【论著】前交通动脉的代偿功能对非责任病变侧颈动脉狭窄程度评估的影响

摘要:目的探讨前交通动脉(ACoA)的代偿功能对双侧颈动脉粥样硬化性狭窄患者非术侧颈动脉血流速度测定与狭窄程度评估的影响｡ 方法回顾性连续纳入2019年1月至2021年1月首都医科大学宣武医院神经外科双侧颈动脉粥样硬化性狭窄､接受单侧颈动脉内膜切除术(CEA)且ACoA开放的患者161例｡所有患者采用经颅彩色多普勒超声(TCCD)和(或)经颅多普勒超声(TCD)检查,并经DSA和(或)CT血管成像(CTA)证实｡依据ACoA开放代偿是否完全,将所有患者分为ACoA开放代偿完全组(69例)和开放代偿不完全组(92例)｡比较CEA前后ACoA开放代偿完全组和开放代偿不完全组颈动脉超声(CDU)测得的收缩期峰值流速(PSV)和舒张期末流速(EDV),并将超声与DSA或CTA评估非术侧颈动脉狭窄程度(轻度､中度､重度狭窄)的结果进行一 致性分析｡ 结果两组患者年龄､性别及危险因素的差异均无统计学意义(均P > 0.05)｡CEA后1 周内,ACoA开放代偿完全组和开放代偿不完全组的非术侧颈动脉的PSV[分别为(107±35)､(122±40)cm /s]和EDV[分别为(37±12)､(47±16)cm/s]与术前PSV[分别为(177±58)､(163±54)cm/s]和EDV[分别为(64±21)､(76±25)cm/s]比较均下降,差异均有统计学意义(均P<0.01)｡在ACoA开放代偿完全组的非术侧颈动脉中,CDU评估颈动脉的狭窄程度与DSA或CTA评估结果存在相对不一致性(Kappa=0.074);DSA或CTA评估为轻度狭窄的58例患者中,55例(94.8%)超声高估为中度狭窄,2例(3.4%)高估为重度狭窄;DSA或CTA评估为中度狭窄的9例患者中,8例超声高估为重度狭窄｡ACoA开放代偿不完全组的非术侧颈动脉狭窄程度与DSA或CTA评估结果具有一致性(Kappa= 0.920);DSA或CTA评估为轻度狭窄的70例患者中,2例(2.9%)超声高估为中度狭窄;DSA或CTA评估为中度狭窄的9 例患者中,1 例超声高估为重度狭窄｡ 结论ACoA开放且代偿功能完全的双侧颈动脉粥样硬化性狭窄患者术前非术侧颈动脉PSV和EDV明显升高,进而可导致高估非术侧颈动脉的狭窄程度｡

颈动脉粥样硬化性狭窄(carotid atherosclerotic stenosis,CASS)是导致缺血性卒中的重要危险因素, 不同程度的CASS可以作为颈动脉源性卒中风险发生与干预治疗的重要指标｡DSA和(或)CT血管成像(CTA)在临床上是检测评估CASS 的标准手段｡但是,DSA 的有创性及其与CTA 二者的放射性一定程度上影响了其在CASS患者检测中的广泛性及病变随诊的重复性应用｡

颈动脉彩色多普勒超声(color duplex ultrasonography,CDUS)因其安全性和操作简便性, 在临床上被广泛应用于筛查CASS｡但是,临床上对CASS病变程度的评估主要是通过CDUS对斑块大小与声波特征进行探查,特别是对病变侧血流动力学参数的检测,包括收缩期峰值流速(PSV)､舒张期末流速(EDV)以及狭窄段PSV(PSV1 )与狭窄远段(PSV2 )比值,确定CASS 程度,并分类为轻度CASS(狭窄率< 50%)､中度CASS (狭窄率50% ~69%)与重度CASS(狭窄率70% ~ 99%)｡但是, 我们的前期研究表明,双侧CASS 患者,一侧CASS狭窄率为70% ~ 99% ,另一侧CASS通过管腔结构测量狭窄程度可仅为轻度CASS(狭窄率< 50%)或中度CASS(狭窄率50% ~ 69%),由于颅内前交通动脉(ACoA)的开放,按照血流动力学参数标准则可导致部分患者狭窄程度被高估｡究竟哪些患者会出现高估狭窄程度,目前尚不清楚｡对于DSA 和(或)CTA 成像显示ACoA 或一侧大脑前动脉(ACA)管径纤细者,是否能导致非责任病变侧颈动脉血流速度及狭窄程度的高估,在颈动脉超声的检查评估中关注很少｡本研究基于DSA 和(或)CTA成像结果,分析了ACoA 或一侧ACA 纤细(管腔发育不良)者与ACoA正常者非术侧颈动脉PSV､ EDV 在非术侧颈动脉病变程度评估方面的差异性,以期提高CDUS 评估双侧CASS 病变程度的准确性｡

