腦血管的基本生理和病理基礎 — 佟小光

佟小光 南開大學附屬環湖醫院神經外科

天津市神經外科研究所 顯微神經外科實驗室

腦血管的基本生理和病理基礎

Chapters1

腦血管是人體最複雜、最堅韌、最大的器官，其總面積超越皮膚；其病理生理學變化遠沒有研究清楚。

1.腦?管的結構特點：

以往人們對血管壁的研究少於對血液本身的研究，因為血液本身與血管壁是相互作用的。其中淋巴細胞和體液免疫對血管壁的維護非常重要；

根據2015年年Gray』s Anatomy的論述，血管整體上分為三部分：外膜、內外彈力層之間的基質結構、內皮及內皮下結構；所以，過去講的血管分幾層的概念已經過時，現在更強調根據功能去研究結構。

外膜和中層已經明確的存在：神經纖維、滋養動脈、滋養靜脈和淋巴管；存在這些結構意味著外膜和中層已經是獨立新陳代謝的結構；外膜和中膜主要是維持血管的彈力和滋養內層，所以整個血管是一體的，外膜和中膜的硬化和斷裂，直接影響內層的結構。

顱內血管由於顱骨的保護和獨特的腦脊液和蛛?網膜下腔結構，外膜和中膜都比較薄弱， 但可以保證高流量供血，而且不容易受外界影響；與全身其它部位血管比較，容易受損後出血和發生顱內動脈瘤。高血壓容易損傷血管的中層，一旦中層出現斷裂、變薄，直接影響整個血管的營養和堅固程度，所以高血壓一直被認為是腦卒中的首要因素之一。

外膜和中層內存在微小的動脈、靜脈和淋巴，說明顱內微循環和神經調控的作用，微循環的代謝變化直接影響著血管質地。淋巴系統的存在說明了免疫的作用；免疫系統出問題一定會波及到腦血管的論述是有道理的。所以，對於年輕患者，尤其要注意免疫系統疾患對於腦血管的影響，有時即使各項免疫檢驗指標正常，但仍難以完全排除免疫系統損傷引起的腦血管變化。低齡患者的顱內支架植入後閉塞率很高的原因，可能與免疫因素有關。血管的中層和外層存在神經纖維，說明血管的神經調控問題非常重要，交感和副交感神經系統，即所謂內環境的穩定的標誌就是血壓和呼吸的平穩。

所以，對於所有的血管能夠根據功能分成三部分，但具體的結構差異很大。顳淺動脈就是外周的肌性動脈，存在明確的三層關係和滋養血管，在手術中經常發現：顳淺動脈分層， 內膜粗糙，在處理這樣的吻合時已定要保持全層的對位縫合，否則，遠期會出現吻合口的動脈瘤；如果動脈的滋養血管消失，顳淺動脈的分層消失，動脈變薄，此時內皮已經明顯損傷， 吻合前一定檢查該動脈是否有足夠的血流，同時術中注意內層的對位縫合，因為內皮消失後，非常容易形成吻合口血栓，即使術前的抗血小板準備足夠，也很難避免術後閉塞；如果動脈硬化變薄嚴重，血流量減少，建議放棄。

2.微循環的重要性：

微循環是整個全身代謝的整體表現，微循環的好壞關係到血管壁的滋養和維護。

2015版Gray』s Anatomy對於腦血管的描述（翻譯無刪改）：

腦動脈的主要分支位於蛛網膜下腔，分布於腦的表面最外層薄層腦膜細（meningealcell);通常是一層，相鄰的腦膜細胞通過橋粒（desmosome)或腔隙（gapjunction)連接；這些動脈有平滑肌層和明顯的彈力層；腦表面的靜脈壁很薄；表面的平滑肌層經常不不連續。其表面也有單層的腦膜細胞（meningeal cell)。隨著動脈進入軟腦膜下，進入腦組織，失去彈力層，腦皮層和白質只含有小動脈、小靜脈和毛細血管。唯一的例外是基底節的粗大的穿通動脈，許多小動脈保留了彈力層和後的平滑肌間質。隨著年齡的增?，血管旁間隙逐漸擴展；皮層和白質內的小動脈、小靜脈很容易分清，因為小動脈包繞平滑肌，而靜脈腔大?壁薄。

腦的毛細血管就是血腦屏障的所在，內皮細胞靠緊密聯結（tight junction)緻密排列;內皮細胞漿內含有胞飲小囊（pinocytotic vesicles); 細胞被基底膜包繞，基底膜（basallamina)由內皮細胞和膠質細胞融合而成。周細胞（pericyte)被基底膜完全包繞，出現在毛細血管的全層。

血管周圍巨噬細胞（Macrophage)附著在毛細血管外壁和其它血管的間隙。這些細胞在外形上與皮層小膠質細胞（parenchymal microglia)有明顯的區別，但這些巨噬細胞仍然是單核細胞起源的。一薄層腦膜細胞（meningeal cell)來源於軟腦膜圍繞著小動脈，到在毛細血管水平消失；

