椎基底动脉供血不足的超声影像学诊断进展
【关键词】 椎基底动脉供血不足；超声；诊断；综述
椎基底动脉供血不足（vertebrobasilar insufficiency,VBI）是椎基底动脉系统循环不全引起脑干、小脑、大脑半球后部等灌流区机能障碍所致的症状，是中老年人最常见的缺血性脑血管病之一。VBI的诊断主要依赖于影像学检查方法，自20世纪80年代以来，超声、CT、磁共振血管造影术（MRA）及数字减影血管造影术（DSA）等新技术的临床应用，扩大和丰富了VBI的诊断手段。超声检查由于其非创伤性、可靠性强、适用范围广等优点成为VBI的首选及常规检查方法，特别是近年来超声新技术的临床应用，对VBI的早期诊断、积极、降低死亡率有着重要的意义。
1 椎基底动脉的解剖
椎动脉是锁骨下动脉的最大分支，是颈部脊髓、颅内血供的来源之一。国内外资料显示，椎动脉内径存在差异性，一般男性比女性大，左侧比右侧大[1]，左侧椎动脉横径为3.1～4.2mm，右侧为2.5～3.8mm[2]。椎动脉全程可分为起始段、颈椎段、枕段、颅内段4个部分，从锁骨下动脉发出进入C6横突孔，在C6～C2横突孔内纵向上行穿越硬脑膜，自枕骨大孔向前上绕至延髓前方，在桥脑下缘与对侧椎动脉汇合成基底动脉。基底动脉终末为大脑后动脉，椎基底动脉系统通过Willis环与大脑前动脉、大脑中动脉。鉴于上述解剖学特征，VBI的原因可归纳为：（1）椎动脉自身病变包括椎动脉局部病变如损伤、发育不良或急性阻塞等，以及全身性病变在椎动脉的局部表现，如动脉粥样硬化形成斑块所致的椎动脉狭窄；（2）椎动脉周围组织病变，以颈椎段常见，如颈椎退行性变、椎间盘突出所致椎间孔变小、椎间隙变窄等，压迫椎动脉，使之变窄扭曲；（3）椎动脉周围血管病变对其产生的影响，如锁骨下动脉盗血综合征等。
2 VBI的超声检查
2.1 二维超声（B超）显像二维超声可显示椎动脉颅外段的走行、内膜结构、管壁有无斑块形成、管腔有无狭窄。正常人椎动脉管壁长轴在声像图上为两条平行的细线状回声，管壁光滑为较强回声，腔内为无回声暗区，由于横突孔前方骨组织声影遮盖了穿行于横突孔内的椎动脉，所以颅外段椎动脉呈节段性显示。动脉粥样硬化所致的VBI患者，二维超声可显示椎动脉管壁毛糙，内膜增厚，局部有斑块形成，管腔变窄;由周围组织病变所致的VBI患者，二维超声显示椎动脉局部管腔变窄，血管走形迂曲。正常颅外段椎动脉内径的超声测值（Ф）≥2?9mm，椎动脉狭窄可分为轻度狭窄（2mm<Φ≤2?8mm）、中度狭窄（1?0mm<Φ≤2?0mm）及重度狭窄（Φ≤1?0mm）3度[3]。超声对斑块的显示有较高的敏感性和特异性，能直接观察斑块的部位、数量、大小、是否为均质性，斑块部位血管狭窄程度。二维图像上可清晰显示98%的椎动脉斑块，但当低回声的软斑形成或软斑与硬斑共存时，由于超声对强回声的硬斑显示清晰，而容易导致低回声的软斑漏诊。低回声斑块不仅会造成椎动脉局部狭窄，而且还易脱落引起栓塞，因而具有更大的临床意义，此时提高增益或通过彩色多普勒血流显像(CDFI)观察管腔有无充盈缺损，可提高低回声斑块的显示率[4]。此外，动脉粥样硬化是全身性病变，对椎动脉有斑块的病人应当同时检查颈动脉。
