈檢出率的比較；C：解剖標(biāo)本組與CTA、MRA及CE-MRA組后交通動脈檢出率的比較；*：P<0.05；#：P<0.01,與解剖標(biāo)本組比較

圖3解剖標(biāo)本組Willis環(huán)完整度分型的分布及與影像檢查方法的比較

2.4影像檢查資料與解剖結(jié)果的比較 解剖標(biāo)本組中Willis環(huán)Ⅰ型者最為常見，占所有受檢標(biāo)本的75.6%，高于CTA、MRA及CE-MRA組Ⅰ型者所占比例(均低于21%)；解剖標(biāo)本組中Willis環(huán)Ⅱ型者占17.1%，低于CTA、MRA及CE-MRA組中Ⅱ型者所占比例(均高于56%)；解剖標(biāo)本組中Willis環(huán)Ⅲ型和Ⅳ型者較為少見，見圖3A。解剖標(biāo)本組前交通動脈的檢出率(92.7%)高于CTA組前交通動脈的檢出率(70.3%)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，但與MRA組及CE-MRA組前交通動脈的檢出率無明顯差異(P>0.05)；其后交通動脈的檢出率(81.5%)明顯高于3種檢查方法后交通動脈的檢出率(P<0.01)，見圖3B、C。解剖標(biāo)本組所測的左側(cè)及右側(cè)后交通動脈的管徑直徑均大于CTA組和CE-MRA組(P<0.05)，見圖4。

A：左側(cè)；B：右側(cè)；*：P<0.05，與解剖標(biāo)本組比較

圖4 CTA、CE-MRA及解剖標(biāo)本組后交通動脈管徑的比較

3 討 論

Willis環(huán)是溝通頸內(nèi)動脈系統(tǒng)與椎基底動脈系統(tǒng)的重要解剖結(jié)構(gòu)，Willis環(huán)的變異與顱內(nèi)血管疾病的發(fā)生與預(yù)后關(guān)系密切。本研究共采集432例頭顱血管檢查病例的影像資料，并進(jìn)行了分組分析，旨在探討不同成像方法對Willis環(huán)的顯示情況，為臨床腦血管疾病診斷與治療提供依據(jù)。

經(jīng)過對CTA、MRA、CE-MRA中Willis環(huán)分型的分析整理，3組中Willis環(huán)的各型患者年齡和性別無明顯差異，故認(rèn)為本組數(shù)據(jù)可比性好。本研究結(jié)果顯示，CTA組與MRA組均以Willis環(huán)的Ⅱ型病例為主，與相關(guān)文獻(xiàn)報道接近[8-11]。本研究CE-MRA組亦以Willis環(huán)的Ⅱ型病例為主，但鮮有相關(guān)報道以此進(jìn)行對照比較。

有研究表明，Willis環(huán)中后循環(huán)變異發(fā)生較多[12]。因此，將Willis環(huán)分為前、后循環(huán)進(jìn)行多組比較。在前循環(huán)的顯示上，3種成像方式都能較好地顯示雙側(cè)大腦前動脈和頸內(nèi)動脈。在前交通動脈的顯示上，MRA組前交通動脈的檢出率高于CTA組，而CE-MRA組與MRA組前交通動脈的檢出率無明顯差異。總體上，CE-MRA組中后交通動脈的檢出率高于CTA組與MRA組。表明CE-MRA較CTA和MRA方法對于Willis環(huán)的顯示具有優(yōu)勢。筆者推測導(dǎo)致上述結(jié)果的可能原因：CE-MRA利用釓制劑能夠顯著縮短周圍組織的T1弛豫時間，提高了血管與周圍軟組織的對比度，能夠更加真實地顯示W(wǎng)illis環(huán)的各組成血管。

為了探討各種影像檢查方法能否真實地反映Willis環(huán)解剖形態(tài)，本研究與同期采集的尸檢標(biāo)本進(jìn)行分型對比研究。解剖標(biāo)本組中Willis環(huán)Ⅰ型者最為常見，而Willis環(huán)Ⅲ型和Ⅳ型者較為少見，而且其前交通動脈的檢出率高于CTA組，后交通動脈的檢出率高于3種檢查方法。由此可見，CTA、MRA、CE-MRA 3種檢查方法對后交通動脈的顯示能力均與實際情況有較大差異。

為了進(jìn)一步探討3組影像方法所得Willis環(huán)完整率較低的原因，對解剖標(biāo)本組、CTA組及CE-MRA組后交通動脈管徑進(jìn)行比較分析。由于CTA組和CE-MRA組患者都需要注射對比劑，對血管的刺激及對血管管徑的影響大體相同，因此納入分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在左側(cè)及右側(cè)后交通動脈管徑的比較中，解剖組所測直徑均大于CTA組與CE-MRA組。由此推測CTA、CE-MRA組顯示W(wǎng)illis環(huán)管徑偏細(xì)是造成Willis影像檢出率較實際偏低的可能原因之一，因為MRA對于細(xì)小血管(特別是直徑小于1 mm的血管)顯示能力明顯下降[13]。

由于本研究對象未做到同一病例同時做3項影像學(xué)檢查，因此樣本不統(tǒng)一，結(jié)果具有一定的局限性。研究發(fā)現(xiàn)，CTA、MRA、CE-MRA均可以較好地顯示顱底Willis環(huán)的絕大部分血管，但仍與Willis環(huán)的實際情況存在較大的差異，提示目前的影像學(xué)方法在顯示W(wǎng)illis環(huán)的形態(tài)上均存在一定的局限性，尤其表現(xiàn)在后交通動脈的顯示上。相對而言，CE-MRA在顯示W(wǎng)illis環(huán)的完整度及變異情況方面，較其他兩種檢查方法具有一定的優(yōu)勢。