 目前对于脑动脉胚胎发育的研究，都是基于Padget于1948年发表的对脑动脉胚胎发育的详细描述(Padget, 1948)。 1948年，Padget根据卡内基研究所的22个人胚断面标本，进行图像重建，分析了人胚脑血管发育的全过程。她将人胚动脉发育过程分为七期，胎儿期的发育作为第八期。 Padget人胚脑动脉发育分期不是按照“卡内基分期”来划分的，而是为了方便描述，所采用的一种主观的分期。Padget人胚动脉发育分期是从冠臀长约4-5mm开始的，为便于理解，Bertulli等总结了一个“Padget前期”(Bertulli 2021)。 表2-1 Padget脑动脉胚胎发育分期与卡内基分期对照(Bertulli 2021)
脑动脉发育自成对的腹主动脉（ventral aorta）和背主动脉（dorsal aorta）。两支腹主动脉融合形成主动脉囊（aortic sac），两支背主动脉在中线处融合形成降主动脉。 人胚发育过程有六对原始弓动脉（aortic arch，或称咽弓，pharyngeal arch）(Bae 2022; Bertulli 2021)。每一侧弓动脉从腹侧发自腹主动脉，向背侧终止于背主动脉。背主动脉沿着整个胚走行，每个体节都发出节段动脉。这六对弓动脉存在直到13mm期；发育从第一弓动脉开始，最后是第六弓动脉，但这六对弓动脉从未同时出现过。 在Padget前期，大约第21d，腹主动脉和背主动脉之间有第一弓动脉连接；接着，第二弓动脉发育可见。到约4mm胚胎期，腹主动脉仍可见，此时可见四对弓动脉。 这六对弓动脉的最后结局，有助于理解心脏和大血管、以及颈内动脉和颈外动脉的发育。原始第一和第二弓动脉首先退化，残端分别形成下颌动脉（mandibular artery）和舌骨动脉（hyoid artery）。腹主动脉在第三和第四弓动脉之间的部分退化，这样，第三弓动脉成为颈总动脉和颈内动脉近端。第四弓动脉形成成年主动脉弓。原始第五弓动脉常退化。第六弓动脉成为肺动脉（pulmonary artery）近端和动脉导管（ductus arteriosus）；动脉导管在出生后数月内闭塞。 图2-1 人胚六对弓动脉演化示意图。A. 人胚弓动脉发育示意图。六对弓动脉（数字1-6）连接成对的腹主动脉和背主动脉。B. 正常主动脉弓和主要血管发育示意图。弓动脉节段的选择性进化形成成人主动脉弓形态。仿自Bae等(Bae 2022)。
在Padget前期，大约第21d，腹主动脉和背主动脉之间有第一弓动脉连接。在接下来的数天，第二弓动脉发育，头两个弓动脉可见。背主动脉沿着整个胚走行，每个体节都发出节段动脉。原始心脏约在第23d开始跳动。 图2-2 3mm人胚动脉和静脉发育示意图。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈠ 第1期（冠臀长4-5mm） 主要有以下特点： ⑴ 原始颈内动脉近端起始自第三弓动脉；第一和第二弓动脉此时已经分别退化为下颌动脉和舌骨动脉，二者都是原始颈内动脉的分支。 ⑵ 在三叉神经节处，颈内动脉分为两个分支。其中一个分支是原始三叉动脉（primitive trigeminal artery），向背侧走行，加入后脑（hindbrain）壁上的双侧纵向神经动脉（longigudinal neural artery）。另一个分支是颈动脉向脑部的延续，向头侧正中走向Rathke囊。 ⑶ 在视泡顶部附近，颈内动脉分为两个干，分别为头侧干（cranial division）和尾侧干（caudal divison）。头侧干在视泡前方环绕视泡弯曲走行，终止于嗅区；尾侧干终止于中脑（mesencephalon）血管丛。 ⑷ 颈内动脉在Rahtke憩室基底下方发出原始上颌动脉（primitive maxillary artery），向视泡（optic vesicle）基底走行。 ⑸ 颈内动脉分叉处附近发出一个小的分支，走行至视泡内侧面，代表原始眼动脉（primitive ophthalmic artery）；未来眼的供血在此时期只是丛状，接受颈内动脉和原始上颌动脉分支的供血。 ⑹ 在后脑区域，双侧纵行神经动脉已经可以辨认。纵向神经动脉在头侧由颈内动脉的原始三叉动脉供血，尾侧由第一颈节段动脉（first cervical segmental arteries）供血。 ⑺ 纵向神经动脉还由两个背主动脉上发出的节段动脉供血，即位于听神经和耳泡（otocyst）水平的原始耳动脉（primitive otic artery），和位于舌下神经水平的原始舌下动脉（primitive hypoglossal artery）。 图2-3 Padget第1期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
