腦動(dòng)脈CT數(shù)據(jù)三維重建解剖學(xué)研究范文

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摘要：了解黔南州少數(shù)民族正常人腦動(dòng)脈多層螺旋ct血管成像（MSCTA）上主要腦動(dòng)脈的起始部走行、形態(tài)及其分支的顯示情況，測(cè)量起始部?jī)?nèi)徑的正常值范圍，觀察腦底動(dòng)脈環(huán)解剖結(jié)構(gòu)及變異，為腦血管疾病的診斷及治療提供參考資料。方法：選擇500名健康體檢者行全腦血管64層MSCTA檢查，采用西門(mén)子signo工作站，經(jīng)三維重建后測(cè)量各主要?jiǎng)用}起始部?jī)?nèi)徑，觀察其走行、形態(tài)和變異，并統(tǒng)計(jì)各級(jí)分支的顯示率。結(jié)果：黔南少數(shù)民族正常人腦動(dòng)脈的常見(jiàn)的變異發(fā)生在組成腦底動(dòng)脈環(huán)的大腦前動(dòng)脈A1段、前后交通動(dòng)脈及大腦后動(dòng)脈起始段，以后交通動(dòng)脈變異最大。正常腦動(dòng)脈Willis環(huán)分型，Ⅰ型為3％；Ⅱ型為1％；Ⅲ型為54％；Ⅳ型為42％。結(jié)論：黔南少數(shù)民族正常人腦血管變異主要發(fā)生于腦底動(dòng)脈環(huán)，主要變異為Ⅲ型和Ⅳ型。

關(guān)鍵詞:腦底動(dòng)脈環(huán)；解剖學(xué)；多層螺旋CT；三維重建

腦組織不同區(qū)域的腦血管細(xì)微解剖及定量指標(biāo)是腦內(nèi)病變?cè)\斷的重要基礎(chǔ)及依據(jù)，腦血管細(xì)微解剖研究是影像學(xué)表現(xiàn)的基礎(chǔ)，并且是影像的具體表現(xiàn)。近年來(lái)，由于醫(yī)學(xué)影像學(xué)的快速發(fā)展，MR血管成像、數(shù)字減影血管造影已經(jīng)廣泛應(yīng)用于腦血管正常解剖的研究［1－3］，并且在腦血管研究方面，發(fā)展較為成熟。多層螺旋CT血管造影（multislicespiralCTangiography，MSCTA）是將原始數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)圖像后處理后獲取三維圖像，人體血管結(jié)構(gòu)廣泛用此方法研究。MSCTA圖像經(jīng)后處理后，能清晰顯示造影劑充盈的腦動(dòng)脈的正常解剖結(jié)構(gòu)及變異情況，有利于腦動(dòng)脈目標(biāo)區(qū)域的分割及提取，并且經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)三維重建不同患者的CT數(shù)據(jù)，能夠完全反映出個(gè)體化解剖信息。通過(guò)腦動(dòng)脈的三維研究，為腦血管疾病診斷提供準(zhǔn)確參數(shù)，為治療提供定量指標(biāo)。尤其對(duì)血管形態(tài)的改變，管徑的測(cè)量均比較容易顯示，對(duì)腦血管病的精準(zhǔn)治療有重要意義。

1材料和方法

1．1研究對(duì)象

正常腦動(dòng)脈收集自2012年1月～2017年12月在我院行腦血管CTA掃描檢查者，患者標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)以下入選：（1）年齡超過(guò)18周歲，并生活在黔南地區(qū)布依族、苗族及水族；（2）無(wú)糖尿病、高脂血癥及高血壓等影響腦血管正常血液供應(yīng)的慢性疾病；（3）無(wú)心臟大血管疾患；（4）無(wú)腦血管病變、腦腫瘤病等其他疾患者；（5）無(wú)碘劑過(guò)敏史。排除標(biāo)準(zhǔn)主要包括：（1）有心、腦血管病史；（2）通過(guò)CTA篩查發(fā)現(xiàn)腦動(dòng)脈瘤、腦動(dòng)脈狹窄、顱內(nèi)腫瘤及動(dòng)靜脈畸形等疾病；（3）年齡太大，超過(guò)60周歲；（4）因在檢查中頭部運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致圖像模糊或掃描層面變動(dòng)而無(wú)法得到準(zhǔn)確血管圖像者。按上述標(biāo)準(zhǔn)收集500例為正常研究對(duì)象，男210例，女290例，年齡范圍19～57歲，平均51．3歲±15．2歲。