2.2 CDFI和能量多普勒显像(PDI)多普勒效应是提取血液有形成分散射回探头的多普勒频移信号（频谱或彩色多普勒），显示有关血流方向、速度及血流状态的信息。CDFI是在二维声像图上，对血流区域进行采样、信号处理、彩色编码来显示血流方向和状态的技术。该技术有明确的角度依赖性，一般认为当超声束与血流夹角（θ）≤60°并加以校准后测得的血流动力学参数才可信。显示颈椎段的椎动脉时，超声束与血流夹角常大于60°，此时需要在皮肤表面倾斜探头，调整彩色取样框，或者直接将探头方向反转180°。PDI是利用血流中红细胞反射回声信号所具有的能量信息进行成像的。它显示血流不受血管走行及探测角度影响，对走行弯曲和位置较深的血管也能显示清晰[5]，这对椎动脉的显示有独特的优势。此外，PDI检测血流时不受流速影响，对低速血流信号相对敏感，显示高速血流时不会出现彩色混迭现象。它的缺点是不能反映血流方向，易受机体其它低频运动影响而较CDFI更易产生伪像。CDFI可显示椎动脉内彩色血流的方向、充盈程度以及血流动力学参数，如收缩期峰值流速（Vs）、舒张末期流速（Vd）、峰值平均流速（Vm）、阻力指数（RI）、搏动指数（PI）等。正常人椎动脉与同侧颈总动脉血流方向一致，管腔内充满彩色血流，彩色血流呈单一色，血流频谱为单向、低阻血流。正常椎动脉的RI为0.56～0.72，PI为0.87～1.46[6]。斑块、栓子、外压等原因所致椎动脉狭窄引起VBI的患者，可有以下3种表现：（1）当狭窄范围较局限时，CDFI显示狭窄处彩色血流束变细，管腔内可见明亮或五彩镶嵌样血流信号。频谱多普勒主要用于评价≥50%的动脉狭窄。当狭窄<50%时，狭窄处Vs无明显变化或轻度升高，Vd可保持正常；当狭窄≥50%时，Vs、Vd轻度增高；当狭窄≥70%时，Vs迅速上升，Vd也明显增高；严重狭窄时，CDFI检测不到明显的血流信号，采用PDI可于狭窄探及极细窄、低速的血流束。（2）当狭窄段较长时，CDFI显示狭窄处细小血流束；狭窄区Vs减低，狭窄段越长，狭窄区血流速度越低。（3）动脉闭塞时，则无血流信号显示。狭窄远端的椎动脉内Vs、Vd、Vm减小。VBI的超声诊断国际目前尚无统一标准，国内有文献[7]将Vs<35cm·s-1、Vm<20cm·m-1、Vd<10cm·m-1、RI>0.72作为其诊断标准。 锁骨下动脉盗血综合征是VBI的原因之一，当锁骨下动脉或无名动脉中度以上狭窄时，CDFI显示患侧椎动脉彩色血流在心动周期中会出现红、蓝交替现象，或与颈动脉血流方向完全相反。频谱表现为患侧椎动脉出现不同时相的与颈动脉反向的血流频谱，健侧椎动脉代偿性的血流速度加快及血流量增加。可以根据盗血程度推测锁骨下动脉起始段或无名动脉的狭窄程度[6]。当一侧椎动脉供血不足时，对侧椎动脉血流可代偿性加快，两侧对比对VBI的诊断有一定帮助。转颈试验也有助于VBI的诊断。当头转向一侧时，由于局部压迫或机械刺激作用，使得该侧椎动脉血流量下降，正常人在10～15s内由对侧椎动脉代偿恢复血流，而VBI患者由于病变的椎动脉不能很好代偿而出现临床症状。在转颈状态下测得的椎动脉的平均流速较转颈前减慢，说明椎动脉代偿能力下降。CDFI加做转颈试验可提高VBI的早期诊断率[8]。近几年关于VBI患者椎动脉血流量变化的研究日渐增多，而人们对于椎动脉血流量的正常值与异常值的划分还存在争议。双侧椎动脉的供血量占脑供血量的20%。椎动脉的流速无性别差异，但随着年龄增长，流速逐渐降低，RI升高；血流量无性别差异，且随着年龄增长无明显下降[9]。有文献报道正常椎动脉的血流量为102.4～301ml·min-1,且左侧明显高于右侧[10?11]。Murat等认为椎动脉血流量大于200ml·min-1为正常，120～240ml·min-1为轻度降低，小于120ml·min-1为明显降低；椎动脉发育不良时，血流量小于30～40ml·min-1，此时颅内血管流量降低，而颈内动脉的血流量无明显变化[12]。对于椎动脉流速轻度减低的人群，进行椎动脉血流量的测量更有助于VBI的诊断[13]。血流量是根据平均流速和血管内径测得的，有些学者认为某点或某几点的流速及内径不能反映整条血管的信息，且流速和血管内径的测量有人为误差，计算出的血流量的误差就更大，因而以血流量作为评价指标缺乏客观性。