1 对象与方法

1.1 对象

回顾性连续性纳入2019年1月1日至2021年1月1日首都医科大学宣武医院神经外科接受一侧颈动脉内膜切除术(CEA)的双侧CASS患者共467例｡

纳入标准:(1)2019年1月至2021年1月期间双侧CASS的患者,至少一侧为重度狭窄(狭窄率70% ~99%)并施行CEA手术;(2)术前与术后1周内行颅内动脉与颈动脉血管超声联合筛查,确定双侧CASS病变;(3)经经颅彩色多普勒超声(transcranial color-coded duplex sonography,TCCD)和(或)经颅多普勒超声(transcranial Doppler,TCD)检查,并经CTA或DSA证实为ACoA 开放,并依据成像区分ACoA开放代偿完全与ACoA开放代偿不全;(4)查阅患者入院后诊疗的临床相关信息与接受CEA治疗的信息,进一步确定重度狭窄及症状性CASS 病变侧为手术侧颈动脉｡排除标准:(1)术前血管超声检查为一侧颈动脉闭塞或次全闭塞患者;(2)颅内基底动脉或双侧椎动脉严重狭窄并后交通支前向后开放者;(3)串联性颈动脉与颅内动脉重度狭窄;(4)CEA治疗后未行颅内动脉与颈动脉超声联合随诊患者;(5)ACoA未开放的患者｡

本研究按照《赫尔辛基宣言》进行,研究方案经首都医科大学宣武医院伦理审查委员会审核批准｡ 由于本研究属于回顾性研究,因此无需患者知情及书面同意｡研究中收集和分析的所有数据来源于临床记录,对临床治疗不存在干预或影响患者的隐私和权利,相关个人信息不透露给任何第三方｡

1.2 资料收集与分组

1.2.1 资料收集:每例患者均于入院当天或入院第2天按照规范化检查方法进行颈动脉超声检查并记录超声测量的数据｡完善术前相关检查,包括DSA和(或)CTA,术后1周之内行颈动脉超声复查｡所有数据､图像记录于医院影像储存和传输系统(picture archiving and communication system,PACS)中,分析时从PACS系统中调取患者人口学资料(年龄､性别)､动脉粥样硬化的危险因素(如高血压病､ 高脂血症､糖尿病､冠心病､吸烟史等)及影像学资料并录入SPSS中进行统计｡

1.2.2 分组:依据DSA和(或)CTA的检查结果将所纳入患者分为ACoA 开放完全组与开放不完全组｡依据DSA和(或)CTA的结果将非术侧颈动脉分为轻度狭窄(狭窄率< 50%)､中度狭窄(狭窄率50% ~69%)､重度狭窄(狭窄率70%~99%)｡

1.3 影像学检查方法

1.3.1 MR检查:使用3.0T MR 成像扫描仪(Achieva;荷兰飞利浦医疗公司)｡所有患者行T1加权成像(T1 weighted imaging,T1WI)､T2加权成像(T2 weighted imaging,T2WI)和扩散加权成像(DWI)检查｡观察脑缺血病变的大小,并将其与临床体征和症状相关联｡

