椎动脉优势与后循环缺血的研究进展

   椎动脉优势(vertebral artery dominance，VAD)指两侧椎动脉直径一侧直径较大或直径相当时一侧与基底动脉呈直线连接。人群中33.5%～58%的人为左侧椎动脉优势，右侧椎动脉优势为19%～35.7%。VAD既往被认为是一种较为常见的血管变异现象，无具体病变意义。后以2009年Hong的研究为代表，多项研究发现VAD是后循环缺血的危险因素。一项纳入3875例急性缺血性脑卒中患者的荟萃分析表明，与前循环缺血相比，后循环缺血患者发现椎动脉管径不对称的发生率明显更高，并与基底动脉弯曲相关。与大多数具有树状分支的动脉不同，基底动脉是人身体唯一一个由两条动脉合并成的动脉。少有研究报道椎基底动脉交界处的血流动力学。研究椎动脉优势的形成，分析椎动脉优势参与基底动脉弯曲和后循环缺血的过程，对后循环缺血等疾病的临床指导具有重要意义。笔者围绕椎动脉优势的概念、形成，及VAD参与基底动脉弯曲和后循环缺血的病理生理机制进行综述。

1.椎动脉优势

1.1 椎动脉优势的概念及一般特征 椎动脉作为椎基底动脉血管系统的供应成分，占大脑后循环40%的血液供应。椎动脉的直径一般为3～5mm，双侧椎动脉管径常不对称，左侧大于右侧。VAD、椎动脉发育不良( vertebral artery hypoplasia，VAH)都是由双侧椎动脉不对称衍生出的概念，其确切定义尚未形成共识，一些学者还混用了VAD和VAH的概念，在讨论其临床意义上也存在明显的重叠，需要对它们进行更清晰的定义。研究人员对占主导地位的优势侧椎动脉意见不同，一些研究认为左椎优势占主导，部分称右侧椎优势更多见，还有观点认为两侧均等。现诊断VAD较为公认的执行标准来源于Hong等的研究，采用磁共振血管造影通过最大密度投影法，从双侧椎动脉与基底动脉汇合处开始，向下连续3段每相距3mm测量3次管径，最后取平均值作为椎动脉管径的测量值。有一侧椎动脉管径粗于另一侧，两侧相差≥0.3mm; 或两侧椎动脉直径相当，一侧与基底动脉连接更直接可被诊断为优势椎动脉。朱玄等的研究选用椎动脉直径差值超过1.2mm诊断VAD。选用此标准会降低VAD的发生率。在研究中应选用可靠且敏感的实践标准，可将诊断VAD与脑血管事件发生联系起。 

   VAH的常见定义为椎动脉直径＜2.5mm，VAH的操作标准在直径小于2mm到小于3mm Touboul等将VAH定义为椎动脉直径＜3mm，报告了50例健康受试者中VAH 6%的发生率，Delcker报告了451例受试者中1.9%的VAH发生率( ≤2mm)。在不同地区和人群中，仅6%至26%的患者中双侧椎动脉管径大小相当。

   1.2 椎动脉优势的形成  优势半球血管需求理论认为优势大脑半球与非优势半球因其功能上的区别致其血供的不同。Orlandini等的研究发现脑底面Willis环左侧的动脉与右侧相比更大，认为这种现象与左脑是优势半球相关。Zaina等推测大脑优势半球的血液需求可能导致胚胎形成过程中的血流不对称，优势侧椎动脉更充足的血供可以满足优势大脑半球更高的血供需求。Cagnie 等基于上述假设调查了50个受试者的椎动脉管径和优势手的关系，结果没有统计学意义。此项研究参与的受试者人数较少，不能充分代表椎动脉优势人群。2019年Vura基于844受试者进行了一项不对称的椎动脉与大脑优势的相关性研究，分析了椎动脉管径、血流量及优势手的关系; 结论提示优势大脑半球的血流量需求增加与椎动脉优势之间没有必然联系。

   胚胎差异起源指两侧椎动脉发出动脉不同。一般情况下，左侧椎动脉起自由主动脉弓发出的左锁骨下动脉，是主动脉的第2级分支; 右侧椎动脉起自由头臂干发出的右锁骨下动脉，是主动脉的第3级分支。上级分支血管较下级分支血管接受更高的血流切应力，可解释管径的差异。该理论可合理阐述左椎动脉优势的形成，但并不能解释右椎动脉优势。

   先天解剖结构的异常，研究表明直接起源于主动脉弓的左侧椎动脉与右侧VAD密切相关。一般情况下，一侧椎动脉起源异常时，对侧的椎动脉会演变为优势椎动脉。发生代偿增粗、走行迂曲，以保证椎基底动脉系统的血供需求。现认为椎动脉异常起源于主动脉弓是在因为胚胎发育过程中，发育为椎动脉的背外侧支和参与合成主动脉弓的背主动脉主干未发生萎缩或中断。异常的椎动脉起源引起血流动力学改变，易诱发脑血管疾病和颅内动脉瘤形成。