1．2CT檢查方法

使用SiemensMSCT進(jìn)行掃描。將患者仰臥于檢查窗，頭部固定于頭架，做好定位像，要求患者保持不動(dòng)，從主動(dòng)脈弓至頂部平掃以便用于剪影，平掃完后立即增強(qiáng)。增強(qiáng)是采用Mallinckrodt雙通道高壓注射器，掃描前先在肘靜脈植入18G安全式留置針（由于造影劑黏稠度高，壓力大），然后將高壓注射器針管與留置針連接，注入非離子型對(duì)比劑60～80ml（如碘佛醇），流率采用5ml／s，造影劑注射結(jié)束后，緊接著以5ml／s注入約40ml生理鹽水，目的是減少掃描時(shí)鎖骨下靜脈造影劑濃度過(guò)高對(duì)主動(dòng)脈弓上3大分支的影響。掃描過(guò)程采用閾值觸發(fā)自動(dòng)跟蹤法掃描，先參考掃描主動(dòng)脈弓，ROI置于主動(dòng)脈弓或頸總動(dòng)脈，閾值100HU，血管造影濃度達(dá)閾值后延遲4s自動(dòng)啟動(dòng)掃描。掃描范圍為主動(dòng)脈弓至顱頂，管電壓100～120kV，管電流隨體質(zhì)量指數(shù)（BMI）自動(dòng)調(diào)整，范圍30～160mAs／r，掃描層厚0．6mm，采用矩陣重建512×512，重建層厚0．75mm原始圖像，將圖像傳入西門(mén)子工作站進(jìn)行剪影后圖像后處理，得到腦血管的三維圖像。

1．3圖像后處理

重建圖像數(shù)據(jù)傳入工作站后，相關(guān)解剖利用工作站重建腦動(dòng)脈3D模型，通過(guò)旋轉(zhuǎn)、剪切重建出清晰的三維圖像，觀察并測(cè)量模型中腦動(dòng)脈及動(dòng)脈瘤相關(guān)解剖學(xué)數(shù)據(jù)。主要應(yīng)用容積再現(xiàn)（volumerendering，VR）、多平面重建（multiplanarreconstruction，MPR）、曲面重建（curvereconstruction，CPR）和最大密度投影（maximumintensityprojection，MIP）等技術(shù)對(duì)圖像后處理，然后用VR及MIP等技術(shù)通過(guò)多角度、多方位對(duì)目標(biāo)血管放大，仔細(xì)觀察主要腦動(dòng)脈及腦動(dòng)脈瘤形態(tài)。觀察腦底動(dòng)脈環(huán)及主要腦動(dòng)脈的形態(tài)及解剖變異，測(cè)量各主要?jiǎng)用}起始部的內(nèi)徑；并用VR及MIP對(duì)大腦前、中、后動(dòng)脈1～5級(jí)分支的顯示情況進(jìn)行綜合分析。

2結(jié)果

2．1腦底動(dòng)脈環(huán)（Willis環(huán)）及腦動(dòng)脈主干MSCTA觀測(cè)

500例正常人腦血管中，MSCTA均顯示腦動(dòng)脈1～5級(jí)分支，100％檢出雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈（internalcarotidartery，ICA），大腦前動(dòng)脈（anteriorcerebralartery，ACA）交通前段（A1段）檢出94％。前交通動(dòng)脈（anteriorcommunicatingartery，ACoA）變異較大，且與ACA的關(guān)系較為復(fù)雜，本組除17％未顯示外，其余83％ACoA表現(xiàn)簡(jiǎn)單型（單支型）79％（圖1A）和復(fù)雜型（2支以上及其他類(lèi)型）4％（圖1B）。后交通動(dòng)脈（posteriorcommunicatingartery，PCoA）的變異也較大，其中CTA圖像上有33％表現(xiàn)為單側(cè)或雙側(cè)未見(jiàn)顯示，并見(jiàn)左側(cè)胚胎型大腦后動(dòng)脈（圖1C）。大腦后動(dòng)脈（posteriorcerebralartery，PCA）直徑及形態(tài)變異相對(duì)較大，通過(guò)與PCoA比較，直徑＞同側(cè)PCoA者為65％，直徑＜同側(cè)PCoA為350支35％。眼動(dòng)脈（ophthalmicartery，OA）94％起自頸內(nèi)動(dòng)脈眼段（圖1D），另外6％起源于腦膜中動(dòng)脈。腦血管主要分支觀察結(jié)果見(jiàn)表1。