图2-4 Padget第1期脑动脉胚胎发育示意图，底面观。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈡ 第2期（冠臀长5-6mm） 主要有以下特点： ⑴ 在原第一和第二弓动脉处，下颌动脉进一步退化，只有小的残留，但舌骨动脉进一步发育明显；在第一和第二弓动脉腹侧处发出腹侧咽动脉（ventral pharyngeal artery），在三叉神经（CN V）上颌神经根处向头侧和外侧走行；腹侧咽动脉在形成镫骨动脉（stapedial artery）和颈外动脉中将发挥重要作用。 ⑵ 双侧纵向神经动脉的头侧部分逐渐融合，形成基底动脉；颈内动脉的尾侧干与纵行神经动脉的头端在中脑（mesencephalon）处吻合，形成后交通动脉；随着后交通动脉的形成，原始三叉动脉逐渐退化消失；后交通动脉逐渐完全替代了原始三叉动脉，作为向纵行神经动脉或基底动脉供血的头侧主要血管。 ⑶ 一支或多支小分支，从邻近后交通动脉起点处的颈内动脉发出，走行至视泡（optic vesicle）内侧面，形成一个相对长的外侧分支，在发育中的视杯（optic cup）的背侧和尾侧边缘走行，到达晶状体原始细胞；这个分支称为原始背侧眼动脉（primitive dorsal ophthalmic artery）。 图2-5 Padget第2期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
图2-6 Padget第2期脑动脉胚胎发育示意图，底面观。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈢ 第3期（冠臀长7-12mm） 主要有以下特点： ⑴ 颈内动脉在其头侧端呈特征性增大，而与之相反的是在第三弓动脉处主干细小。舌骨动脉走行至面神经（CNⅦ）及舌咽神经（CN Ⅸ）之间的区域；与之相反，下颌动脉短而细小，无法分辨。 ⑵ 腹侧咽动脉的远端部分伴随鼓索神经（chorda tympani nerve）的下颌支走行。 ⑶ 颈内动脉头侧干发出数个分支。其中最大的分支是原始脉络膜前动脉（primitive anterior choroidal artery），经过脉络膜裂，供应间脑（diencephalon）。在原始脉络膜前动脉起点的远端，发出数支代表大脑中动脉主干的小分支。颈动脉头侧干在终止于嗅凹（olfactory pit）之前，在未来大脑前动脉的位置发出数个近中线的分支。 ⑷ 此期颈内动脉第一个可辨认的脑动脉分支是原始背侧眼动脉，向供应视杯（optic cup）的多量毛细血管丛供血；与脉络膜前动脉起点相对，颈内动脉发出小分支至视神经周围血管丛的更头侧和腹侧部分，这条动脉为原始腹侧眼动脉（primitive ventral ophthalmic artery）。 ⑸ 从后交通动脉的尾端，正好在动眼神经（CNⅢ）之前，发出两个大的分支；一个分支供应间脑，包括脉络膜后动脉（posterior choroidal arteries）分支，走向脉络膜前动脉供血区；另一支供应中脑（mesencephalon）。 ⑹ 未来的小脑上动脉现在清晰可辨；小脑上动脉发自基底动脉的头侧端，供应滑车神经（CNⅣ）和发育中的后脑（metencephalon）区域。 ⑺ 在小脑上动脉的尾侧，基底动脉分支或多或少呈对称状，在神经根处最粗大。 ⑻ 上六个颈节段动脉在近端或主动脉弓侧开始发生闭塞，从每个节段动脉更近段发出横向吻合动脉，向尾侧走行，至下一个节段动脉的更远段；这些节段间动脉代表以后的椎动脉，在此期呈蜿蜒或迂曲走行；椎动脉开始形成是此期最大的特点。 ⑼ 原始三叉动脉在此期基本退化消失，或者在其颈动脉端或基底动脉端有小的残端。 图2-7 Padget第3期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
