基底動脈彎曲角度與其斑塊形成相關性研究

林惠花，楊本強，段陽

機械和血流動力學因素在動脈粥樣硬化的發生發展中起著重要的作用[1-4]。早期粥樣硬化斑塊通常發生在低壁剪切力(wall shear stress，WSS)及高血流阻力處，如彎曲動脈內壁、血管分叉外壁和血管匯合部的頂點處[5-7]。

基底動脈(basilar artery，BA)由雙側椎動脈匯合而成，雙側椎動脈直徑差異形成椎-基底動脈連接處血流不對稱，這種不對稱血流使BA易于向側方彎曲成角，且彎曲動脈內壁(小彎側)由于低WSS及高血流阻力容易形成血栓，這種長期慢性過程使BA易于發生動脈粥樣硬化和后循環腦干梗死[8-11]。BA位于腦干前部，椎動脈和大腦后動脈均位于腦干后部，BA自然沿其方向表現為向前成角，因此BA可向側方及前方成角。BA角度(側角、前角)所代表的BA幾何形態變化可能會影響早期粥樣硬化斑塊形成，并影響BA斑塊分布及導致不同區域腦梗死。因此，無BA狹窄的孤立性腦橋梗死患者，將是探索BA角度與其斑塊形成相關性研究的最佳對象。高分辨磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)可以清晰顯示BA管壁及斑塊結構，對早期動脈粥樣硬化具有較高的分辨率[12]。因此，筆者擬基于HR-MRI、三維時間飛躍法磁共振成像(three dimensions time of flight magnetic resonance angiography，3D TOF MRA)圖像，探索BA角度與其斑塊形成的相關性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

1.1.1 病例選擇

連續收集2015年10月至2018年6月我院神經內科收治的經臨床及影像檢查證實為急性孤立性腦橋梗死患者的臨床及影像資料。納入標準：(1)入院后24 h內行MR檢查，包括擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)、3D TOF MRA及HR-MRI檢查；(2)首次卒中，經DWI檢查證實腦橋部位存在急性梗死，且不合并前循環及后循環其他部位梗死；(3) 3D TOF MRA檢查顯示BA無狹窄；(4)存在一個或多個卒中危險因素，包括高血壓、高脂血癥、糖尿病、冠心病、吸煙；(5)圖像質量好，便于分析。排除標準：(1) BA動脈炎、夾層；(2)可能的心源性栓子來源(房顫、急性心梗、室壁瘤等)；(3) MRA檢查顯示共存的椎動脈或頸內動脈狹窄(≥30%)。所有入組病例均由一名中樞神經放射科主治醫師進行選擇，由一名主任醫師對篩選結果進行復核。入組病例均無病理結果。

研究期間總共納入急性孤立性腦橋梗死患者153例，排除椎基底動脈狹窄患者49例，血管檢查不完善者5例，2例房顫患者，最終共97例患者納入分析。其中男71例，女26例，年齡34～86歲，平均(61±10)歲。

1.1.2 臨床資料

收集所有入組患者入院時卒中危險因素：高血壓、高血脂(總膽固醇＞5.7 mmol/L或總甘油三酯＞1.71 mmol/L)、糖尿病、冠心病、吸煙、高同型半胱氨酸(＞20.0 μmol/L)。同時收集患者入院時美國國立衛生研究院卒中量表(National Institute of Health stroke scale，NIHSS)評分及出院改良Rankin量表(modified Rankin Scale，mRS)評分。

1.2 檢查方法

GE Discover 750 3.0 T (通用電器公司，美國)，配套頭部8通道專用線圈(通用電器公司，美國)。所有患者入院24 h內行MR掃描，包括常規MRI平掃(T1WI、T2WI)、DWI、3D TOF MRA、HR-MRI [高分辨率自旋回波(fast spin echo，FSE) T2WI及T1WI]。其相關參數如下：(1) DWI：TR/TE 3400/102 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩陣160×160，層厚6 mm，b值=0、1000 s/mm2；(2) 3D TOF MRA序列：TR/TE 22/2.4 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩陣256×256，層厚1.2 mm；(3) HR-MRI：T2序列，TR/TE 3400/52 ms，FOV 130 mm×130 mm，矩陣160×160，層厚1.5 mm；T1序列，TR/TE 560/15 ms，FOV 130 mm×130 mm，矩陣160×160，層厚0.8 mm。