2.3 彩色速度成像（CVI）和B血流复合成像（B?Flow）CVI与CDFI相似，但彩色编码速度是从回声信号的时间阈处理程序中得出的，代表沿血管走行的一段时间内的红细胞簇的运动。它更好地利用扫描线，在B超与彩色血流图像间切换得更好，提高了图像分辨率，并能更好地显示血管腔内血流功能状态[14]。B?Flow是利用数字编码的超声技术对血流、血管及周围软组织进行直接实时观察，并以灰阶方式显示的一种新型超声影像技术。它能够提供高清晰结构扫描，并将灰阶型的血流信号迭加在B超图像上，避免了在B超图像上迭加CDFI出现的混迭现象，提高了帧频和分辨率。此外，它不依赖扫描角度，没有复杂的用于优化图像的控制参数，可在视野范围内实现血流成像（全景显示）。对于椎动脉这样需要逐段检查的血管，无需调节取样框即可全程观察血管走行、血管壁及血流情况[15]。椎动脉狭窄的病人，B?Flow显示血流束变细，灰度增强；椎动脉严重狭窄或完全闭塞时，可见线状血流或血流消失。该技术的缺点是有深度限制，一般限于3cm左右，对肥胖患者或颈部肌肉过厚者显像不佳。
2.4 经颅多普勒超声(TCD)和经颅彩色多普勒超声(TCCS) TCD是将低频和脉冲超声波技术结合起来检测颅底主要动脉，如椎动脉颅内段、基底动脉、大脑后动脉等的血流动力学改变的检查方法。常用的观察指标有Vs、Vd、Vm、RI、PI。VBI的TCD主要表现是椎动脉和基底动脉出现收缩期流速降低，且阻力指数升高。有学者以磁共振血管成像为标准，比较TCD发现血管病变数，得出其诊断异常血管的特异性为94?22%,敏感性为78?10%,假阳性率为23?13%,假阴性率为23?31%,符合率为89?36%[16]。转颈位TCD检测可大大提高VBI的阳性检出率。Olszewski等[17]认为每个有颈性眩晕症状的患者都应当进行转颈状态下的TCD检查。但TCD只能对血流动力学进行监测，不能显示颅内血管结构，近年来在其基础上起来的TCCS则弥补了其不足。TCCS是在TCD的基础上增加了二维灰阶实时和彩色多普勒显像，能穿透成人的完整颅骨，较清晰显示颅内血管的部位、形态、走行和血流方向，同时有彩色血流作为引导可提高取样的准确性，避免TCD取样的盲目性[18]。TCCS可对中枢神经系统进行结构性和功能性评价，为成人脑血管监测和脑血管病的诊断提供了一种有价值的检查手段[19]。椎基底动脉正常时管腔内为走行平直均匀的蓝色血流；狭窄时为多色镶嵌血流，色彩明亮；而严重狭窄时为稀疏血流信号；闭塞时无血流信号[20]。根据血流信号的特点可以对狭窄处进行定位，粗略估计斑快的位置[21]。Baumgartner[18]提出，诊断颅内动脉狭窄≥50%和<50%的峰值流速标准是：大脑前动脉(PCA)≥145cm·s-1和≥100cm·s-1、基底动脉(BA)≥140cm·s-1和≥100cm·s-1、椎动脉(VA)≥120cm·s-1和≥90cm·s-1，并指出TCCS评估颅内血管狭窄的敏感性为94%～100%，特异性为96%～100%。国内有文献报道，TCCS检测椎基底动脉病变的敏感性为85?7%，特异性为83?3%[21]。TCCS的缺点是功率大，对人脑可能造成不必要的伤害。
3 VBI的超声检查与其它影像学检查方法的比较
