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脑血管的基本生理和病理基础 — 佟小光

2018-05-21  whendr


佟小光   南开大学附属环湖医院神经外科

天津市神经外科研究所   显微神经外科实验室

脑血管的基本生理和病理基础

Chapters1

脑血管是人体最复杂、最坚韧、最大的器官,其总面积超越皮肤;其病理生理学变化远没有研究清楚。

1.脑⾎管的结构特点:

以往人们对血管壁的研究少于对血液本身的研究,因为血液本身与血管壁是相互作用的。其中淋巴细胞和体液免疫对血管壁的维护非常重要;

根据2015年年Gray’s Anatomy的论述,血管整体上分为三部分:外膜、内外弹力层之间的基质结构、内皮及内皮下结构;所以,过去讲的血管分几层的概念已经过时,现在更强调根据功能去研究结构。


外膜和中层已经明确的存在:神经纤维、滋养动脉、滋养静脉和淋巴管;存在这些结构意味着外膜和中层已经是独立新陈代谢的结构;外膜和中膜主要是维持血管的弹力和滋养内层,所以整个血管是一体的,外膜和中膜的硬化和断裂,直接影响内层的结构。


颅内血管由于颅骨的保护和独特的脑脊液和蛛⽹网膜下腔结构,外膜和中膜都比较薄弱, 但可以保证高流量供血,而且不容易受外界影响;与全身其它部位血管比较,容易受损后出血和发生颅内动脉瘤。高血压容易损伤血管的中层,一旦中层出现断裂、变薄,直接影响整个血管的营养和坚固程度,所以高血压一直被认为是脑卒中的首要因素之一。


外膜和中层内存在微小的动脉、静脉和淋巴,说明颅内微循环和神经调控的作用,微循环的代谢变化直接影响着血管质地。淋巴系统的存在说明了免疫的作用;免疫系统出问题一定会波及到脑血管的论述是有道理的。所以,对于年轻患者,尤其要注意免疫系统疾患对于脑血管的影响,有时即使各项免疫检验指标正常,但仍难以完全排除免疫系统损伤引起的脑血管变化。低龄患者的颅内支架植入后闭塞率很高的原因,可能与免疫因素有关。血管的中层和外层存在神经纤维,说明血管的神经调控问题非常重要,交感和副交感神经系统,即所谓内环境的稳定的标志就是血压和呼吸的平稳。


所以,对于所有的血管能够根据功能分成三部分,但具体的结构差异很大。颞浅动脉就是外周的肌性动脉,存在明确的三层关系和滋养血管,在手术中经常发现:颞浅动脉分层, 内膜粗糙,在处理这样的吻合时已定要保持全层的对位缝合,否则,远期会出现吻合口的动脉瘤;如果动脉的滋养血管消失,颞浅动脉的分层消失,动脉变薄,此时内皮已经明显损伤, 吻合前一定检查该动脉是否有足够的血流,同时术中注意内层的对位缝合,因为内皮消失后,非常容易形成吻合口血栓,即使术前的抗血小板准备足够,也很难避免术后闭塞;如果动脉硬化变薄严重,血流量减少,建议放弃。

2.微循环的重要性

微循环是整个全身代谢的整体表现,微循环的好坏关系到血管壁的滋养和维护。

2015版Gray’s Anatomy对于脑血管的描述(翻译无删改):


脑动脉的主要分支位于蛛网膜下腔,分布于脑的表面最外层薄层脑膜细(meningeal  cell);  通常是一层,相邻的脑膜细胞通过桥粒(desmosome)或腔隙(gapjunction)连接;这些动脉有平滑肌层和明显的弹力层;脑表面的静脉壁很薄;表面的平滑肌层经常不不连续。其表面也有单层的脑膜细胞(meningeal cell)。随着动脉进入软脑膜下,进入脑组织,失去弹力层,脑皮层和白质只含有小动脉、小静脉和毛细血管。唯一的例外是基底节的粗大的穿通动脉,许多小动脉保留了弹力层和后的平滑肌间质。随着年龄的增⻓,血管旁间隙逐渐扩展;皮层和白质内的小动脉、小静脉很容易分清,因为小动脉包绕平滑肌,而静脉腔大⽽壁薄。


脑的毛细血管就是血脑屏障的所在,内皮细胞靠紧密联结(tight junction)致密排列;内皮细胞浆内含有胞饮小囊(pinocytotic vesicles); 细胞被基底膜包绕,基底膜(basallamina)由内皮细胞和胶质细胞融合而成。周细胞(pericyte)被基底膜完全包绕,出现在毛细血管的全层。


血管周围巨噬细胞(Macrophage)附着在毛细血管外壁和其它血管的间隙。这些细胞在外形上与皮层小胶质细胞(parenchymal microglia)有明显的区别,但这些巨噬细胞仍然是单核细胞起源的。一薄层脑膜细胞(meningeal   cell)来源于软脑膜围绕着小动脉,到在毛细血管水平消失;

由上所述,脑动脉的中层很薄,小动脉和毛细⾎血管有脑膜来源的外膜和基底膜,与巨噬细胞与其关系密切。


3.Willis环- 脑血流独特的供血方式:

脑血流由双侧颈内动脉和椎动脉输送进入颅内,第一步就是减轻血流的冲击力量,为此在颈动脉分叉部位专门设有压力感受器,反馈调节血压和心率;海绵窦就像三峡一样,降低血流压力,靠层流和搏动将血流内的障碍物贴壁、沉淀;海绵窦是个三维的螺旋结构,将搏动、压力很高的血流,变成平缓、稳定的脑血流;所以海绵窦段颈内动脉经常出现巨大的动脉瘤,长期的搏动性冲击,使动脉瘤不断变大;随着海绵窦动脉瘤体积的变大,供给颅内的血流压力逐渐减低,有利于侧枝代偿的发展;所以,Sekhar曾经说过:“体积超过3厘米的巨大海绵窦段动脉瘤,只要患者没有缺血症状,都可以直接闭塞”;还有部分人群,海绵窦内颈内动脉很短、而且曲度很低,减压的作用不不明显,大量搏动性的血流直接进入颅内,造成颈内动脉眼动脉段附近的各种动脉瘤;大家在做DSA脑⾎血管造影时,稍加留意,就可以发现这些解剖特点,可以通过密网支架等在薄弱处(膨出部位)减少血流的冲击。


椎动脉也是一样需要经过弯曲的V3段进入颅内,最原始的椎基底动脉在非直立行走的其它哺乳动物体内,压力很低;由于人直立行走,需要更高压力和流量的供血,所以,椎基底的夹层动脉瘤发生率很高。


Willis 环是进化的奇迹,从颈动脉系统、椎基底动脉系统进入的血流,围绕海绵窦形成了一个类似的环路,这个环路的解剖差异是判断患者预后的重要指标。可以想像:大量的血液进⼊willis环后,血流通过细小的穿通动脉向深部供血,部分血流通过大脑前、中、后动脉 向皮层供血。这是一套垂直的压力体系,深部的灰质核团需要大量的供血,在大脑的进化过程中,这些灰质核团与内囊等重要结构保留了类似于体动脉的血管壁结构,优势在于肌性动脉高压力供血;缺点在于容易受高血压影响出现管壁的硬化、出现狭窄闭塞(腔隙性梗死) 和出血。这些深穿支维持着自己独特的走行方式,一旦改变血管走形或逆向血流时,经常出现血流不畅。所以大脑中动脉M1的动脉瘤、颈内动脉分叉部位的动脉瘤塑形时,可能容易保持远端供血,但常出现基底节梗死;如果大脑中动脉M1巨大动脉瘤,阻断M1起始部,即使远端逆向搭桥血流足够,也容易出现基底节梗死;深部核团的作用远远重要于大脑皮层,一旦出现血流不足,压力减低,脑⾎血流优先保证深部核团供血;出现皮层分水岭梗死;一旦分水岭梗死伴发深部的局限的梗死,说明该侧的整个大脑中动脉血流严重不足。


最好的bypass方式是在willis环层次上调整血流:把整个脑血流分为深部供血和皮层供血;如果willis发育好,侧枝发达,完全可以闭塞动脉,不用bypass;如果深部供血可以代偿,但皮层血流不足,可以选择低流量bypass,目的只是补充些皮层血流;如果willis环发育很差,深部供血没有保证,皮层缺血很严重,必须采取高流量bypass,高流量不仅是供血范围,更重要的是压力,这个压力是压力差,首先是缺⾎血严重,压力很低,其次才是高流bypass;很多高流量bypass只是片状的皮层支显影,而未见向willis环的延伸,这样的高流量通常可以被双颞浅动脉动脉bypass取代;现在的MRA与CTA可以观察整个willis环的全貌,与DSA相互补充,可以更合理地选择bypass方式;脑⾎血管bypass的目的不是冒险追求所谓的“治愈”,而是保证安全和血供。


在复合手术时代,bypass⽅方式更加微创和精确,而不是千篇一律追求难度;近年来, 我们逐渐地减少了很多高流量bypass,越来越充分地利用willis环代偿,减少了手术并发症,加深了对缺血性脑血管病外科治疗的理解。

在脑血管bypass技术发展过程中,对willis环理解和研究的越仔细,对深浅部血流分析的越准确,bypass的方式和效果才能越理想。我们不能过分迷信所谓的脑灌注检测结果,

⽽而是充分结合患者的症状、MRI影像、MRA及CTA脑⾎血流全貌、DSA分导造影(时相)、最后结合一些脑灌注检查,做出合理的决定。


小结:

1. 对于血管来说,颅内外搭桥的血管断层有明显的不同,但在内皮水平是一致的;如果二者的厚薄不同,尽量保持内皮的对位;因为没有滋养血管,尽量全层缝合紧密,不留下缺口和薄弱点。


2. 由于颅内的动脉的独特结构,中层薄弱,受神经调控作用⼩,术后血压控制非常重要。基底节区动脉动脉硬化后,弹力层变薄,缺乏滋养,容易出血和闭塞。


3. 抗血小板药物作用有限;阿司匹林不但抗血小板,而且维护免疫系统;


4. 在做各种bypass手术之前,必须仔细分析脑血流的现状、深部与皮层供血的差异、明确代偿血流的来源,根据需要决定手术方式。

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