2．2腦底動(dòng)脈環(huán)（Willis環(huán)）分型根據(jù)組成腦動(dòng)脈的發(fā)育情況

將500例Wills環(huán)分為4型。Ⅰ型為對(duì)稱(chēng)型，本組為3％（圖2A）。Ⅱ型為前循環(huán)發(fā)育不良型，本組為1％（圖2B）。Ⅲ型為后循環(huán)發(fā)育不良型，本組為54％（圖2C）。Ⅳ型為混合發(fā)育不良型，本組為42％。在實(shí)際工作中，根據(jù)前、后循環(huán)的發(fā)育情況組合將Ⅳ型分為5個(gè)亞型：Ⅳa型，雙側(cè)后循環(huán)發(fā)育不良或缺如，伴一側(cè)前循環(huán)發(fā)育不良或缺如，本組為24％（圖2D）；Ⅳb型，一側(cè)前、后循環(huán)發(fā)育不良或缺如，本組為1％（圖2E）；Ⅳc型，一側(cè)后循環(huán)發(fā)育不良或缺如，伴對(duì)側(cè)前循環(huán)發(fā)育不良或缺如，本組為1％（圖2F）；Ⅳd型，前交通動(dòng)脈缺如、后循環(huán)發(fā)育不良或缺如，本組為4％（圖2G）；Ⅳe型，前交通動(dòng)脈及雙側(cè)后交通動(dòng)脈缺如，本組為12％（圖2H）。

2．3主要腦動(dòng)脈各級(jí)分支MSCTA表現(xiàn)

2．3．1頸內(nèi)動(dòng)脈走行及分支（前循環(huán)）頸總動(dòng)脈從下頜角分出頸內(nèi)動(dòng)脈及頸外動(dòng)脈，頸內(nèi)動(dòng)脈分為7個(gè)解剖段（圖3A、B）。在眼段分出眼動(dòng)脈，在交通段分出后交通動(dòng)脈及脈絡(luò)膜前動(dòng)脈。大腦前動(dòng)脈（anteriorcerebralartery，ACA）從頸內(nèi)動(dòng)脈發(fā)出后，由近至遠(yuǎn)ACA分為A1段（交通前段）、A2段（垂直段）、A3－A5段（遠(yuǎn)側(cè)段和腦皮層分支）。主要皮質(zhì)支有內(nèi)側(cè)眶額動(dòng)脈、額前內(nèi)側(cè)動(dòng)脈、額極動(dòng)脈、額后內(nèi)側(cè)動(dòng)脈、額中間內(nèi)側(cè)動(dòng)脈和旁中央動(dòng)脈，在VR和MIP圖像上顯示大腦前動(dòng)脈皮質(zhì)支較清楚（圖3C）。大腦中動(dòng)脈是頸內(nèi)動(dòng)脈的延續(xù)段，由近至遠(yuǎn)可分為M1段（水平段），M2段（腦島段），M3段（島蓋段）為M2段環(huán)狀骨溝頂端，延續(xù)M3，再是M4－M5段（皮層支）（圖3D），M4－M5段從縱裂走出，在大腦半球表面通常分出8～12條皮層支，用VR和MIP三維圖像，血管基本能夠顯示。2．3．2椎動(dòng)脈及基底動(dòng)脈的走形與分支（后循環(huán)）椎動(dòng)脈按其行程分為4段，V1段（骨外段）、V2段（頸椎孔段）、V3段（脊椎外段）、V4段（硬膜內(nèi)段），然后在斜坡下部后方向上走行，在腦橋及延髓交界處合并形成基底動(dòng)脈，最后分出大腦后動(dòng)脈。椎動(dòng)脈顱內(nèi)段的主要分支有小腦下后動(dòng)脈和脊髓前動(dòng)脈，基底動(dòng)脈由下至上向兩側(cè)發(fā)出小腦前下動(dòng)脈、穿支動(dòng)脈、小腦上動(dòng)脈和大腦后動(dòng)脈（圖3E、G、H）。大腦后動(dòng)脈由近至遠(yuǎn)可分為P1段（交通前段）、P2段（環(huán)池段）、P3段（四疊體段）、P4－P5段（距裂段及其皮層分支），分出胼周后動(dòng)脈（圖2E）。頂枕動(dòng)脈，通過(guò)MIP像旋轉(zhuǎn)能清楚顯示距狀裂動(dòng)脈，其行程比較平直（圖3F）。