VBI的影像学检查方法中，由于各种方法的原理不同，显示的信息不同，对不同的患者其价值也有所不同。X线检查操作简单，价格适宜，能初步了解椎动脉颈椎段与颈椎横突的关系，检查出部分VBI患者的病因，可作为VBI的筛查方法。DSA是目前椎动脉测量和相关疾病诊断的金标准。它是在早期普通血管造影的基础上，融入数字成像技术与介入放射学技术，有着其它检查无法取代的价值，但各类并发症时有发生，限制了其应用，且属于有创检查，不易被患者接受。机控制体层摄影造影术（CTA）是通过螺旋CT对全身各部位动脉扫描后进行重建的影像学检查方法。螺旋CT的普及和近年来不断出现的图像后处理技术，使得CTA技术很快。它是唯一能同时显示血管和骨性结构的影像学检查[22]，能很好地显示钙化，正确鉴别椎动脉发育不良与动脉粥样硬化所致的狭窄。Brancatelli等[23]认为近来不断发展的CTA还能显示末梢细小血管，很大程度上可以替代有创的DSA。但射线量大，部分对造影剂过敏的病人不能进行这项检查。MRA是通过血液的流空效应来成像的，它不但可以对血管解剖腔简单描绘，而且能反映血流方式和速度的血管功能方面的信息。VBI的患者MRA上可见血管信号扭曲缺失，或较对侧变窄。MRA敏感性高，有[24]认为MRA对显示椎基底动脉和颈内动脉的敏感度和特异度均接近100%。最近新出现的可定量分析的MRA（QMRA）能评估出椎基底动脉的末梢血流是否减少，对末梢血流减少的病人早期，可以减少脑血管意外的发生率[25]。虽然目前对椎动脉的MRA检查缺乏统一的诊断标准和规范的扫描技术，但与X线、DSA和CTA相比，MRA无需注射含碘造影剂、无放射性损害，结合头颅、颈椎的MRI常规检查，可进一步对椎动脉受压部位、原因和程度作出判断。超声检查属于非创伤性检查，可靠性强、可重复、实时显像且费用低、无特殊禁忌证、无需特殊准备，因此临床上常作为椎动脉检查的首选项目及常规检查项目。它通过对椎动脉及颅内动脉的内径和血流动力学参数等的测量为临床诊断及治疗提供客观依据，CDFI显示颅外段椎动脉解剖形态及血流信息的临床价值已被证实[26]。TCD通过观察椎基底动脉血流速度变化，可以较早较客观地反映VBI患者的血流动力学改变，敏感性和阳性率高。将CDFI和TCD联合应用可以观察椎动脉的全程，使诊断信息量增大。但是超声检查也存在局限性，它不能反映椎基底动脉丰富的侧支循环情况及其供应区域的灌注情况。 综上所述，MRA能清晰显示椎基底动脉的结构，可进行比较精确的管径测量，而超声能观察的椎基底动脉血流动力学参数变化，QMRA和超声都能测量脑血流量，可对VBI的诊断指标进行量化。所以将MRA与超声相结合用于VBI的诊断有代替DSA的趋势，特别是CDFI对斑块的显示有较高的敏感性和特异性，在斑块致动脉狭窄时，研究表明DSA较CDFI低估血管狭窄的程度[12]。椎基底动脉系统和颈内动脉系统是颅内全部血供的来源，两者通过Willis环，因而其中任何一个系统的血流动力学发生改变都应当会影响另一个系统。颈内动脉病变可引起椎动脉血流动力学异常已被人们关注，但是对于VBI患者，目前还局限于对椎基底动脉系统本身变化的研究，是否VBI患者颈内动脉的血流动力学参数及血管内径也会发生变化，还有待进一步研究。
【文献】
[1]RATANAKOM D,YUNIS C,FERRANIO C M,et al.Noninvasive ultrasound evaluation of the vertebral artery in hypertension [J].Neuroimaging,2002,12(2):158?163.
