Willis环后部结构变异、椎动脉发育不良的流行病学及相互关系研究进展

Willis环后部结构变异、椎动脉发育不良的
流行病学及相互关系研究进展
周前鹏1，拜承萍2
1青海大学研究生院，青海西宁810000；2青海大学附属医院
摘要：在Willis环结构变异中，Willis环后部结构的变异率较高，其中以胚胎型大脑后动脉比较常见，常合并椎动脉发育不良出现，且出现在同侧的概率较高。

椎动脉发育不良在人群中的发生率较高，在右侧的发生率较左侧高；大部分的椎动脉发育不良不出现临床症状，但合并有Willis环后部异常结构时后循环卒中的风险增加。

关键词：Willis环；Willis环结构变异；椎动脉发育不良；流行病学
doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2021.03.027
中图分类号：R725.4文献标志码：A文章编号：1002-266X（2021）03-0107-04
颅内血流供应的血管分成两部分：颈内动脉系统和椎基底动脉系统，二者相互连接形成大脑动脉环，又称Willis环。

Willis环是颅内最重要的侧支循环通路。

在维持颅内稳定血流和灌注压方面起至关重要作用［1］。

在临床影像学报告中，经常见到后交通动脉开放、胚胎型大脑后动脉的报告，但是目前
Willis结构异常对脑循环和神经症状的影响还不够重视，大部分认为其为正常变异。

BAHMAN等［2］的一项横断面研究，运用头颅MRA技术对525例健康人群的Willis环进行研究，发现仅有20.9%的人群存在完整的Willis环。

Willis环结构变异主要表现为后交通动脉存在、后交通动脉的缺如或发育不良和胚胎型Willis环。

Willis环的解剖和通畅为缺血性中风的保护因素［3］，相关研究［4］显示，在13例后循环缺血患者中，Willis环后部结构异常的发生率为100%，并且全都伴有椎基底动脉发育不良，该研究表明Willis环后部结构异常合并椎动脉发育不良时易发生后循环的缺血事件。

目前国内对Willis环结构异常合并椎动脉发育不良共存的研究较少且国际上对Willis环后部结构变异与椎基底动脉的发育异常之间的因果关系仍不清楚，但近年也取得了一些研究成果，现就Willis环后部结构变异、椎动脉发育不良的流行病学及二者关系的研究进展作以下综述。

1Willis环后部结构变异的流行病学Willis环又被称为大脑动脉环，是颅内血管的初级侧支循环［5］，由两侧的大脑前动脉（ACA）的起始段（A1段）、前交通动脉（AcoA）、两侧颈内动脉（ICA）末端、两侧后交通动脉（PcoA）、两侧大脑后动脉（PCA）起始段（P1段）组成［6］。

颈内动脉及其分支血管供应大脑前部分组织的血供，称为前循环；椎基底动脉及其分支供应大脑后部分的血供，称之为后循环［7］。

在正常生理情况下，动脉环前后循环的压力相等，所以两个系统的血液几乎不会混合，当某一系统出现阻塞性疾病时，血液可通过Willis环从压力高的一侧流向压力低的一侧，从而在一定程度上重新分配颅内的血液，使血管阻塞侧的脑组织得到相应的血液代偿。

自从Sir Thomas Willis于1664年首次描述了这个圆圈以来，Willis环已经被广泛研究［8］。

Willis环的变异率较高。

ZANINOVICH等［9］对834例患者的头颅CTA进行回顾性分析，结果表明仅约37.1%的患者存在完整的Willis环，且发现Willis环的完整性与性别和年龄相关，完整的Willis环在女性中多见，随年龄的增加，Willis环的完整性随之降低。

