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颅内动脉瘤为脑动脉管壁局部薄弱区不同程度的向外囊性膨出，好发于40~60岁，女性多见，发病率约为3.2%。准确地说，未破裂颅内动脉瘤(UIA)是一个非常危险的疾病，因为它可能随时破裂，继而导致蛛网膜下腔出血(SAH)和相关并发症。
颅内动脉瘤的形成涉及血管壁成分和结构的病理变化，多因易感基因遗传、环境和流行病学风险因素等叠加所致。这些病理改变会终生存在，这解释了年轻人中动脉瘤发病率较低的原因。虽然血流动力学、动脉硬化、动脉粥样硬化、高血压和吸烟等可能都参与动脉瘤的发生和发展，但影响动脉瘤早期形成的确切因素尚不清楚。 1-流行病学风险因素 UIA家族史、明确诊断的SAH、吸烟史、高血压、女性和常染色体多囊肾病等是颅内动脉痛发生的主要流行病学风险因素。其中，长期吸烟和高血压是UIA最终形成的两大主要风险因素(OR>8)。与普通人群相比，UIA或既往有SAH病史患者的一级亲属发生UIA的可能性提高3倍，即2个或2个以上的一级亲属诊断为脑动脉瘤时有必要进行家族性筛查。与散发性脑动脉瘤相比，这类有家族史的UIA往往在较小体积、较小年龄时就有破裂风险和倾向。此外女性UIA发病率是男性的2倍。 2-基因遗传因素 鉴于动脉瘤的形成、破裂与遗传、环境和流行病学之间复杂的相互作用关系，判断其形成的决定性遗传因素一直很有挑战性。尽管家族史和颅内动脉瘤发育密切相关，但其责任基因尚未明确。 3-结构和分子变化 脑动脉由于其独特的结构特性，容易形成动脉瘤(下图A)。与循环系统其他血管相比，脑动脉血管的外膜层很薄，内膜层的弹性纤维密度减低。另外，这些血管被蛛网膜下腔的脑脊液而不是结续组织所包围，易于扩张。位于内膜层和中间层之间的环形内弹性膜(IEL)主要与保持血管壁的几何形状有关。IEL损伤及其诱导的血管弹性丧失是囊状颅内动脉瘤形成的重要原因。 组织学分析显示，IEL损伤通常发生在动脉分叉点，这也是动脉瘤形成的典型部位。这种由血流动力学剪切力导致的撕裂，更多地在易患动脉瘤的患者身上发生。IEL撕破后，血管平滑肌细胞(SMC)开始穿过新形成的孔洞并不断渗入内膜，随即在此处定植增生；这种血管结构重组是机体对结构损伤的适应性反应(下图B)。此外，内皮细胞凋亡导致管腔表面异常和内皮下胶原蛋白暴露也依次发生。中膜内，SMC出现紊乱或丢失，正常管壁被富含胶原蛋白I的透明样基质大量取代，而在外膜，胶原纤维的扩张也促进了动脉瘤形成。由于血管结构明显削弱，出现内皮细胞凋亡和中膜SMC紊乱或丢失等特征的动脉瘤最终破裂可能性最大。  另外，颅内囊状动脉瘤壁的组织学研究发现，其特征性病理改变是动脉粥样硬化，且粥样硬化的进展与动脉瘤生长有关。小动脉瘤可出现肌内膜增生，伴有少量泡沫细胞和淋巴细胞浸润；而大动脉瘤往往出现更严重的动脉粥样硬化及更多的泡沫巨噬细胞、T淋巴细胞和表达主要组织相容性复合体(MHC)的血管平滑肌细胞(SMC)。这种关联性表明，除了吸烟和高血压等常见风险因素之外，动脉粥样硬化也是颅内动脉瘤的重要病因。
颅内动脉瘤往往发生在动脉分支处，因为这些部位普遍存在较大的剪切应力和湍流。动脉分叉处细织与形态结构的变化，如血管发育不良、更尖锐的角度或更复杂的曲率，会进一步增加血流动力学应力，从而使得动脉瘤易感性增加。就血流动力学而言，动脉壁上较高的剪切力和正向剪切力梯度都主要集中在动脉壁的一小段上，目前认为这是动脉瘤产生和形成的关键因素。  如上所述，关于动脉瘤生物学的最新研究指出，血管壁内可发生各种病理变化。例如，基质金属蛋白酶(MMP)可消化并破坏血管壁内的纤维支撑性结构，这些病理变化对未破裂动脉瘤命运的影响主要是通过改变血管壁的机械性能及瘤内血流动力学，而非通过改变病变大小和形状来实现。 因此，基于三维成像数据，研究人员开发了动态的流体计算机模型，从而更好地研究血流动力学模式，以及动力学变化对作用于血管壁的剪切力和摩擦力的影响。