   研究者们提出各种推论来解释椎动脉优势的形成，每种观点均有其合理性和局限性。我们需开展更多研究来论证相关观点，阐明椎动脉优势现象的血流动力学的变化特点。

2、椎动脉优势与基底动脉弯曲

2.1 基底动脉弯曲的概念和一般特征  基底动脉弯曲( basilar artery curvature)是指对基底动脉的起始点和分叉之间作垂线，基底动脉横向弯曲，偏离此垂线大于1mm。Giang等采用的基底动脉弯曲的MＲI诊断标准，根据基底动脉横向弯曲的位移分为3级，2级及以上为基底动脉中、重度弯曲。1 级是基底动脉位于中线或可疑中线; 2级为基底动脉弯曲明显偏向一侧; 3级是基底动脉弯曲达到脑桥脑角。基底动脉的弯曲类型分为: C 形、J 形、S 形、对角线形、无变形或笔直型。现在多数研究证实，优势侧椎动脉方向与基底动脉弯曲方向相反；中及重度基底动脉弯曲的唯一独立危险因素是椎动脉管径差值大小。桥脑梗死一般发生在基底动脉弯曲的对侧，基底动脉弯曲常引起脑桥穿支动脉受牵拉，导致梗死的发生；小脑后下动脉供血区的梗死常发生在VAD对侧。有一项关于椎动脉优势及后循环梗死部位的研究中，89.7%(35/39)的患者优势侧椎动脉与基底动脉弯曲方向相反。77.8% (7/9) 的小脑后下动脉区域梗死发生在椎动脉非优势侧；75.0% (12/16)的基底动脉区域梗死位于椎动脉优势侧。还有研究表明，小脑上动脉及小脑前下动脉闭塞引起的小脑梗死在左侧更为常见，小脑后下动脉闭塞引起的梗死 在右侧更为常见。这种方向相关性可通过下述血液动力学机制来解释。

  2.2 椎动脉优势参与基底动脉弯曲的机制  非优势侧的椎动脉重塑能力下降，根据伯努利原理，小管径的血管因受到更大的压强更容易塌陷，非优势侧椎动脉因入颅的血流减少容易引起同侧小脑后下动脉区域梗死。由不对称的椎动脉汇合成的基底动脉向优势侧椎动脉相反方向弯曲；长期不对称的椎动脉血流会引起基底动脉进一步弯曲。Ngo开展的一项回顾性研究证实: VAD患者10y后的基底动脉弯曲度比无VAD的患者更为明显。

   根据肃泊叶定律，流速与血管半径的四次方成反比，血管的半径是流速最重要决定因素。压力和流速被普遍认为是血管形态改变和功能适应性变化的潜在刺激。血流动力学改变对血管壁的影响，包括了口径和管壁厚度的变化。Hong的研究证实来自双侧血管的不均匀血流是导致基底动脉弯曲的重要血流动力学因素。它也是后循环缺血事件发生过程中的潜在决定因素。

    低管壁剪切应力( wall shear stress，WSS)使弯曲的基底动脉内壁易于形成血栓。WSS是作用于动脉壁的机械力，是影响动脉粥样硬化进展及血管重塑的局部因素；动脉粥样硬化斑块倾向于在复杂血流模式，或管壁切应力(WSS)低或易变的局灶区域( 如血管分叉，弯曲和交界处)进展。Chatzizisis 等认为低管壁剪切应力对于血管内皮细胞具有连续的机械效应，导致血管壁内皮细胞的损伤产生大量细胞因子，在多种酶的作用下形成栓子。血液流动时，由于血流方向的改变，优势血管流进的血液撞击分叉脊处，会使分叉脊处形成一个高压强区，高压强可破坏内皮细胞，促进斑块形成。

   与颈内动脉系统相比，椎基底动脉系统具有较少的交感神经，导致对动脉壁的营养支持较少，这使后循环在受到压力和血流增加的情况下更容易发生结构或形态变形。随着年龄的增长，血管平滑肌细胞会发生功能变化，从而改变血管壁的正常结构，使其易于进行形态重塑，以最大程度地减少其对动脉壁的影响。

3、椎动脉优势与后循环缺血

   当前的研究描述了椎动脉优势和多种疾病的关系，如前庭神经元炎、眩晕、偏头痛和椎动脉夹层，椎动脉-小脑后下动脉动脉瘤，面肌痉挛; 其中VAD与(posterior circulation ischemia，PCI)的关联已被多地研究人员证实。后循环缺血(PCI)是由多种因素引起的椎基底动脉系统的缺血性改变，包括后循环短暂性脑缺血发作(TIA)和后循环脑梗死，在所有缺血性脑血管病中约占20%，后循环缺血患者被误诊的频率是前循环缺血事件的两倍，PCI与前循环缺血事件相比，具有病情重、致残率和病死率高等特点。临床上针对减少后循环水肿和神经保护的治疗方法较少。实际上大多数前循环卒中的治疗方法通常用于后循环，并没有充分研究其利弊。前后循环之间存在多个神经血管差异，需要更多的相关研究来完善PCI的临床治疗。Zhu，W等的研究提示VAD及基底动脉弯曲患者的PCI的总发病率明显高于对照组; 如前所述，弯曲的血管会加剧动脉粥样硬化，从而引起血管的狭窄，闭塞及一系列病理改变。在健康的人体中，血液的代偿机制发挥作用，可不表现出临床症状。人体的代偿能力随年龄的增长下降，脑缺血的症状会不同程度地显现出来。

4、结语

综上所述，VAD在基底动脉弯曲和后循环缺血的形成过程中起到重要作用。VAD发生时，椎基底动脉连接处的血流动力学变化促使斑块形成，小动脉闭塞及炎性因子释放，参与血栓的形成。VAD形成机制的诸多推断尚未形成共识，仍需进一步研究。目前急需统一相关定义，厘清VAD与VAH概念边界，在临床中选用可靠且敏感的实践标准，以达到将诊断VAD的诊断与后循环缺血事件发生联系起来，进一步指导临床的目的。