MUKHERJEE等［10］研究显示，40%的人群有完整的Willis环解剖结构。

JAMES等［11］进行的一项前瞻性研究结果显示，50岁以上的人群中约56%的人群为不完整的Willis环。

相比国外人群的研究，国内人群Willis环的变异率较高。

ZAKI等［12］对100例埃及人进行头颅MRA检查，研究Willis环组成血管的变异类型，将Willis环分成完整、部分完整、不完整，前后循环的血管显影正常且直径≥0.8mm，即定义为完整的Willis环；前、后循环中只有一个是完整的通路则定义为部分完整Willis环；前后循环中都有缺损的血管则定义为不完整型Willis环，该研究结果显示，部分完整和不完整的Willis环分别占38%和
通信作者：拜承萍（E-mail：0101kobe@
）开放科学（资源服务）
标识码（OSID）
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34%（总的患病率为72%），在不完整Willis环中前、后不完整分别占比为34%和62%，且在后循环变异类型中后交通动脉的变异率较高，并认为Willis环的变异类型跟种族人群相关。

在Willis环后部的评估中，Willis环后部结构变异类型根据血管直径的大小可分为后交通动脉的缺失或发育不良、胚胎型大脑后动脉；根据后交通动脉与同侧大脑后动脉P1段的直径大小又可将后交通动脉发育不良分为胚胎型（P1直径<PcoA直径）、过渡型（P1直径＝PcoA直径）、成年型（P1直径>PcoA 直径）［7］。

目前对血管发育不良的直径定义仍存在有争议，VIRGINIJA等［13］将Willis环中的构成血管< 0.8mm时定义为发育不良；LI等［8，14］将Willis环中直径<1mm的血管时定义为发育不良。

VIRGINIJA 等［13］将Willis环后部分为后交通动脉存在、后交通动脉缺失或发育不良和胚胎型大脑后动脉。

LI等［8］对170例中国人群进行的研究将Willis环中的血管直径<1mm时定义为发育不良，并将Willis环后部结构分为10类：正常成年型后圈；过渡型；单侧胚胎型大脑后动脉（FTP）；双侧胚胎型大脑后动脉（FTP）；双侧后交通动脉缺失；双侧PcomA发育不良；单侧PcomA缺失；单侧PcomA发育不全；完全FTP；一种新型的变异：PCoA与PCA不相通，同时供应PCA交通后段。

ZAKI等［12］将血管直径<0.8mm 定义为发育不良，并将Willis环后部分结构分成如下几类：双侧后交通动脉存在；单侧胚胎型大脑后动脉；双侧胚胎型大脑后动脉；一侧后交通动脉存在；双侧后交通动脉缺失或发育不良；一侧胚胎型大脑后动脉合并P1段缺失或发育不良；一侧胚胎型大脑后动脉和P1段缺失或发育不良合并对侧后交通动脉缺失或发育不良；一侧胚胎型大脑后动脉和P1段缺失或发育不良合并对侧后交通动脉缺失或发育不良；双侧胚胎型大脑后动脉和P1段缺失或发育不良；双侧胚胎型大脑后动脉合并其中一侧大脑后动脉缺失或发育不良。

2椎动脉发育不良的流行病学
椎动脉左右各一，都起源于锁骨下动脉，经过颈椎椎体侧方第6至第1横突孔，穿过枕骨大孔入颅，双侧椎动脉在延髓和脑桥的交界处汇合成基底动脉。

椎动脉通常分为4段，V1段（骨外段）：锁骨下动脉上方至C6横突孔；V2段（椎间孔段）：第6颈椎横突至第2颈椎横突之间，并呈倒“L”形通过；V3段（脊椎外段）：第2颈椎横突孔到穿破硬膜处；V4段（硬膜内段）：经过枕骨大孔，然后在斜坡下部后方走向内上，双侧椎动脉在脑桥与延髓交界处或其附近汇合，形成基底动脉（BA）。

椎动脉主要的供血范围是小脑、中脑、脑桥、延髓等小脑幕下结构［15］。

正常两侧椎动脉的直径大小不一，直径3～5cm［16］。

在正常人群中，仅25%的人群存在双侧椎动脉直径相等，约50%的人群表现为双侧椎动脉管径不相等，其中大部分表现为左侧椎动脉直径大于右侧椎动脉直径，称为左侧优势动脉［17］。