有意思的是，血管壁的剪切力过高和过低都与动脉瘤的发生有关，并且其强度可能会影响动脉瘤的类型。遗憾的是，目前的计算机模型中，通常没有考虑到有重要作用的生物物理方面的致病因素，模型的临床意义很有限。 血管壁剪切力的长期升高会导致环形内弹性膜(IEL)退化，从而导致拉伸力分布的不平衡，随着这种变化，去分化的SMC也迁移到内膜并在内膜增生，最后形成复杂的细胞外基质。更确切地说，这些SMC与成纤维细胞共同合成大量的I型和V型胶原蛋白，而这些都是颅内动脉瘤的主要结构成分。 SMC的这种表型调控变化，可能在修复损伤血管中起作用。但是，SMC也会发生凋亡，导致血管壁中膜变薄。此外，血流动力学压力增加，也伴随内皮细胞的功能障碍和表型变化，如细胞延长和重新排列。一旦血流动力性损伤力量超过维持结构完整性的力量，由白介素-1B(IL-1B)和肿瘤坏死因子(TNF)等细胞因子诱发的炎症反应就会加速病理性进展。此时，促炎性SMC和浸润性巨噬细胞开始释放能够降解胶原蛋白和弹性蛋白的MMP，从而削弱血管壁的拉伸强度和弹性作用于动脉瘤壁剪切应力的强度可决定瘤壁的病理变化过程，影响动脉瘤发展。 在动脉瘤形成后，由于血液在动脉瘤内再循环，瘤壁内剪切力持续降低，会促进炎症介导的动脉瘤生长。这种炎症的特点是大量淋巴细胞、中性粒细胞和巨噬细胞的浸润，多余的巨噬细胞可促进MMP大量表达，进一步破坏血管结构和形态的完整性，从而导致血管扩张，动脉瘤体积增加。
根据动脉瘤研究理论，当面临急性突发损伤时，新形成的动脉瘤壁可能会在“年轻”时迅速增大并破裂；反之，也可能随着时间推移，受损的瘤壁结构不断修复，从而使得“老年”动脉瘤的未来出血风险显著降低。“老年”动脉瘤可能在一段时间内保持“静止”，或可能在外力作用下继续生长并发生破裂(如下图)。
*动脉瘤形成、生长和破裂过程可能出现的次序 动脉瘤形成后，破裂和修复之间的力量可能达到一种平衡，从而使得动脉瘤可以长期保持稳定(A)。然而，如果“年轻”动脉瘤壁的机械完整性遭到严重破坏，动脉瘤在形成后不久就可能破裂(B)。也可能通过代偿机制，修复并重塑血管壁，从而导致动脉瘤持续生长(C)。通过这种代偿机制，可能实现动脉瘤的稳定性，但也可能达不到维持平衡的程度从而导致动脉瘤破裂(D)随着动脉瘤囊壁脆弱区的不断扩大，尤其是形成子囊后，很容易很快发生破裂(E)在其他情况下，随着时间的推移，动脉瘤可能会变得非常大，并伴有血栓形成，导致邻近神经结构受压(F) 统计学分析显示，动脉瘤形成后的8周内是破裂高风险期。此时，血管壁内炎症加剧，二者时间上也似乎相吻合，再加上瘤壁结构薄弱，预示其即将破裂。因此，脆弱的动脉瘤在形成后不久就会破裂，因此很少被诊断为未破裂颅内动脉瘤(UIA)。这些现象解释了SAH研究中，小动脉瘤破裂比例很高；但在小UIA研究中，由于UIA很可能是“老年”病变，因而其预期破裂风险很小。 生物学研究和数学模型都表明，颅内动脉瘤在任意随机的时间间隔内，都可能出现偶然的突发性增长；由于时间间隔的随机性和不规则性，动脉瘤在其存续的多年间始终存在该种风险，这也使得保守治疗中如何规划监测时间点非常具有挑战性。处于生长期的动脉瘤更容易破裂，对其进行动态监测在临床上非常重要。 队列研究发现，生长期动脉瘤破裂风险是稳定期的12倍，达到每年18.5%/人。患者动脉瘤生长的相关风险因素包括年龄大于50岁、吸烟史。而具有较高生长率的动脉瘤，其相关特征包括颈动脉海绵窦段(每年14.4%)、非囊状(每年14.7%，囊状为每年5.2%，P<0.01)和动脉瘤大小(P<0.01)。 研究还表明，生长动脉瘤的破裂率为每年3.1%，而稳定的非生长动脉瘤的破裂率为每年0.1%(P<0.01)。上述研究提示，对保守治疗的UIA患者进行血管成像随访具有重要意义，如果证实动脉瘤生长后应立即进行治疗。
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