1.3 圖像分析

1.3.1 基于3D TOF MRA二維投影圖像的BA角度測量

(1) BA側角：在3D TOF MRA的前后位視圖測量雙側椎動脈匯合部與BA主干延長線的夾角；(2) BA前角：在3D TOF MRA的側位視圖測量優勢椎動脈與BA主干延長線的夾角。優勢椎動脈的定義為一側椎動脈直徑較另一側增粗至少0.3 mm，或者兩側椎動脈直徑相當，一側椎動脈與基底動脈連接更直接(圖1A、1B)。BA角度測量由兩名神經放射科醫生分別測量并取其平均值作為最終結果。

圖1 A：3D TOF MRA BA側角(前后位視圖)；B：3D TOF MRA BA前角(側位視圖)；C：HR-MRI T2WI軸位BA斑塊分布圖Fig. 1 A: Lateral angle (from the anteroposterior view) on the 3D TOF MRA image; B: Anterior angle (from the lateral view) on the 3D TOF MRA image; C: Location of BA plaques in T2WI axial images of HR-MRI.

表1 兩組患者一般資料比較Tab. 1 Comparison of baseline characteristics of patients between the two groups

表2 基底動脈斑塊形成相關因素的Logistic回歸分析Tab. 2 Logistic regression analysis of factors related to formation of basilar artery plaque

表3 基底動脈斑塊分布相關因素的組間比較Tab. 3 Comparison of factors related to distribution of basilar artery plaques

1.3.2 基于HR-MRI圖像的BA責任斑塊位置

責任斑塊的定義應符合以下標準：(1)在腦橋供血區發生梗死；(2)在腦橋梗死相同層面或相鄰的上下層面可見BA斑塊。以90°角將BA管腔橫斷面分為腹側壁、背側壁、左側壁及右側壁4個象限，若斑塊同時分布于兩個以上部位，以斑塊占管壁多的部分確定斑塊分布位置(圖1C)。因HR-MRI T2WI FSE序列軸位層厚為1.5 mm，因此，斑塊長度=責任斑塊所在層面×層厚(1.5 mm)。

1.4 統計學方法

采用SPSS 17.0進行統計分析。計數資料以頻數表示，計量資料中符合正態分布的采用均數±標準(±s)表示，不符合正態分布的以四分位間距[M(Q1-Q3)]表示。有斑塊組與無斑塊組的連續性變量比較采用t檢驗，分類變量比較采用χ2檢驗，采用多因素二元Logistic回歸分析確定BA斑塊形成的獨立危險因素。BA斑塊分布(無斑塊、腹側壁、背側壁、側壁)相關因素的組間比較采用單因素方差分析及最小顯著差值法(LSD)進行之后的兩兩多重比較分析。P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 BA斑塊形成相關因素的單因素及多因素分析

依據有無BA斑塊將入組患者分為無斑塊組及有斑塊組。BA斑塊形成相關因素的單因素及多因素二元Logistic回歸分析結果詳見表1、2。在單因素分析中，BA側角(前后位視圖)、BA前角(側位視圖)、出院mRS評分在有斑塊組與無斑塊組的組間差異有統計學意義(P＜0.05)，而年齡、性別、腦卒中危險因素(高血壓、高血脂、糖尿病、冠心病、吸煙、高同型半胱氨酸)在有斑塊及無斑塊的組間差異無統計學意義(P＞0.05)。校正其他相關因素后，進行多因素二元Logistic回歸分析結果表明，BA側角及前角是BA斑塊形成的獨立危險因素(BA前角：OR值=0.095，95%CI=1.032～1.171；BA側角：OR值=0.132，95%CI=1.053～1.236)。

圖2 A：基底動脈側角(前后位視圖)越大，斑塊越可能在側壁(小彎側)形成；B：基底動脈前角(側位視圖)越大，斑塊越可能在背側壁形成Fig. 2 A: Greater the lateral angle (anteroposterior view) may enhance lateral plaque formation (inner curvature); B: Greater the anterior angle (lateral view) may enhance dorsal plaque formation.