少数则表现为椎动脉发育不良。

椎动脉的管径个体差异较大，大部分人两侧椎动脉管径不对称，管径相对较大的一侧称为优势侧动脉。

既往研究通过尸检及血管造影等方法发现，椎动脉发育不良的发生率在2%～6%［18］。

随着影像学技术的不断改进，椎动脉发育不良的诊断率不断上升，目前认为椎动脉发育不良的检出率在2%～
58.3%［15，19-21］。

GAIGALAITE等［21］对367例TIA或PCS患者和742例正常人群中椎动脉发育不良的关系，结果显示试验组椎动脉发育不良的发生率高达58.3%，对照组中椎动脉发育不良的发生率为31.3%，大部分的椎动脉发育不良出现在右侧，且女性比男性多见。

THIERFELDER等［22］对934例疑似中风的患者进行头颅CTA检查，其中15.6%的患者存在椎动脉发育不良，66.1%的椎动脉发育不良发生在右侧，33.9%的椎动脉发育不良发生在左侧。

PEI等［23］对187例疑似为中风的患者进行头颅MRA 检查，结果显示其中有33.1%的患者表现为椎动脉发育不良，且高达80.7%的椎动脉发育不良发生在右侧。

椎动脉发育不良的检出率差异性较大，主要是由于目前对椎动脉发育不良没有达成统一的定义。

随着影像学设备的不断更新，使用不同的影像学工具检查椎动脉具有不同的诊断标准，故临床上暂无统一的椎动脉发育不良的诊断标准［23-25］。

HYC 等［19］通过经颅多普勒超声将椎动脉发育不良定义为V2段直径≤2.2mm或椎动脉的流速≤30mL/min。

THIERFELDER等［22］通过CTA诊断椎动脉发育不良，将椎动脉发育不良定义为V4段直径≤2.0mm，而且伴随着V1～V4段椎动脉不对称比≤1∶1.7。

YANG等［26］通过头颅DSA对235例脑卒中年轻患者进行研究，将椎动脉发育不良定义为在DSA下椎动脉直径<2.0mm，或椎动脉远端缺如。

MITSUMURA 等［27］通过颈部超声检查将椎动脉发育不良定义为符合以下三个诊断标准之一：椎动脉直径≤2.5mm；椎动脉直径≤3.0且双侧不对称比例>1∶1.7；椎动脉直径≤3.0mm、收缩期峰值速度小于40cm/s，且阻力指数大于0.75。

SAUER等［28］通过多普勒超声将椎动
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脉发育不良定义为管腔直径≤2.5mm，或双侧直径差异>1∶1.7。

SATO等［29］通过超声检查椎动脉，将椎动脉发育不良定义为椎动脉血流流速≤40mL/min。

3Willis环后部结构异常与椎动脉发育不良的关系3.1Willis环后部结构异常者易出现椎动脉发育不良LOCHNER等［4］关于后循环梗死与胚胎型大脑后动脉关系的研究显示，13例后循环梗死患者均有胚胎型大脑后动脉，且同时伴有椎基底动脉的发育不良，表明Willis环后部异常结构与椎基底动脉发育不良之间存在相关性。

研究［30］报道，有胚胎型Willis环结构患者的基底动脉比没有胚胎型Willis 环结构患者的直径小，在有胚胎型Willis环的个体中，椎基底动脉的直径可减少18%。

THIERFELDER等［22］将934例疑似中风的患者分成椎动脉正常组和椎动脉发育不良组，并分别进行头颅CTP检查，结果显示椎动脉发育不良组中，42.4%的患者表现为任何灌注图中PICA区域的低灌注。

