楊威威 梁 奕

(長江航運(yùn)總醫(yī)院影像科，湖北省武漢市 430014，電子郵箱：675748200@qq.com)

【提要】 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤一旦破裂出血，患者的病死率及致殘率極高，故對(duì)有破裂高風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)脈瘤進(jìn)行預(yù)測(cè)并及早干預(yù)治療有重大臨床意義。心電門控動(dòng)態(tài)四維CT血管成像(4D-CTA)可以發(fā)現(xiàn)單個(gè)心動(dòng)周期中動(dòng)脈瘤壁的異常搏動(dòng)點(diǎn)和體積變化，可用于評(píng)估動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)。本文就動(dòng)脈瘤破裂的相關(guān)危險(xiǎn)因素及心電門控4D-CTA在評(píng)估動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤系因動(dòng)脈管壁平滑肌層先天性缺失、感染、創(chuàng)傷以及動(dòng)脈粥樣硬化等病因?qū)е聞?dòng)脈壁局部中層平滑肌的缺失而引起的囊性膨出，是引起非創(chuàng)傷性蛛網(wǎng)膜下腔出血最常見的原因，常見于40～60 歲中老年患者。研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤的患病率為3%[1]，而老年人群中約有7%被檢出患有顱內(nèi)動(dòng)脈瘤[2]。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂出血后有非常高的致殘率及病死率，同時(shí)可殘留不同程度的腦損傷[3]。因此，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療有著重要的臨床意義，尤其是對(duì)于有破裂高風(fēng)險(xiǎn)的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者，預(yù)判顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂出血的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)治療方式的決策起著極其重要的作用。

1 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概述

過去，人們對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)、血流動(dòng)力學(xué)和臨床特征進(jìn)行了大量的研究[4-7]。但由于動(dòng)脈瘤是一種形態(tài)學(xué)改變相關(guān)疾病，而且動(dòng)脈瘤中的血液與載瘤動(dòng)脈中的血液相同，均隨著動(dòng)脈的搏動(dòng)而流動(dòng)，因此動(dòng)脈瘤的形態(tài)是不固定的，靜態(tài)獲取的形態(tài)學(xué)信息可能不全面，不能反映微觀層次動(dòng)脈瘤壁運(yùn)動(dòng)差異。以往對(duì)動(dòng)脈瘤的形態(tài)學(xué)研究大多是基于三維CT血管成像(CT angiography,CTA)的靜態(tài)數(shù)據(jù)分析，缺乏動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)[8-10],因此需要在更精細(xì)的水平上對(duì)動(dòng)脈瘤壁運(yùn)動(dòng)進(jìn)行可視化或量化分析，進(jìn)而評(píng)估動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)。動(dòng)態(tài)四維CT血管成像(four-dimensional CT angiography，4D-CTA)運(yùn)用動(dòng)態(tài)容積掃描模式，在相同的心臟相和相同的時(shí)間相獲得容積數(shù)據(jù)集，在一定程度上彌補(bǔ)普通CTA在時(shí)間分辨率上的缺陷，可監(jiān)測(cè)單個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)動(dòng)脈瘤壁的微觀運(yùn)動(dòng)。心電門控是利用心電圖監(jiān)測(cè)掃描，減少心臟搏動(dòng)偽影干擾的一種檢查方式，以往主要應(yīng)用于冠狀動(dòng)脈CTA檢查。心電門控4D-CTA采用冠狀動(dòng)脈CTA掃描模式，得到單個(gè)R-R間期的容積數(shù)據(jù)，再以時(shí)間間隔為5%的遞增順序進(jìn)行重建，得到20組數(shù)據(jù)包，并生成與R-R間期相對(duì)應(yīng)的20幀動(dòng)態(tài)圖像，獲得按時(shí)間順序排列的每個(gè)動(dòng)脈瘤的連續(xù)動(dòng)態(tài)圖像，不僅能觀察動(dòng)脈瘤的靜態(tài)三維結(jié)構(gòu)，還能夠以電影模式動(dòng)態(tài)觀察動(dòng)脈瘤的細(xì)微結(jié)構(gòu)形態(tài)變化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)脈瘤在單個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)瘤壁搏動(dòng)的檢測(cè)。本文對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的影響因素、心電門控4D-CTA技術(shù)在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的影響因素