1.3.2 CTA检查:采用美国GE公司生产的revolutionCT 256层螺旋CT扫描仪对患者实施头颈部血管检查｡注射55 ml对比剂(370 mgI/ ml)和40ml等渗盐水,团注流率为5ml/s,探测器准直宽度1.25mm ×125.00mm,管电压120kVp,管电流350mA,辐射剂量2.1mSv｡由两名神经放射学医师盲法独立审查所有符合纳入标准的病例的CTA检查结果｡利用电脑软件处理图像数据｡

1.3.3 DSA检查:采用荷兰飞利浦公司生产的大C臂INFX-8000C型DSA成像系统｡由2名具有5年以上工作经验的介入科医师根据不同的病变部位选择不同的投射角度,常规行正侧位和双斜位检查｡ 采用与CTA相同的狭窄程度分级方法｡狭窄程度= (1-狭窄处血管直径/远端正常血管直径)×100% ｡狭窄分级:轻度狭窄为狭窄率0~49%,中度狭窄为狭窄率50%~69%,重度狭窄为狭窄率70%~99%,闭塞为狭窄率100%｡

1.3.4 超声检查:颈动脉超声检测使用荷兰飞利浦医疗系统的EPIQ5,探头频率为3.0~12.0MHz的线性探头､1.0~5.0MHz的凸阵探头或日本日立公司Ascendus 4.0~8.0MHz微凸探头､1.0~5.0MHz凸阵探头｡颅内动脉超声检查TCCS使用荷兰飞利浦医疗系统的EPIQ5或日本日立公司Ascendus1.0~5.0MHz相控阵探头｡TCD使用中国深圳德力凯公司EMS-9E 型血流检测仪,选用1.6MHz脉冲多普勒探头｡所有超声检查由具有5年以上工作经验的血管超声科医师进行,并保证同一患者术前､ 术后超声检查由同一位医师进行操作｡按照我国推荐的《中国脑卒中血管超声检查指导规范》进行检测并按照指南记录数据｡颈动脉狭窄判定根据放射学会超声共识会议(Society of Radiologists in Ultrasound consensus conference,SRUCC)中的PSV标准,即狭窄率 <50%的PSV <125cm/s,狭窄率 50%~69%的PSV 125 <230cm/s,狭窄率 70%~99%的PSV≥230cm/s｡

1.3.5 ACoA开放代偿完全与不完全的判定: (1)CTA判定｡ACoA开放代偿完全为ACoA及双侧ACA的A1 段存在管腔并发育良好(管径>1.5mm),无狭窄｡ACoA开放代偿不完全(存在以下任意一种情况):①ACoA发育纤细(内径≤1.5mm或小于发育良好侧ACA内径的50%);②ACoA 狭窄;③非术侧ACA的A1段发育纤细(内径≤1.5mm或小于发育良好侧ACA 内径的50%);④非术侧ACA的Al段中度及中度以上狭窄｡(2)DSA判定:DSA评估侧支循环等级的诊断标准采用美国介入和治疗神经放射学学会/介入放射学学会(American Society of Intervention and Therapeutic Neuroradiology/ Society of Interventional Radiology, ASITN/SIR)侧支循环分级,即0 级:无侧支血流到达缺血区域;1级:有缓慢的侧支血流到达缺血周边区域;2级:有快速的侧支血流到达缺血周边区域,仅有部分到达缺血区域;3 级:静脉晚期可见缓慢但是完全的血流到达整个缺血区域;4级:通过逆行灌注,血流快速而完全地灌注到整个缺血区域｡ ACoA开放代偿完全的影像特征为非术侧注射对比剂后,术侧可见ACA和(或)MCA显影,级别为2~4级;ACoA开放代偿不完全的DSA影像判定为在非术侧注射对比剂时,术侧可见ACA和(或)MCA显影,级别为1级｡

1.4 血运重建手术方法学

采用CEA对患者症状侧且狭窄率为70% ~99%的颈动脉进行血运重建治疗手术｡当患者存在双侧颈动脉狭窄率70% ~ 99%时,临床根据患者入院就诊时的临床症状与体征和MRI 结果联合评估并确定进行血运重建手术的侧别,并由具有10年及以上CEA治疗经验的神经外科医师实施手术治疗｡