在椎动脉正常组中，发现PICA区域相关区域低灌注的发生率为7.6%，P<0.01。

DELBRUTTO 等［31］通过双功能超声对1000例无脑血管病或明显颈动脉粥样硬化的健康受试者进行回顾性分析，结果显示椎动脉发育不良侧的血流阻力明显增加，椎动脉的血流体积不足（定义为椎动脉的净流量<100mL/min）发生在有椎动脉发育不良的个体比没有椎动脉发育不良的个体更频繁（22.1%对2.4%，P<0.001）。

但均未进一步对颅内血管进行研究。

相关研究［3］认为当后循环出现低灌注时，打破Willis环前后循环的压力平衡，Willis环可通过后交通动脉引流前循环血供为之代偿，故Willis环的变异为缺血性中风的保护因素。

LOCHNER等［4］认为，胚胎型大脑后动脉患者的前后循环的正常边界变得模糊不清，因此认为有胚胎型大脑后动脉的患者更加容易出现灌注不足，而且他们的研究表明椎动脉合并胚胎型Willis环可以增加后循环卒中事件发生的风险，Willis环作为初级侧支代偿，在急性脑卒中出现时起着重要的代偿作用，Willis环后部结构变异使得初级代偿失效，而且Willis环的变异使颈内动脉系统和椎基底动脉系统之间的脉络膜动脉不能发展，因为大脑中动脉和大脑后动脉都与颈内动脉系统相联系而不是椎基底动脉联系，可增加脑卒中事件发生的风险。

另有研究［32］报道，胚胎型Willis环能够打乱前后循环供血之间的平衡，增加缺血性脑血管病的发生率，一方面，出现胚胎型Wil‑lis环合并椎动脉发育不良时，同侧大脑后动脉P1段常缺如或发育不全，当同侧颈内动脉出现闭塞，椎基底动脉的血流很难直接到达大脑后动脉远端，前循环血流代偿减少容易出现大面积的脑梗死。

3.2椎动脉发育不良者易出现Willis环后部结构异常在胚胎的发育过程中，颈内动脉是颅内最先形成的动脉，而且供应原始大脑所需的血供［1333-36］。

随着脑干、小脑、枕叶的扩大增容，对血供的需求逐渐增加，颈内动脉的供血不能满足其需求，后循环随之开始发育，但在这个阶段后循环发育还不完全，它仍由起源于前循环的原始动脉网形成。

在椎动脉和基底动脉发育形成后，这些吻合支开始消退。

由于椎基底动脉的发育不良对后循环的供血不足，导致吻合支消退不完全，没有完全消退的吻合支就成了连接前后循环的异常血管。

最常见的异常吻合支类型是胚胎型大脑后动脉。

随着大脑的发育，成年型和胚胎型结构的频率随之增加，而过渡型结构的频率随之减少［13］。

相比正常直径的椎动脉，在存在有椎动脉发育不良时，为了满足同侧脑组织的生理需要以及维持前后循环的压力平衡，Willis环作为颅内的初级代偿血管可出现相应的变异更好地给大脑供血，以预防脑缺血发生，当代偿仍不能满足脑组织的需求时将会出现脑组织的梗死。

近年，学者们发现，随着椎动脉发育不良的程度增加，胚胎型大脑后动脉的发生率随之增加，且出现在同侧比较多见，而后交通动脉缺失或发育不良的比例减少。

通过双功能超声和CT灌注成像发现，椎动脉发育不良可导致后循环相关区域出现低灌注，胚胎型Willis环可通过前循环血流进行代偿可能有保护作用，当代偿不足时可增加脑卒中的风险。

YANG等［30］对306例椎动脉发育不良的人群和302例椎动脉发育正常人群进行比较，结果显示两组中Willis环后部结构异常的发生率分别为49.0%和17.5%，两者之间存在统计学差异。