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂與患者年齡、性別，動(dòng)脈瘤的大小、形狀、數(shù)量、發(fā)生位置以及遺傳等多方面因素有關(guān)[11-12]。國際研究小組及日本研究小組分別對(duì)1 692例患者(2 686個(gè)未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤)和5 720例患者(6 697個(gè)未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤)進(jìn)行長期隨訪，均認(rèn)為顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)與其發(fā)生的位置、大小關(guān)系密切[13-14]?？祷郾蟮萚15]對(duì)928例動(dòng)脈瘤患者進(jìn)行分析，認(rèn)為瘤體直徑是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，瘤頸寬≥4 mm的動(dòng)脈瘤需要早期干預(yù)治療，可以減少破裂出血風(fēng)險(xiǎn)；原因可能是動(dòng)脈瘤瘤頸的寬窄決定了進(jìn)入動(dòng)脈瘤腔內(nèi)的血流量，從而引起血流動(dòng)力學(xué)改變，血流動(dòng)力學(xué)改變引起的血管內(nèi)皮損傷以及隨后出現(xiàn)的血管壁炎性細(xì)胞浸潤和蛋白酶降解導(dǎo)致血管重塑形成動(dòng)脈瘤，進(jìn)一步引起瘤壁退行性變和薄弱，導(dǎo)致動(dòng)脈瘤破裂出血。Ryu等[16]對(duì)195例患者(214個(gè)動(dòng)脈瘤)進(jìn)行分析，認(rèn)為動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)和動(dòng)脈瘤體積與瘤頸口面積之比、動(dòng)脈瘤的高度與瘤頸寬度之比(aspect ratio，AR)密切相關(guān)。Backes等[17]對(duì)124例患者(302個(gè)動(dòng)脈瘤)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)AR是動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且AR值越大破裂風(fēng)險(xiǎn)越高。Nikolic等[18]對(duì)142例經(jīng)手術(shù)證實(shí)的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)AR是動(dòng)脈瘤破裂的一項(xiàng)危險(xiǎn)因素，AR>1.6可以預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂。Amenta等[19]對(duì)2 347例患者(5 134個(gè)動(dòng)脈瘤)進(jìn)行大規(guī)?；仡櫺躁?duì)列研究分析，認(rèn)為AR>1.6是動(dòng)脈瘤破裂的一項(xiàng)獨(dú)立危險(xiǎn)因素；另外發(fā)現(xiàn)在動(dòng)脈瘤直徑大于10 mm且瘤頸傾斜的動(dòng)脈瘤中，當(dāng)AR>1.6時(shí)動(dòng)脈瘤破裂發(fā)生概率超過1/3。Zhang等[20]對(duì)包含有69個(gè)子囊的54個(gè)動(dòng)脈瘤采用流體力學(xué)方法進(jìn)行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤子囊的壁切應(yīng)力(wall shear stress，WSS)明顯低于主動(dòng)脈瘤體，而振蕩剪切指數(shù)(oscillatory shear index，OSI)明顯高于主動(dòng)脈瘤體；有破裂病史的動(dòng)脈瘤子囊的WSS顯著降低，低WSS和高OSI可能與動(dòng)脈瘤子囊破裂的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。Kang等[21]對(duì)103例同一患者不同部位的兩個(gè)動(dòng)脈瘤(其中1個(gè)破裂，另1個(gè)未破裂)進(jìn)行自身對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)子囊形成是動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，這可能與子囊壁較動(dòng)脈瘤其他位置瘤壁受到的沖擊力更大、壁更薄有關(guān)。由此可見，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂有眾多危險(xiǎn)因素，臨床上對(duì)該病的防治方案應(yīng)從多方面考慮。

3 心電門控4D-CTA技術(shù)在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤中的應(yīng)用