1.5 统计学分析

应用IBM SPSS 25.0(International Business Machines Corporation, Armonk, New York)软件进行统计学分析｡正态性检验以柯尔莫戈洛夫-斯米诺夫(K-S)检验结果为准,采用直接检验法｡将符合正态分布的计量资料以 x- ± s表示,组间比较采用t检验;不符合正态分布的计量资料以中位数和四分位数[M(P25,P75)]表示,组间比较采用非参数秩和检验｡计数资料以频数､百分率或百分比(%)表示,组间比较采用χ2检验｡以P <0.05为差异具有统计学意义｡通过一致性检验(Kappa检验)比较CDU与DSA或CTA评估颈动脉狭窄程度的准确性｡Kappa 值 ≥0.75表示一致性良好,Kappa值 0.40~0.74表示一致性一般,Kappa值<0.40 表示一致性较差｡

2 结果

2.1 基线资料

467例双侧CASS患者中,排除颈动脉闭塞者126 例､颈动脉颅内病变者15例､ACoA前向后开放者21例､术后未复查颈动脉超声者20 例､ACoA未开放者124例,最终纳入161例患者｡161例患者中,男147 例(91.3%),女14例(8.7%);年龄46~85岁,平均(64±7)岁;其中,高血压病110例(68.3%),糖尿病45 例(27.9%),冠心病22 例(13.7%),高脂血症79例(49.1%),吸烟史132 例(82.0%)｡

161例患者中,ACoA开放代偿完全组69 例,其中CTA判定38例,DSA判定31例;ACoA开放代偿不完全组92 例,其中CTA 判定52 例,DSA 判定40 例｡依据DSA和(或)CTA的结果,非术侧颈动脉轻度狭窄128例,中度狭窄18例,重度狭窄15例｡ 

ACoA开放代偿完全组与开放代偿不完全组间患者的年龄､性别及动脉粥样硬化危险因素的差异均无统计学意义(均P>0.05)｡见表1｡

2.2 ACoA开放代偿完全组与开放代偿不完全组间非术侧术前与术后颈动脉血流速度比较

与非术侧的术前颈动脉血流速度比较,无论ACoA开放代偿完全还是不完全的患者,术后非术侧颈动脉的血流速度均明显下降,差异均有统计学意义(均P<0.05)｡见表2｡

2.3 ACoA开放代偿完全组与开放代偿不完全组中超声与CTA和(或)DSA评估非术侧颈动脉狭窄程度的一致性

在ACoA开放代偿完全组中,DSA和(或)CTA评估轻度狭窄者58例,其中有94.8%(55/58)超声高估为中度狭窄,3.4%(2/58)高估为重度狭窄｡ DSA和(或)CTA评估中度狭窄为9 例,其中8例超声高估为重度狭窄｡见表3｡

在ACoA开放代偿不完全组中,DSA 和(或)CTA 评估为轻度狭窄者70 例,仅有2.9%(2/70)超声高估为中度狭窄;DSA 和(或)CTA评估中度狭窄9 例,有1例超声高估为重度狭窄｡ 见表4｡

3 讨论

CDUS评价颈动脉狭窄程度准确性高且具有血流动力学评估优势,成为临床无创性评估CASS的重要筛查手段｡但是,有研究提出一侧颈内动脉发生狭窄或闭塞时,对侧颈内动脉血流速度增加, 血流速度是超声评价颈动脉狭窄的主要指标之一, 这一现象无疑会给准确诊断带来困惑｡一直以来这种现象不断被报道,但确切机制鲜有研究｡