2.2 BA斑塊分布相關因素的組間比較

根據有無斑塊及斑塊分布位置，將所有患者分為無斑塊組、腹側壁組、背側壁組、側壁斑塊組。BA斑塊分布相關因素的組間比較結果詳見表3。斑塊長度在腹側壁、背側壁、側壁斑塊的組間比較差異無統計學意義(P=0.924)。出院mRS評分在斑塊分布(無斑塊、腹側壁、背側壁、側壁)的組間差異無統計學意義(P=0.051)。BA側角、BA前角在BA斑塊分布(無斑塊、腹側壁、背側壁、側壁)的組間差異有統計學意義(P=0.002、0.000)，在此之后的兩兩多重比較中，側壁斑塊組的BA側角大于無斑塊組，差異有統計學意義[(27±8)°VS (16±11)°，P＜0.001]，如圖2A。背側壁斑塊組的BA前角大于無斑塊組，差異具有統計學意義[(27±9)°VS (16±7)°，P＜0.001]，如圖2B。

3 討論

本研究結果顯示，在急性孤立性腦橋梗死患者中，BA側角與前角是BA斑塊形成的獨立危險因素，且BA角度變化與BA斑塊分布位置相關。BA側角(前后位視圖)越大，更可能導致BA斑塊在側壁形成；BA前角(側位視圖)越大，斑塊更可能在BA背側壁形成。

3.1 BA斑塊形成的血流動力學與機械因素

動脈粥樣硬化是一種慢性、炎癥、纖維增生性系統疾病，主要發生在大、中型導管動脈[13]。動脈粥樣硬化斑塊在具有復雜流動模式或低WSS局部區域發展，如彎曲動脈內壁、血管分叉外壁和血管匯合部的頂點處[5-7]。WSS是由切向內皮作用血流引起的摩擦力，血流動力學改變所致的低WSS區與血管危險因子結合，可激活隨后的炎癥級聯反應而導致動脈粥樣硬化進展[14-15]。

與大多數具有樹枝狀的動脈系統不同，BA是唯一由兩個動脈(椎動脈)匯合而成的動脈，也是腦干的主要供血動脈。BA在其走行過程中與周圍結構的解剖關系而形成角度，BA位于腦干前部，椎動脈和大腦后動脈均位于腦干后部，BA自然沿其方向表現為向前成角。文獻報道[16]只有6%～26%的雙側椎動脈管腔直徑相等，左側椎動脈直徑常較右側粗，這種不對稱血流產生不均勻機械力引起的慢性過程可能使BA發生側向移位，BA這種形態改變可能引起動脈粥樣硬化及相應部位腦梗死。因此，BA可向前方成角(前角)和向側方成角(側角)，BA的血流動力學可根據上述BA前角及側角來解釋。文獻報道[8]BA前角及側角可精確定位BA彎曲的低WSS區域，且隨訪MRA證實，BA粥樣硬化斑塊在低WSS區進展。

3.2 BA角度變化影響其斑塊分布位置

本研究結果顯示，BA側角(前后位視圖)越大，斑塊越可能在側壁形成，與既往研究結果一致[8，17]，這可以用以下血流動力學機制來解釋。(1)BA側角越大，提示BA彎曲程度越大，彎曲動脈小彎側由于低WSS可能更容易形成血栓；(2)彎曲BA壓迫和牽拉腦橋穿支動脈開口處，更可能導致相應部位腦橋梗死[18]。本研究結果顯示，BA前角(側位視圖)越大，BA斑塊越可能在背側壁形成。筆者認為其機制可能是：(1)腦橋旁中央動脈開口于BA背側壁并直接穿入腦橋被蓋，且腦橋被蓋部無側支血管，因此BA前角越大，血流從BA穿行至腦橋被蓋的距離越長，長而迂曲的穿支動脈可使組織缺氧更容易發生[19-20]；(2)腦橋旁中央動脈幾乎呈直角從BA主干背側壁發出，易于發生灌注不足，且在高血壓、糖尿病等腦血管疾病危險因素的作用下易于形成硬化性斑塊[21]。

基于以上論點，筆者認為BA前角及側角所代表的BA幾何形狀改變影響血管內血流動力學，并可能決定臨床前動脈粥樣硬化斑塊位置。

本研究存在的局限性：第一，本研究為單中心回顧性分析，樣本量相對較小，可能存在選擇偏倚；第二，未對BA斑塊成分及斑塊穩定性進行分析；第三，雖然測量了BA角度，但未對血管內血流動力學進行直接研究，未來仍需要非侵入性定量研究血管內血流動力學以闡明BA角度與其斑塊形成的深層關聯。

總之，BA側角及前角是BA粥樣斑塊形成的獨立危險因素。BA前角(側位視圖)越大，斑塊更可能在BA背側壁形成。側角(前后位視圖)越大，斑塊更可能在BA側壁形成。

利益沖突：無。