【爱儿小醉】经颅多普勒对主动脉弓手术前Willis环的功能评价

引言

顺行选择性脑灌注 (antegrade selective cerebral perfusion, ASCP) 结合全身中低温已成为主动脉弓手术中脑保护的常规方法。最近的一项欧洲调查显示，约三分之二的中心倾向于采用双侧ASCP (bi-ASCP) 技术，三分之一的中心则采用单侧脑灌注 (u-ASCP)。u-ASCP需依赖于从右到左和/或从后到前的充足侧支进行脑灌注。然而，Willis环在超过一半的人群中是不完整的，此类人在u-ASCP期间面临着脑卒中的风险。因此，究竟能不能采用u-ASCP技术存在争议。

本文给将介绍2019年1月，发表于《The Journal of thoracic and cardiovascular surgery》杂志的题为“A functional assessment of the circle of Willis before aortic

arch surgery using transcranial Doppler”的文章。作者使用多普勒超声对2005年至2015年行主动脉弓手术病人的Willis环进行功能解剖研究，并将单侧顺行选择性脑灌注分为“安全”、“较安全”或“不安全”三类。试图在术前识别出必需行bi-ASCP灌注的Willis环解剖缺陷患者，降低术中脑缺血的风险。

研究设计

这是一项单中心回顾性观察研究，共纳入2005年1月至2015年6月之间接受主动脉弓手术的 1119例患者。其中，1033例（92%）采用ASCP技术，86例（8%）采用深低温停循环。排除所有采用ASCP技术的非择期手术病例，共636名择期行主动脉弓手术的患者接受了颈动脉和椎动脉多普勒超声检查，同时将经颅多普勒 (transcranial Doppler, TCD) 测量纳入术前常规检查项目。

Willis环功能评估

作为术前常规检查的一部分，使用超声对双侧颈总动脉、颈内、颈外动脉和双侧椎动脉（L9-3探头，IU22超声系统，飞利浦，埃因霍温，荷兰）进行评估，并采用TCD（S5-1探头，IU22超声系统，飞利浦）进行测量。如果未发现颈总动脉中段动脉粥样硬化性疾病或夹层，则压迫颈动脉几个心动周期，以评估Willis环的侧支功能。当同侧耳垂的体积脉搏波信号减弱，则认为颈动脉压迫有效。椎动脉为正常、闭塞或当绝对直径 < 2 mm或小于对侧椎动脉直径的50% 时，被归类为发育不良。

大脑中动脉、大脑前动脉（A1）和大脑后动脉（P1和P2）经同侧或对侧（如有必要）颞骨窗检测，椎动脉和基底动脉经枕窗检测。压迫同侧颈动脉，通过测量大脑后动脉（P1）的峰值收缩速度（peak systolic velocity, PSV）评估后交通动脉（posterior communicating artery, PCoA）的侧支灌注。随后压迫对侧颈动脉，通过测量A1的PSV评估前交通动脉（anterior communicating artery, ACoA）的侧支灌注：PSV增加 > 20%，认为血管侧支灌注正常；PSV增加 < 20%，认为侧支灌注中等；PSV无变化，认为缺乏侧枝灌注。交通动脉的侧支灌注中等或缺失（即PSV增加 <20%）归为“功能障碍”。P1缺失归为“胚胎型变异”（即同侧颈内动脉经PCoA注入大脑后动脉）。

功能分类

右侧u-ASCP时，右颈内动脉和右椎动脉直接灌注，而左侧大脑半球的灌注可能受阻。假设侧支灌注充足，只要侧支血流不需要到达左大脑中动脉以外的血管，则右侧u-ASCP是安全的，原理如图所示。安全的功能性变异例子是单纯左后交通动脉功能障碍。在这型变异中，左侧A1和左大脑中动脉可以通过前交通动脉进行灌注，左侧大脑后动脉可以通过右侧椎动脉和基底动脉灌注。注意侧支血流不会到达左大脑中动脉以外的血管。如果右侧u-ASCP时，脑区与Willis环依赖的侧支灌注中分离，则功能性变异被归类为不安全。如果从右到左的后到前侧支灌注必须到达左侧中动脉以外的血管，则认为右u-ASCP中等安全。例如，在左侧胚胎型变异（左侧P1段发育不良）中，灌注左侧大脑后动脉（P2）的侧支血流必须来自右颈动脉，经由右A1、ACoA、左A1和左侧PCoA，从而向下到达左大脑中动脉。当右侧椎动脉功能障碍，合并双侧PCoA功能障碍或合并胚胎型变异时，bi-ASCP被认为是不安全的。这两型变异都会使后部区域与依赖Willis环的侧支循环隔离开来。在这些假设的基础上，作者提出一种“红绿灯”算法：将u-ASCP的不同功能解剖变异分类为安全（绿灯）、中度安全（黄灯）和不安全（红灯）。