本团队前期研究中证实了这一现象,双侧颈动脉狭窄患者,在重度狭窄(狭窄率（70% ~ 99%)一侧行CEA后,非术侧整体颈动脉血流速度下降,并通过细化分析表明,非术侧颈动脉无论是轻度､中度还是重度狭窄,其血流速度在对侧颈动脉血运重建术后均有显著下降,其中部分患者依据术前血流速度测值出现了颈动脉狭窄率的高估｡本团队通过ACoA开放与否进行分组分析,结果表明,非术侧颈动脉狭窄程度高估原因为存在ACoA开放继发侧支循环血流代偿｡但是,有研究也提出相反意见｡1990年Beckett等对23例单侧颈动脉狭窄(狭窄率81% ~ 100%)患者进行了超声检查和血管造影术的评估,其中14例患者非术侧狭窄率与DSA一致或轻微高估(未引起狭窄程度的高估);9例患者术前非术侧的颈内动脉血流速度增加导致对实际狭窄程度的高估｡该9例患者中,1例为由于血管扭曲导致了血流速度升高,1例为由于多普勒角度调整不准确,导致术前血流速度的高估;4例患者为术前前交通支开放｡超声检测结果与DSA一致的14例患者中,7例存在ACoA的开放｡研究结果表明,在对侧存在重度狭窄的情况下,CDUS 检查显示的颈动脉血流速度增加是一个常见的情况,并且不能用ACoA开放来解释｡

本研究在本团队既往研究基础上将ACoA开放的患者根据代偿是否完全进行了分组,分为开放代偿完全组和开放代偿不完全组,通过对比分析发现无论开放代偿是否完全,在一侧行CEA后,非术侧颈动脉的血流速度均明显下降,而在ACoA开放代偿完全组患者中出现较多非术侧颈动脉狭窄程度被高估｡说明ACoA 的存在､开放并且代偿完全是导致双侧颈动脉狭窄病变术前非术侧颈动脉达到更高级别狭窄程度的评估标准,即术前非术侧轻或中度狭窄颈动脉的血流速度可以达到中度或重度狭窄程度的评估标准,是导致双侧颈动脉狭窄程度相对较轻一侧颈动脉狭窄程度高估的根本原因｡

当双侧颈动脉狭窄,一侧为重度狭窄或闭塞, ACoA是连接双侧颈内动脉系统的重要侧支循环途径,具有调节和代偿病变严重一侧的脑血流灌注作用｡但是健康人群中颅内Willis环的发育完全者仅约占50% ,其中ACA A1 段和ACoA的发育不良是最常见的生理变异｡本团队前期研究结果显示,285例患者中,ACoA开放者为56.5%例(161/285例)｡在161例开放的ACoA中,开放代偿完全者占42.9%(69/161例),超声高估狭窄程度的患者大部分来自于这些患者中｡另外,有92 例患者ACoA开放不完全,其中40例为DSA评估,在CTA评估的52例中,42例是ACA的A1段发育不良,10例是ACoA自身发育不良｡ACoA开放代偿完全时,会对病变较重的大脑半球进行血流的代偿分配, 减轻患者的临床症状｡但是,它将造成代偿侧ACA及颅外段颈内动脉血流速度的升高,即可导致对病变相对轻的一侧颈动脉狭窄程度产生误判｡本研究观察到ACoA发育完整,代偿能力就完全,依据血流速度参数评估双侧颈动脉狭窄时,如果不考虑ACoA的代偿功能,会导致非重度CASS 病变侧的狭窄程度误判概率升高｡因此,评估双侧颈动脉狭窄程度时同时要联合颅内动脉超声检查,准确评估ACoA的代偿功能状态,提高超声评估双侧颈动脉狭窄病变程度的准确性｡

既往研究报道,ACoA与颅内动脉的灌注或缺血程度相关,本研究则进一步提示关注脑-颈动脉超声的一体化评估,不仅可以提高颈动脉狭窄程度的诊断准确性,而且对于客观评估颅内ACoA开放功能具有更重要的临床意义｡

本研究的局限性在于纳入病例数量较少,对ACoA开放代偿能力体系完整性的分型还不够细化, 在今后的进一步研究中将更加深入分析｡

ACoA开放时,超声评估双侧颈动脉狭窄病变患者会出现非术侧颈动脉狭窄病变程度的高估,应该重视ACoA开放代偿功能的细化分析,加强脑､颈动脉一体化评估的专业理念,提高颈动脉超声对双侧颈动脉狭窄病变的诊断准确性｡