VIRGINIJA 等［13］通过MRA对923例健康志愿者颅内Willis结构模式和椎动脉关系进行研究，结果发现，与正常椎动脉人群相比，椎动脉发育不良的人群发生Willis环变异的概率较大（28.8%vs13.5%），且发生在同侧比较多见；随着椎动脉狭窄程度的增加，发生胚胎型大脑后动脉的可能性相应增加，然而后交通动脉狭窄或缺失的发生率就下降，且椎动脉发育不良和胚胎型大脑后动脉经常出现在同侧。

综上所述，在Willis环结构变异中，Willis环后部结构的变异率较高，其中以胚胎型大脑后动脉比较常见，常合并椎动脉发育不良出现，且出现在同侧的概率较高。

椎动脉发育不良在人群中的发生率较高，椎动脉发育不良在右侧的发生率较左侧高；大部
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分的椎动脉发育不良不出现临床症状，但合并有Willis环后部异常结构时后循环卒中的风险增加。

目前尚未明确报道Willis环后部结构变异与椎动脉发育不良之间的关系，在椎动脉发育不良的前提下，Willis环后部结构异常对后循环卒中的影响机制仍不明确。

未来还需进一步、多中心、大样本的研究来阐述该机制，为临床上对后循环卒中的预防及治疗提供理论基础。

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新型冠状病毒病原学特征与致病机制
研究进展
高光俊1，穆廷杰1，马娟娟1，徐兴然2，徐杰3
1甘肃省临夏州人民医院，甘肃临夏731100；2西南大学药学院；3苏州大学第一附属医院
摘要：2019-nCoV新型冠状病毒是引起新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的病原。

2019-nCoV为RNA病毒，属于β冠状病毒属，进化关系上更接近蝙蝠来源的SARS样冠状病毒，蝙蝠可能是其宿主。

2019-nCoV在传播途径、临床特征等方面与其他引起人类严重疾病的SARS-CoV、MERS-CoV等冠状病毒具备高度的相似性，但2019-nCoV具有可供Furin蛋白酶切的位点和插入“CGGCGG”序列，导致其在传染性、变异性和适应性方面更强。

2019-nCoV通过冠状病毒最外层刺突糖蛋白（S蛋白）与人体血管紧张素转化酶2蛋白的结合侵犯肺泡上皮细胞。

SARS-CoV-2感染患者前期病症较轻，但后期有突然加重，甚至出现死亡，疾病的突发转变与炎症风暴相关。

关键词：冠状病毒；新型冠状病毒；病原学；致病机理
doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2021.03.028
中图分类号：R563.1文献标志码：A文章编号：1002-266X（2021）03-0111-04
自2019年12月底以来，从中国武汉等地区发现了多例“不明原因的病毒性肺炎”病例，此后包括中国在内的多个国家出现并呈现出全球爆发流行的态势，为一种先前尚未发现的冠状病毒株系所致的急性呼吸道传染病［1-2］。

此后，世界卫生组织（WHO）将其命名为2019新型冠状病毒（2019-nCoV），由此感染的肺炎命名为“COVID-19”，国际病毒分类委员会将该病毒命名为“SARS-CoV-2”。

由于这种新型冠状病毒高致病能力和传染特性，我们国家迅速将其纳入法定传染病乙类，采取甲类传染病进行防控管理。

2019-nCoV所致的突发疫情给全球公共卫生安全带来了严重的挑战和威胁，引发了全球的高度关注。

目前尚没有特效治疗药物与安全有效性疫苗。

系统深入了解2019-nCoV新型冠状病毒的相关病原学特征与致病机制对于COVID-19防治具有重要意义，近期有关此方面的研究取得了不少成果，现将2019-nCoV的病原学特征及致病机理等研究进展作一综述。

12019-nCoV起源与生物进化
早期武汉地区感染患者病毒基因组学研究发现，2019-nCoV与β冠状病毒相匹配，与MERS-CoV
通信作者：徐杰（E-mail：xuj2007@）
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（收稿日期：2020-10-13）
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