由上所述，腦動脈的中層很薄，小動脈和毛細?血管有腦膜來源的外膜和基底膜，與巨噬細胞與其關係密切。

3.Willis環- 腦血流獨特的供血方式：

腦血流由雙側頸內動脈和椎動脈輸送進入顱內，第一步就是減輕血流的衝擊力量，為此在頸動脈分叉部位專門設有壓力感受器，反饋調節血壓和心率；海綿竇就像三峽一樣，降低血流壓力，靠層流和搏動將血流內的障礙物貼壁、沉澱；海綿竇是個三維的螺旋結構，將搏動、壓力很高的血流，變成平緩、穩定的腦血流；所以海綿竇段頸內動脈經常出現巨大的動脈瘤，長期的搏動性衝擊，使動脈瘤不斷變大；隨著海綿竇動脈瘤體積的變大，供給顱內的血流壓力逐漸減低，有利於側枝代償的發展；所以，Sekhar曾經說過：「體積超過3厘米的巨大海綿竇段動脈瘤，只要患者沒有缺血癥狀，都可以直接閉塞」；還有部分人群，海綿竇內頸內動脈很短、而且曲度很低，減壓的作用不不明顯，大量搏動性的血流直接進入顱內，造成頸內動脈眼動脈段附近的各種動脈瘤；大家在做DSA腦?血管造影時，稍加留意，就可以發現這些解剖特點，可以通過密網支架等在薄弱處（膨出部位）減少血流的衝擊。

椎動脈也是一樣需要經過彎曲的V3段進入顱內，最原始的椎基底動脈在非直立行走的其它哺乳動物體內，壓力很低；由於人直立行走，需要更高壓力和流量的供血，所以，椎基底的夾層動脈瘤發生率很高。

Willis 環是進化的奇蹟，從頸動脈系統、椎基底動脈系統進入的血流，圍繞海綿竇形成了一個類似的環路，這個環路的解剖差異是判斷患者預後的重要指標。可以想像：大量的血液進?willis環後，血流通過細小的穿通動脈向深部供血，部分血流通過大腦前、中、後動脈 向皮層供血。這是一套垂直的壓力體系，深部的灰質核團需要大量的供血，在大腦的進化過程中，這些灰質核團與內囊等重要結構保留了類似於體動脈的血管壁結構，優勢在於肌性動脈高壓力供血；缺點在於容易受高血壓影響出現管壁的硬化、出現狹窄閉塞（腔隙性梗死） 和出血。這些深穿支維持著自己獨特的走行方式，一旦改變血管走形或逆向血流時，經常出現血流不暢。所以大腦中動脈M1的動脈瘤、頸內動脈分叉部位的動脈瘤塑形時，可能容易保持遠端供血，但常出現基底節梗死；如果大腦中動脈M1巨大動脈瘤，阻斷M1起始部，即使遠端逆向搭橋血流足夠，也容易出現基底節梗死；深部核團的作用遠遠重要於大腦皮層，一旦出現血流不足，壓力減低，腦?血流優先保證深部核團供血；出現皮層分水嶺梗死；一旦分水嶺梗死伴發深部的局限的梗死，說明該側的整個大腦中動脈血流嚴重不足。

最好的bypass方式是在willis環層次上調整血流：把整個腦血流分為深部供血和皮層供血；如果willis發育好，側枝發達，完全可以閉塞動脈，不用bypass；如果深部供血可以代償，但皮層血流不足，可以選擇低流量bypass，目的只是補充些皮層血流；如果willis環發育很差，深部供血沒有保證，皮層缺血很嚴重，必須採取高流量bypass，高流量不僅是供血範圍，更重要的是壓力，這個壓力是壓力差，首先是缺?血嚴重，壓力很低，其次才是高流bypass；很多高流量bypass只是片狀的皮層支顯影，而未見向willis環的延伸，這樣的高流量通常可以被雙顳淺動脈動脈bypass取代；現在的MRA與CTA可以觀察整個willis環的全貌，與DSA相互補充，可以更合理地選擇bypass方式；腦?血管bypass的目的不是冒險追求所謂的「治癒」，而是保證安全和血供。

在複合手術時代，bypass?方式更加微創和精確，而不是千篇一律追求難度；近年來， 我們逐漸地減少了很多高流量bypass，越來越充分地利用willis環代償，減少了手術併發症，加深了對缺血性腦血管病外科治療的理解。

在腦血管bypass技術發展過程中，對willis環理解和研究的越仔細，對深淺部血流分析的越準確，bypass的方式和效果才能越理想。我們不能過分迷信所謂的腦灌注檢測結果，

?而是充分結合患者的癥狀、MRI影像、MRA及CTA腦?血流全貌、DSA分導造影（時相）、最後結合一些腦灌注檢查，做出合理的決定。

小結：

1.對於血管來說，顱內外搭橋的血管斷層有明顯的不同，但在內皮水平是一致的；如果二者的厚薄不同，盡量保持內皮的對位；因為沒有滋養血管，盡量全層縫合緊密，不留下缺口和薄弱點。

2.由於顱內的動脈的獨特結構，中層薄弱，受神經調控作用?，術後血壓控制非常重要。基底節區動脈動脈硬化後，彈力層變薄，缺乏滋養，容易出血和閉塞。

3.抗血小板藥物作用有限；阿司匹林不但抗血小板，而且維護免疫系統；

4.在做各種bypass手術之前，必須仔細分析腦血流的現狀、深部與皮層供血的差異、明確代償血流的來源，根據需要決定手術方式。