3討論

3．1腦動(dòng)脈研究方法的比較

腦動(dòng)脈研究方法較多，傳統(tǒng)的是尸體解剖和鑄型研究。對(duì)于活體的研究，影像學(xué)檢查是最重要的檢查方法。TCD、DSA、MRA及CTA技術(shù)在活體腦動(dòng)脈形態(tài)學(xué)研究上具有重要的作用。TCD雖然對(duì)血流敏感，但是顱骨的影響較大，腦血管解剖分辨率差。DSA是腦血管檢查的金標(biāo)準(zhǔn)，與傳統(tǒng)的DSA比較，CTA顯示腦動(dòng)脈更具優(yōu)勢(shì)：（1）掃描時(shí)間短，適用于無(wú)法耐受DSA檢查的危重患者（如SAH患者）；（2）屬于無(wú)創(chuàng)檢查，不會(huì)產(chǎn)生DSA可能出現(xiàn)的動(dòng)脈損傷動(dòng)脈瘤；（3）圖像具有三維立體性，可顯示出腦血管與顱底骨結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，CTA可同時(shí)顯示雙側(cè)頸內(nèi)和椎基底動(dòng)脈系，從而顯示W(wǎng)illis環(huán)及腦動(dòng)脈的整體結(jié)構(gòu)，而1個(gè)位置的DSA只能顯示造影的腦動(dòng)脈；（4）除了獲得腦血管影像外，還能顯示DSA無(wú)法提供的腦實(shí)質(zhì)情況，當(dāng)然治療時(shí)DSA可以對(duì)CTA顯示腦血管病進(jìn)行佐證，為腦血管治療提前評(píng)估。MR血管成像（MRangiography，MRA）是采用血液流動(dòng)的特點(diǎn)，特殊顯示血管的成像序列，特點(diǎn)是顯示血管與周?chē)M織明暗不同，形成良好對(duì)比的血管顯影，不需要注射造影劑顯示血管，無(wú)骨偽影，無(wú)骨及周?chē)浗M織重疊，可較好研究血管的成像技術(shù)。高場(chǎng)強(qiáng)MRI噪聲較大。Kominami等［4］報(bào)道MRA對(duì)腦動(dòng)脈的研究，直徑＞0．7mm以上可以顯示，但對(duì)直徑＜0．7mm的動(dòng)脈，會(huì)造成缺如及變異的假象。CTA三維重建后血管圖像，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)、剪切立體顯示W(wǎng)illis環(huán)及腦動(dòng)脈血管分支；通過(guò)局部小視野顯示放大圖像提高圖像顯示分辨率；通過(guò)閾值的調(diào)節(jié)顯示細(xì)小血管，最小血管分辨率達(dá)0．4mm，有效評(píng)價(jià)Willis環(huán)及腦動(dòng)脈細(xì)小分支。本研究所獲取的500例正常腦動(dòng)脈的MSCTA圖像上，均清晰顯示了1～5級(jí)腦動(dòng)脈及更細(xì)小的分支結(jié)構(gòu)，對(duì)Willis環(huán)組成血管觀察缺如或發(fā)育細(xì)小評(píng)估，表明在對(duì)血管性疾病診斷及腫瘤血供評(píng)價(jià)方面MSCTA完全可滿足臨床上的需要，就診斷而言可替代常規(guī)DSA檢查。