手术方式

所有患者均采用胸骨正中入路手术。肝素化后，大部分患者在升主动脉或股动脉置入动脉插管，右心房置入静脉插管后进行体外循环。待患者鼻咽和核心温度降至25oC，停搏并打开主动脉。当患者处于Trendelenburg体位时，将两根15Fr冠状静脉窦灌注导管逆行插入无名和左颈总动脉的开口处。夹闭左锁骨下动脉，避免同侧椎动脉窃血现象。以10 ml/kg/min 的速率开始脑灌注，并调整将右桡动脉压维持在40~70 mmHg。

结果

研究纳入636名ASCP下择期行主动脉弓手术的患者，术前常规颈动脉和椎动脉超声检查，并进行TCD测量。其中，132例 (21%) 颞窗无法透声评估颅内大血管，95例 (15%) 不能耐受颈总动脉压迫，18例 (3%) 罹患颈动脉疾病未行颈动脉压迫。使用TCD对最终入组391名患者 (61%) 的Willis环进行完整的功能评估。患者平均年龄62岁，男性占61% (237人)。

Willis环的功能解剖学

拥有功能完整Willis环的患者仅占27% (107/391)。常见的功能变异分别是左和右后交通动脉功能障碍（17%，65/391），左侧PCoA功能障碍（13%，50/391），以及右侧PCoA功能障碍（10%，41/391）。

功能变异分类

对于右侧u-ASCP，研究者将功能变异分为安全 (绿色)、中等安全 (黄色) 或不安全 (红色)。

安全的u-ASCP功能变异

72% 的患者功能解剖对右侧u-ASCP是安全的，其中27% (107/391) 功能完全，10% (41/391) 右前交通动脉功能障碍，13% (50/391) 左前交通动脉功能障碍，17% (65/391) 双侧后交通动脉功能障碍。3% (11/391) 的患者发现右侧胚胎型变异，包括右侧P1节段发育不全。这种变异的右侧后交通动脉提供右侧后方区域。左侧PCoA功能障碍合并右侧胚胎型变异 (即右侧P1节段发育不全) 的发生率为2% (7/391)。

结论

大部分主动脉弓手术患者 (61%) 在术前使用TCD评估Willis环的完整功能是可行的。测量结果显示，右侧u-ASCP期间的灌注不良风险 (28%) 显著高于bi-ASCP (<1%)。因此，术前在Willis环功能不明的情况下，bi-ASCP比u-ASCP更有利于预防术中脑损伤。

作者认为，只有在了解Willis环功能解剖安全的情况下，通过右锁骨下插管使用u-ASCP，而在情况不明时使用bi-ASCP，可能会降低主动脉弓手术中神经系统损伤的风险，理论上应该能减少血管操作损伤引起的脑卒中。

“爱儿小醉”点评   主动脉弓重建术的患者术后发生永久和暂时性神经损伤分别高达7% 和9%，术中如何做好脑保护仍存在争议。目前脑保护的选择是采用深低温，或辅以选择性脑灌注。自从Kazui及其同事提出bi-ASCP技术以来，多达三分之二的欧洲同行采用了这项技术，但对于是否有必要采用双侧灌注仍缺乏共识。作者旨在术前进行全面的脑血管和willis环的解剖评估，在侧支循环被认为是安全的情况下可使用u-ASCP。仅在必要时使用bi-ASCP，不仅确保了术中脑灌注，还可减少血管吻合操作，从而降低潜在的血管损伤栓塞造成的脑卒中。   

孙莉萍   黄悦  

编译自：

Smith T, Jafrancesco G, Surace G, et al. A functional assessment of the circle of Willis before aortic arch surgery using transcranial Doppler. J Thorac Cardiovasc Surg. 2019 Nov;158(5):1298-1304. 

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