图2-8 Padget第3期脑动脉胚胎发育示意图，底面观。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈣ 第4期（冠臀长12-14mm） 主要有以下特点： ⑴ 特征性的镫骨动脉（stapedial artery）形成。颈内动脉来源的舌骨动脉主干，发出一个重要的侧枝，通过镫骨原基（stapes primordium），与腹侧咽动脉远端吻合，形成镫骨动脉的上颌下颌干（maxillomandibular division）。 ⑵ 腹侧咽动脉近端部分发育成颈外动脉，并开始出现甲状腺动脉（thyroid branch）和舌动脉。 ⑶ 背主动脉位于第三和第四弓动脉之间成对的节段闭塞，形成了颈总动脉。 ⑷ 在此期颈内动脉头侧干可根据成人的动脉类型来理解。颈内动脉头侧干最近端发出的第一个分支是脉络膜前动脉，第二个分支是大脑中动脉；随着大脑中动脉出现后，头侧干其他部分即为大脑前动脉主干。在成人中，大脑中动脉看起来是颈内动脉的直接延续，大脑前动脉看起来是分支；而实际上，原始大脑中动脉是原始大脑前动脉的分支。 ⑸ 颈内动脉头侧干末端形成原始嗅动脉（primitive olfactory artery）。原始嗅动脉有两个分支。一支至鼻窝（nasal fossa）；另一支在更近正中走行至嗅神经根，代表未来大脑前动脉的延续，在第4期末期，此支与对侧同名动脉，通过中线处的丛状吻合支连接在一起，形成未来的前交通动脉。 ⑹ 在此期，供应眼的动脉的进展非常明显。原始背侧眼动脉有两个分支，一个是颞侧睫状总动脉（common temporal ciliary artery）供应视杯的尾背侧，一个是玻璃体动脉（hyaloid branch）穿过胎儿眼嵴（ocular cleft）。原始腹侧眼动脉的远端形成鼻侧睫状总动脉（common nasal ciliary artery）。由于眼球逐渐向腹外侧远离脑部，两支原始眼动脉均被拉长。此时成人的眼动脉主干还没有形成。 ⑺ 基底动脉和椎动脉及其分支进一步发育。后交通动脉在其与基底动脉连接处细小；椎动脉依然不规则，头侧部分发育典型地早于尾侧端的发育。所有脑动脉独有的颈动脉来源，逐渐改变为后期后脑区的供血被椎动脉来源所替代。 图2-9 Padget第4期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈤ 第5期（冠臀长16-18mm） 主要有以下特点： ⑴ 镫骨动脉在其发育最好的时期。镫骨动脉有两个主要分支；前一期形成的腹侧的上颌下颌干，发出下颌支（mandibular branch）和上颌支（maxillary branch）；位于背侧的眶上干（supraorbital division），走行于三叉神经节的外侧，朝颅侧进入原始眼眶。 ⑵ 与颈总动脉出现一致，可见数支颈外动脉分支，包括甲状腺动脉、舌动脉、枕动脉和上颌外动脉（external maxillary artery）；上颌内动脉的近端段可见延伸至镫骨动脉的上颌下颌干并与之吻合。 ⑶ 颈内动脉其他两支原始分支也有发育。下颌动脉背侧残端，伴随岩浅神经（superficial petrosal nerve，Vidian nerve），围绕在颈动脉外侧。小的原始上颌动脉，往近正中部和腹侧走行，沿垂体尾端边缘环绕颅咽管，这支动脉最后成为垂体下动脉（inferior hypophyseal artery）的一部分。 ⑷ 眼动脉主干终于出现在成人型的位置，位于视神经的尾侧，Rathke囊外侧，但其范围仍仅和之前一样，局限于视杯和晶状体；眼动脉的三个分支分别是颞侧睫状总动脉，玻璃体动脉和鼻侧睫状总动脉；原始背主动脉主干退化消失。未来成人眼动脉包括来源不同的两个部分，即眶动脉（orbital arteries）和眼球动脉（ocular arteries）；此时，眼动脉主干的分支仅供应眼球动脉，而眶动脉来自镫骨动脉眶上干的供血。 ⑸ 后交通动脉继续发出供应间脑和中脑的分支；后交通动脉与基底动脉连接处逐渐发育成大脑后动脉第一段。 ⑹ 从后交通动脉间脑分支上发出的脉络膜后动脉，走向与脉络膜前动脉相同的区域；两支脉络膜动脉中，脉络膜后动脉位于脉络膜前动脉的前腹侧。 ⑺ 大脑中动脉成为永久主干，有数个分支分布于大脑半球。 ⑻ 原始嗅动脉仍明显，发出一个大的分支至嗅神经后，终止于鼻腔。