Willis環變異與偏頭痛的相關性研究

葉雪 于潤坤 崔海霞 趙穎 趙欣春

1 背景

隨著神經影像學發展，近年來臨床上越來越重視腦血管的評估，腦血管狹窄情況、側支循環建立情況對腦卒中的診治及預后有著較高的價值[1-2]。側支循環根據解剖結構可分為三級，一級側支為Willis環，二級側支為眼動脈及軟腦膜支，三級側支為缺血區周圍新生血管形成，其中最主要的為一級側支循環即Willis環。Willis環變異較常見，影響著顱內動脈血流動力學及血液灌注，導致患者出現一系列臨床癥狀，如腦卒中、動脈瘤、頭暈、偏頭痛等[3-5]。

2 willis 環變異

Willis環是腦內前后循環的一級側支循環。由前 交 通 動 脈(anterior communicating artery，ACoA)、兩側大腦前動脈(anterior cerebral artery，ACA)起始端、雙側頸內動脈(internal carotid artery，ICA)末端、兩側后交通動脈(posterior communicating artery，PCoA)及雙側大腦后動脈(posterior cerebral artery，PCA)P1段。目前對Willis環的評價方法很多[6]，包括經顱多普勒、頭顱核磁血管造影(magnetic resonance anglogaphy，MRA)、CT血管造影(computed tomography anglogaphy，CTA)、數字減影血管造影(digital subtraction anglogaphy，DSA)，臨床仍以DSA為金標準。Willis環根據結構完整程度可分為完整型、部分完整型及不完整型，Willis環前部和后部同時存在缺如者稱為不完整型，只前部或后部存在缺如稱為部分完整型，前后都存在缺如稱為不完整型。Willis前循環分為5種類型，即標準均衡型、雙ACoA、ACoA缺如、Al發育不良及缺如；Willis后循環則主要分為10種類型，即成熟型(PCoA直徑＜P1直徑)、過渡型(PCoA直徑＝P1直徑)、單側及雙側部分胚胎型PCA(fetal-type posteriorcircle，FTP)(PCoA直徑明顯＞P1直徑)、完全FTP(PCA完全起源于ICA)、雙側PCoA缺如及發育不良、單側PCoA缺如及發育不良，另外還有一種是PCoA與PCA不相通，同時供應PCA交通后段；最常見的Willis環前循環類型是標準均衡型，而最常見的Willis后循環類型是成熟型和雙側PCoA缺如[7]。Willis環變異廣泛，變異包括血管缺如和直徑變化。前循環常見血管變異為一側A1段缺如、發育不良，大多數ACA的A1段供應同側A2段，若一側A1段變異，可出現一側ACA-A1段供應雙側A2段，這也是ACoA處易產生囊性動脈瘤的原因[8]，因為血管變異導致血管分叉處血流動力學改變從而導致血管壁彈力纖維改變。后循環常見血管變異為PCoA一側或雙側缺如、纖細、FTP等，一項有關PCoA的研究，在170個人類尸體大腦上進行，對腦組織進行細致的解剖以觀察PCoA的形態，觀察到PCoA的形態學變異為：未發育(3.52%)、發育不全(25.29%)、窗型(0.58%)、持續胚胎型(16.47%)；65.29%的患者存在PCoA 對 稱，34.70% 的 患 者 存 在PCoA 不 對稱[9]；FTP是PCoA在胚胎時期未退化且伴有同側P1段發育不良或缺如的PCA，因P1發暈不良導致直徑明顯小于PCoA直徑稱為部分型FTP，有研究發現部分性FTP比完全性FTP更易導致后循環缺血[10]。一項對胚胎末期Willis環的研究顯示，20個樣本中17個存在Willis環變異，前循環10例，后循環1例，前后循環同時存在變異的6例，研究結果表明，Willis環變異自胚胎時期就已經形成[11]。

3 偏頭痛的發病機制

偏頭痛是臨床常見的原發性頭痛，傳統觀念認為的偏頭痛是良性疾病，隨著一些研究的進展，人們逐漸認識到偏頭痛可能會有一些腦結構改變及病理變化[12-13]。

偏頭痛的發病機制至今尚不明確，近幾年研究比較多的有皮質擴布性抑制學說(CSD)[14]，該學說認為原發性神經功能紊亂為偏頭痛的發病機制，有害刺激引起的起源于大腦后部皮質的神經電活動抑制帶，導致出現細胞內外離子濃度失衡，包括K+的快速外流，Na+、Ca2+、Cl-以及H+的快速內流，產生內向電流，細胞內Ca2+增加的同時，釋放到細胞間隙的K+和谷氨酸的濃度增加，認為它能夠激活三叉神經血管系統(TVS)，誘發與頭痛發病相關的神經炎性級聯反應，進而引發頭痛。

研究比較多的還有降鈣素基因相關肽(CGRP)[15]，CGRP是血管活性肽類物質，是目前發現的最強的血管擴張劑，多項研究證實其在偏頭痛發作時發揮著舒張血管、介導神經源性炎癥、調節頭痛等作用，垂體腺苷酸環化酶激活肽-38(PACAP-38)在偏頭痛中的作用近年來也逐漸受到國內外的重視[16-17]。當受到刺激時，三叉神經節支配的傷害性神經纖維末梢釋放PACAP-38，其與腦膜血管上受體節后可引起腦膜血管擴張、神經源性炎癥反應，腦膜傷害性感受器將此信號經三叉神經復合體上傳至丘腦及皮層，產生頭痛。

頭痛的可能發病機制仍有待進一步研究，遺傳因素、神經源性炎癥、5-羥色胺、內皮素、NO、β內啡肽、等也都同樣為研究熱點[18]，期待更多有關偏頭痛的詢證醫學證據。

4 Willis 環變異與偏頭痛關系

早于45年前Pearce和Foster曾做過一項小型研究，首次提出偏頭痛和Willis環變異之間存在關聯的可能性。近年來有關Willis環變異與腦血管病的研究較多，多項研究表明，Willis環變異的人群腦血管病的發生率明顯高于正常人群，Willis環變異為腦血管病的獨立危險因素[19]，Willis環變異的人群腦血流動力學改變，而腦缺血會增加大腦皮層擴散性抑制的易感性，這在偏頭痛的發生中起著關鍵作用[20]。Willis環變異還可以使偏頭痛誘發的血管緊張性普遍增加，因此Willis環變異可導致偏頭痛的進展。在多因素分析研究中發現，不完整的Willis環是偏頭痛的獨立危險因素[21]。

5 總結

Willis環變異很常見，影響成人大腦及鄰近結構的血液供應，影響腦血管舒縮，從而出現一系列神經系統癥狀。將Willis環變異作為偏頭痛危險因素可能有助于對偏頭痛患者進行分類，從而最終對治療策略的選擇產生影響。Willis環的變異對偏頭痛易感性的機制作用以及Willis環的變異是否與偏頭痛腦缺血的風險相關仍有待進一步研究確定。