3．2腦動(dòng)脈的變異

腦動(dòng)脈常見(jiàn)變異有孔狀畸形，數(shù)目的變異等。但是腦底動(dòng)脈環(huán)變異較大，腦血管病與腦底動(dòng)脈環(huán)關(guān)系較大。Wills于1664年發(fā)現(xiàn)并命名了腦底動(dòng)脈環(huán)，即Willis環(huán)［5］。Wills環(huán)位于顱底腦池內(nèi)，由成對(duì)大腦前動(dòng)脈水平段（A1段）、大腦后動(dòng)脈交通前段（P1段），后交通動(dòng)脈及不成對(duì)的前交通動(dòng)脈組成。此后的尸檢研究［6－7］顯示W(wǎng)illis環(huán)組成的血管存在有較大的變異。本研究參考文獻(xiàn)［8－10］分類(lèi)并增加亞型分型。Ⅰ型：組成Wills環(huán)的各支血管大小及形態(tài)發(fā)育良好，兩側(cè)對(duì)稱(chēng)，又稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)型。Ⅱ型：前交通動(dòng)脈和（或）大腦前動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如，后循環(huán)動(dòng)脈相對(duì)正常又稱(chēng)為前循環(huán)發(fā)育不良型。在實(shí)際工作中，根據(jù)前循環(huán)的發(fā)育情況組合將Ⅱ型分為2個(gè)亞型：Ⅱa型，前交通動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如；Ⅱb型，大腦前動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如。Ⅲ型：后交通動(dòng)脈和（或）大腦后動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如，前循環(huán)動(dòng)脈相對(duì)正常，又稱(chēng)為后循環(huán)發(fā)育不良型。根據(jù)后循環(huán)的發(fā)育情況組合將Ⅲ型分為5個(gè)亞型：Ⅲa，單側(cè)后交通動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如；Ⅲb，雙側(cè)后交通動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如；Ⅲc，單側(cè)大腦后動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如；Ⅲd雙側(cè)大腦后動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如（雙側(cè)胚胎型大腦后動(dòng)脈）；Ⅲe，一側(cè)后交通動(dòng)脈和對(duì)側(cè)大腦后動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如。Ⅳ型：同時(shí)存在前、后循環(huán)的多支動(dòng)脈發(fā)育不良或缺如，又稱(chēng)為混合發(fā)育不良型。在實(shí)際工作中，根據(jù)前、后循環(huán)的發(fā)育情況組合將Ⅳ型分為5個(gè)亞型：Ⅳa型，雙側(cè)后循環(huán)發(fā)育不良或缺如，伴一側(cè)前循環(huán)發(fā)育不良或缺如；Ⅳb型，一側(cè)前、后循環(huán)發(fā)育不良或缺如；一側(cè)后循環(huán)發(fā)育不良或缺如，伴對(duì)側(cè)前循環(huán)發(fā)育不良或缺如；Ⅳd型，前交通動(dòng)脈缺如、后循環(huán)發(fā)育不良或缺如；Ⅳe型，前交通動(dòng)脈及雙側(cè)后交通動(dòng)脈缺如。本組500例正常腦動(dòng)脈腦底動(dòng)脈環(huán)，僅有3．7％的Willis環(huán)是完整的，低于文獻(xiàn)報(bào)道［8－10］。腦底Willis環(huán)變異較多見(jiàn)，占96．7％，尤其在環(huán)的后部，占55．5％，混合型變異占29．8％。這些結(jié)構(gòu)變異會(huì)影響其血流代償、改變血流動(dòng)力學(xué)，與腦血管病的發(fā)生、預(yù)后明顯相關(guān)。常見(jiàn)的前循環(huán)變異有大腦前動(dòng)脈水平段發(fā)育低下或缺如；前交通動(dòng)脈發(fā)育細(xì)小及缺如；前交通動(dòng)脈多血管通道。后循變異有后交通動(dòng)脈發(fā)育低下或缺如；漏斗狀后交通動(dòng)脈；大腦后動(dòng)脈胚胎起源及大腦后動(dòng)脈交通段發(fā)育低下或缺如。本組研究的局限在于未對(duì)研究對(duì)象作基因檢測(cè)，未做本地區(qū)漢族及少數(shù)民族腦血管變異的對(duì)比研究。下一步需要做基因相關(guān)檢測(cè)及對(duì)比研究，以及腦血管病的對(duì)比研究。綜上所述，MDCTA在腦血管能夠清晰顯示1～5級(jí)血管分支，利用多個(gè)角度能夠充分顯示腦血管分支及腦底動(dòng)脈環(huán)。腦底動(dòng)脈環(huán)是黔南少數(shù)民族主要發(fā)生部位，并且后交通動(dòng)脈變異最大，腦血管疾病與腦底動(dòng)脈環(huán)關(guān)系很差密切，為下一步腦血管病診療提供重要參考依據(jù)。

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作者：呂廷勇 鄒偉婕 江顯萍 朱奉興 梁顯著 潘紹勇 單位：黔南州布依族苗族自治州人民醫(yī)院