原始嗅动脉在以前的时期发出近正中分支，是大脑前动脉的主体部分。此时原始嗅动脉和大脑前动脉的关系发生了逆转，近正中的大脑前动脉看起来是主干动脉的直接延续，而嗅动脉看起来是大脑前动脉的分支。 ⑼ 基底动脉的分支随着后脑（metencephalon）和第四脑室区的分化而发育的。之前已经形成的小脑上动脉发出分支走行于滑车神经（CNⅣ）尾侧；小脑前下动脉主干发自前庭蜗神经（CN Ⅷ）水平，终止于第四脑室脉络丛；小脑后下动脉沿着延髓向头侧走行至第四脑室脉络丛。 图2-10 Padget第5期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈥ 第6期（冠臀长20-24mm） 主要有以下特点： ⑴ 此期是总体颅脑发育比较熟知的时期，标志此期包括脑的曲线最明显，有成人的形状的头部开始从胸部上抬。 ⑵ 镫骨动脉分为两个主要分支，即上颌下颌干和眶上干，分别加入上颌内动脉和眼动脉。 ⑶ 颈外动脉的上颌内动脉与镫骨动脉的上颌下颌干连接，连接点在镫骨动脉的上颌下颌干分为上颌支和下颌支的分叉处。 镫骨动脉的上颌下颌干的主干逐渐被耳颞神经包绕，新形成的与上颌内动脉吻合的上方，逐渐演变为脑膜中动脉主干；镫骨动脉的眶上干，代表了脑膜中动脉在脑表面硬脑膜的延伸。 镫骨动脉在镫骨正中的部分逐渐变细并中断，颈外动脉接管了镫骨动脉的分支；剩下的镫骨动脉主干中断的远端部分形成了成人脑膜中动脉的鼓室分支。剩下的舌骨动脉，之前是镫骨动脉主干的最近端部分，演变为成人颈内动脉发出的颈鼓室动脉（carodicotympanic artery）。 ⑷ 成人眼动脉主干发出的分支形成环绕视神经动脉环的腹内侧支；镫骨动脉眶上干加入视神经动脉环的头侧和背侧。此时眼动脉不仅有供应眼球的分支，也有了供应眼眶的分支。 ⑸ 此期最重要的变化发生于大脑前动脉和前交通动脉区域。大脑前动脉互相接近，在大脑半球之间向上走行一段距离，供应半球的内侧面。 原始嗅动脉发出一个较大的分支向外侧走行，进入前穿质（anterior perforated substance）近正中部，供应发育中的基底节；成人大脑前动脉第一段往往发出一支或数支纹状体分支，有学者称为内侧纹状动脉（medial striate artey），代表原始嗅动脉的主干。从大脑前动脉发出的Heubner回返动脉（Heubner's recurrent artery），沿大脑前动脉往回走行一段距离，再进入前穿质，被认为在种系发育上是最古老的动脉之一。内侧纹状动脉和Heubner回返动脉是从原始嗅动脉和大脑前动脉之间的吻合动脉发育而来的。 ⑹ 随着前交通动脉的形成，Willis环完成了。但在此期Willis环在脑底面仍难以辨认。 ⑺ 小脑前下动脉和小脑后下动脉的血管干，特别是后者，依然在供应后脑后部的诸多动脉中难以辨认。此区丛状结构存在相对到较晚期，主要是与小脑脑叶尚未完全形成有关。 图2-11 Padget第6期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
㈦ 第7期（冠臀长40mm，成人形态） 主要有以下特点： ⑴ 在这最后一期，所有主要的头部动脉的成人型主干均可鉴别。 ⑵ 在大脑腹侧面或基底面首次可见Willis环。 ⑶ 新生儿和成人的后交通动脉常可见明显不对称和大小的变异，大脑后动脉在后交通动脉的位置发自颈内动脉并不少见。典型成人型后交通动脉常细小，管径比脉络膜前动脉略粗；血管管径减少是由于经后交通动脉自颈内动脉至椎基底动脉的血流减少。 ⑷ 大脑后动脉的脉络膜后动脉分支常与脉络膜前动脉吻合，脉络膜后动脉供应侧脑室脉络丛比脉络膜前动脉明显，脉络膜前动脉的中央分支显得比其脉络丛支更重要。 ⑸ 眼动脉保持成人形态。镫骨动脉眶上干在眼眶边缘中断，镫骨动脉眶上干远端的眼眶部分演变为泪腺动脉，成为眼动脉的眶动脉分支。环绕视神经动脉环头腹侧段退化，眼动脉主干从视神经腹侧转向背侧。玻璃体动脉在胎儿晚期退化，在成人中是视网膜中央动脉。 ⑹ 小脑前、后下动脉发自椎动脉和基底动脉的起点现可辨认。 图2-12 Padget第7期脑动脉胚胎发育示意图，矢状位观。仿自Padget(Padget, 1948)。