2.1 心電門控4D-CTA觀察動(dòng)脈瘤瘤壁異常搏動(dòng)可預(yù)測(cè)破裂風(fēng)險(xiǎn) 在穩(wěn)定的心動(dòng)周期內(nèi)，心臟收縮與舒張交替改變可引起全身血流動(dòng)力學(xué)變化，而顱內(nèi)動(dòng)脈血流變化則可引起動(dòng)脈瘤瘤壁動(dòng)態(tài)變化。動(dòng)脈瘤瘤壁動(dòng)態(tài)變化與動(dòng)脈瘤破裂有關(guān)，對(duì)其進(jìn)行分析有助于預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)。Ishida等[22]通過心電門控4D-CTA檢查30例患者的34個(gè)動(dòng)脈瘤，發(fā)現(xiàn)有2個(gè)動(dòng)脈瘤的瘤壁出現(xiàn)明顯不規(guī)則的異常搏動(dòng)，在手術(shù)中觀察到動(dòng)脈瘤瘤壁薄弱區(qū)域與心電門控4D-CTA檢測(cè)到的瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)位置一致。Ferrari等[23]在9個(gè)接受外科夾閉手術(shù)治療的動(dòng)脈瘤(包括4個(gè)無異常搏動(dòng)點(diǎn)、5個(gè)有異常搏動(dòng)點(diǎn)的動(dòng)脈瘤)中觀察到，心電門控4D-CTA檢測(cè)到的瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)與手術(shù)時(shí)的暗紅色薄壁區(qū)域相對(duì)應(yīng)。上述研究證實(shí)了心電門控4D-CTA在確定動(dòng)脈瘤的結(jié)構(gòu)特征與瘤壁的形態(tài)改變方面是可靠的。此外，心電門控4D-CTA顯示的圖像和外科手術(shù)所見高度一致，證實(shí)了該技術(shù)在識(shí)別動(dòng)脈瘤有無破裂高風(fēng)險(xiǎn)方面的作用。

心電門控4D-CTA可以檢測(cè)瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)，有助于識(shí)別有較高破裂風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)脈瘤，并為動(dòng)脈瘤患者的破裂風(fēng)險(xiǎn)篩查及早期干預(yù)提供技術(shù)支持。Hayakawa等[24]采用心電門控4D-CTA對(duì)破裂與未破裂腦動(dòng)脈瘤進(jìn)行檢查并對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在12個(gè)破裂的腦動(dòng)脈瘤中有10個(gè)出現(xiàn)瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)，且出血部位被認(rèn)為與搏動(dòng)區(qū)域相對(duì)應(yīng)；在53個(gè)未破裂的腦動(dòng)脈瘤中觀察到14個(gè)瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)；隨訪發(fā)現(xiàn)有瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)的未破裂動(dòng)脈瘤更容易出現(xiàn)形狀改變，進(jìn)入瘤腔內(nèi)的血流更加復(fù)雜而不穩(wěn)定，更易破裂出血，提示心電門控4D-CTA可能有助于識(shí)別有較高破裂風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)脈瘤。該學(xué)者[25]后續(xù)對(duì)37例患者(56個(gè)未破裂腦動(dòng)脈瘤，20個(gè)出現(xiàn)瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn))進(jìn)行心電門控4D-CTA檢查和隨訪，發(fā)現(xiàn)在出現(xiàn)瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)的動(dòng)脈瘤中有6個(gè)出現(xiàn)了形狀改變，在未檢測(cè)到瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)的36個(gè)動(dòng)脈瘤中僅有2個(gè)出現(xiàn)形狀改變，這說明檢測(cè)到瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)的動(dòng)脈瘤更容易出現(xiàn)形狀改變，進(jìn)一步證實(shí)了之前的研究結(jié)果，提示瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)與動(dòng)脈瘤破裂出血密切相關(guān)，并推測(cè)心動(dòng)周期內(nèi)動(dòng)脈瘤瘤壁異常搏動(dòng)最大幅度點(diǎn)可能是潛在的破裂點(diǎn)。國內(nèi)亦有類似研究報(bào)道,顧艷等[26]采用心電門控4D-CTA對(duì)102個(gè)破裂腦動(dòng)脈瘤進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)81個(gè)有瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)；在行外科手術(shù)夾閉的66例腦動(dòng)脈瘤中,有62例的出血部位與瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)的位置吻合。葉賢旺等[27]運(yùn)用心電門控4D-CTA對(duì)35例患者(43個(gè)動(dòng)脈瘤)的動(dòng)脈搏動(dòng)情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有11例患者動(dòng)脈瘤(14個(gè)動(dòng)脈瘤)破裂,其中11個(gè)動(dòng)脈瘤有瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)；24例患者動(dòng)脈瘤(29個(gè)動(dòng)脈瘤)未破裂,其中5個(gè)動(dòng)脈瘤有瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)。以上的研究結(jié)果說明，出現(xiàn)瘤壁異常搏動(dòng)點(diǎn)的動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)較高，采用心電門控4D-CTA觀察動(dòng)脈瘤壁的異常搏動(dòng)，可作為動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的一項(xiàng)重要支持技術(shù)。