胎儿期涉及神经组织中的细胞增殖（组织发生），这个过程发生在胚期器官形成之后。为了适应神经组织的生长，动脉供血通过从神经组织周围血管网向脑实质穿透(Lasjaunias 2001)。原始脑膜（meninx primitiva）通过血管化和细胞凝聚发生变化，形成脑的包膜。脉络丛在整个胎儿期中仍然存在，但相对于脑实质变得不那么突出。 神经管通过室管膜下区域的细胞增殖和细胞迁移发育，脑的不同区域形成特定的灰质和白质层。血管化发生在神经周围血管网中，供应深部脑室周围的生殖区、基底神经节和皮层。神经组织的血管穿透首先发生在腹侧，然后向背侧延伸。血管发育过程在不同的脑段中有所不同，并遵循一种顺序模式。 在动物和人类中，血管的发育发生在神经母细胞迁移的高峰之后。血管的密度和组织取决于代谢需求和皮层生长。血管供应适应脑容积的增加和切向生长。动脉供血先在腹侧区域发展，然后向半球发展。然而，基底神经节中的血管与皮层相比具有独特的特征。 在胎儿期，血管通道是原始的血管，没有明显的动脉或静脉特征。生殖基质包含无组织的毛细血管和窦状血管。皮层内的血管主要出现在白质中，横穿皮层并在室管膜下。血管壁首先在脑膜侧成熟，基底神经节和皮层的动脉供应之间的吻合很少。 脑室周围白质不接受来自脉络丛的供血，室管膜层仍然没有血管化。 1、六对弓动脉的发育对于头、颈部动脉发育有重要作用。 2、为方便描述脑动脉胚胎发育，Padget将胚期分为七个期，加上胎儿期共八个期。 3、对八个期的脑动脉发育过程进行了详细描述。 参考文献 Bae SB, Kang EJ, Choo KS, Lee J, Kim SH, Lim KJ, & Kwon H. (2022). Aortic Arch Variants and Anomalies: Embryology, Imaging Findings, and Clinical Considerations.J Cardiovasc Imaging, 30(4), 231-262. Bertulli L, & Robert T. (2021). Embryological development of the human cranio-facial arterial system: a pictorial review.Surg Radiol Anat, 43(6), 961-973. Lasjaunias P, Berenstein A, & ter Brugge KG. (2001).Surgical Neuroangiography: Volume 1 Clinical Vascular Anatomy and Variations (2nd Edition Vol. 1). Berlin: Springer. Padget D. (1948). The development of the cranial arteries in the human embryoContributions to Embryology (Vol. 32, pp. 205-262). Baltimore: Lord Baltimore Press, Inc. 赵沃华 华中科技大学协和医院 副主任医师、医学博士、博士后。华中科技大学协和医院神经外科副主任。 1996年硕士毕业于同济医科大学，2000年博士毕业于华中科技大学，分别师从赵洪洋教授和朱贤立教授，学习显微神经外科技术。在华中科技大学协和医院神经外科工作五年后，赴首都医科大学北京宣武医院做博士后研究，师从凌锋教授学习神经介入技术。2007年底回到华中科技大学协和医院神经外科主持脑血管病介入和手术工作。 主要从事脑和脊髓血管疾病介入和显微手术，如脑动脉瘤、脑动静脉畸形、脑动静脉瘘、烟雾病、脑出血、颈动脉狭窄、颅内动脉狭窄等疾病的治疗。 学会任职： 中国医师协会神经介入专业委员会委员； 中国老年学会心脑血管疾病分会委员； 中国抗衰老学会神经系统疾病专业委员会委员； 国家卫生健康委员会能力建设和继续教育中心神经介入专业委员会解剖影像组副组长； 国家卫生健康委员会脑卒中防治专家委员会缺血性卒中外科专业委员会，常务委员； 湖北省卒中学会神经外科分会副主任委员； 湖北省脑血管病防治学会神经介入专业委员会副主任委员； 湖北省病理生理学会神经系统疾病专业委员会副主任委员； 湖北省医师协会神经介入专业委员会常务委员； 湖北省卒中学会常务理事。  点击或扫描上方二维码 查看更多“介入”内容 |
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