2.2 心電門控4D-CTA測(cè)定動(dòng)脈瘤體積變化可預(yù)測(cè)破裂風(fēng)險(xiǎn) Gu等[28]對(duì)65個(gè)未破裂的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤行心電門控4D-CTA檢查，發(fā)現(xiàn)AR、體積變化率、分叉部動(dòng)脈瘤位置與不規(guī)則動(dòng)脈瘤有顯著相關(guān)性，其中體積變化率>30%是顱內(nèi)不規(guī)則動(dòng)脈瘤形成的獨(dú)立相關(guān)因素，對(duì)預(yù)測(cè)未破裂動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)性具有重要意義；通過心動(dòng)周期發(fā)現(xiàn)大的動(dòng)脈瘤體積變化率是不規(guī)則動(dòng)脈瘤形成的預(yù)測(cè)指標(biāo)，這可能是因?yàn)閯?dòng)脈瘤的體積變化率越大，施加在動(dòng)脈瘤壁上的血流壓力和剪應(yīng)力就越大，血液流向動(dòng)脈瘤壁時(shí)產(chǎn)生的高剪應(yīng)力和高壓力加速了動(dòng)脈瘤壁的重塑，形成形狀不規(guī)則的動(dòng)脈瘤壁。Kuroda等[29]采用心電門控4D-CTA對(duì)未破裂腦動(dòng)脈瘤和正常腦血管的心動(dòng)周期相關(guān)體積變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)腦動(dòng)脈瘤和正常動(dòng)脈的心動(dòng)周期相關(guān)容積變化值分別為(5.40±4.17)%和(4.20±2.04)%，表明未破裂腦動(dòng)脈瘤和正常腦血管的心動(dòng)周期相關(guān)體積變化沒有差異。Firouzian等[30]運(yùn)用心電門控4D-CTA技術(shù)對(duì)14例患者(19個(gè)動(dòng)脈瘤)進(jìn)行前瞻性研究，評(píng)估動(dòng)脈瘤及其周圍血管在單個(gè)心動(dòng)周期中的搏動(dòng)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤體積變化范圍在3%～18%，認(rèn)為心電門控4D-CTA可以對(duì)單個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的形態(tài)學(xué)改變進(jìn)行量化；同時(shí)，該研究認(rèn)為動(dòng)脈瘤體積變化率與動(dòng)脈瘤大小沒有直接關(guān)系，而與動(dòng)脈瘤所處載瘤動(dòng)脈位置存在某種聯(lián)系；造成該結(jié)果的原因是多方面的，一方面該研究的樣本量偏小，另外由于每例動(dòng)脈瘤患者的自身獨(dú)特性，引起動(dòng)脈瘤體積變化也將具有個(gè)體差異性。

4 總結(jié)與展望

現(xiàn)有關(guān)于腦動(dòng)脈瘤的多數(shù)文獻(xiàn)都是圍繞破裂與未破裂動(dòng)脈瘤開展的研究，缺乏對(duì)同一動(dòng)脈瘤破裂前后的對(duì)比研究數(shù)據(jù)，導(dǎo)致腦動(dòng)脈瘤形態(tài)與血流動(dòng)力學(xué)方面的研究不全面。動(dòng)脈瘤壁運(yùn)動(dòng)的研究有助于預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)，揭示了兩者之間有關(guān)聯(lián)，但多是回顧性的研究，證據(jù)說服力還不足，因此需要更多、更好的手段預(yù)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)。目前還沒有研究分析動(dòng)脈瘤壁的生物力學(xué)與組織學(xué)變化之間的關(guān)聯(lián)，也缺乏最佳成像模式的專家共識(shí)，但心電門控4D-CTA可能是最佳的成像模式，因?yàn)樗粌H時(shí)間分辨率高、空間分辨率高、成像速度快、檢查時(shí)間短，而且它受血液流動(dòng)偽影的影響小。今后還需對(duì)有破裂高風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)脈瘤破裂前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行前瞻性、大樣本、多中心的探索研究，明確形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)中的預(yù)測(cè)價(jià)值，為臨床決策提供幫助。