[2]MERCADO R,SANTOS F J,ORTIZ V I,et al.Vascular anatomy of the foramen of Vicq d’ Azyr:a microsurgical perspective[J].Minim Invasive Neurosurgery,2004,47(2):102?106.
[3]周永昌，郭万学.超声医学［M］.4版. 北京：技术文献出版社，2002:801?810．
[4]徐大华,陈伟明.彩色多普勒超声在颈部动脉硬化诊断中的应用[J].临床超声杂志,2006,8(2):121?122.
[5]BARTELS E.Color?coded Duplex ultrasonography of the cerebral arteries[M].Schattauer:Atlas and Manual Stuttgart,1999:73?76.
[6]曹铁生，段云有.多普勒超声诊断学[M].北京：人民卫生出版社，2004:330?349.
[7]乙芳，龚新环，杜宁，等.彩色多普勒对椎动脉颈椎病的诊断价值[J].超声医学杂志，1998,14(11):47?50.
[8]HAYNES M J.Vertebral arteries and neck rotation: Doppler velocimeter and duplex results compared[J].Ultrasound in Med & Biol,2000,26(1):57?62.
[9]PETER S,CHRISTIAN R,MARTIN S.Flow velocity and flow volume measurements in the extracranial carotid and vertebral arteries in healthy adults: Reference date and the effects of age[J].Ultrasound in Med & Biol,2000,26(8):1261?1266.
[10]LANDWEHR P,SCHULTE O,VOSHAGE G.Ultrasound examination of carotid and vertebral arteries[J].European Journal of Radiology,2001,11:1521?1534.
[11]CLOUD G C,MARKUS H S.Diagnosis and management of vertebral artery stenosis[J].Q J Med,2003,96:27?34.
[12]MURAT A,BUMIN D,AYLIN Y,et al.Comparison of vertebral artery velocity and flow volume measurements for diagnosis of vertebrobasilar insufficiency using color duplex sonogra?phy[J].European Journal of Radiology,2005,54:221?224.
[13]MURAT A,BUMIN D,AYLIN Y,et al.An evaluation of internal carotid artery and cerebral blood flow volume using color duplex sonography in patients with vertebral artery hypoplasia[J].European Journal of Radiology,2005,53:450?453.
[14]华扬，郑宇主译.脑血管超声与卒中防治[M].北京：人民卫生出版社，2006:8?9.
[15]李萍，陈苏宁，宋烨，等.彩色多普勒超声在椎基底动脉供血不足中的应用[J].同济大学学报：医学版，2004,25(5):406?408.
[16]李国霖.经颅多普勒超声与磁共振血管成像评估颅内大动脉血管腔及血流动力学变化的比较[J].中国临床康复,2005,9(33):142?143.
[17]OLSZEWSKI J,MAJAK J,PIETKIEWICZ P,et al.The association between positional vertebral and basilar artery flow lesion and preualence of vertigo in patients with cervical spondylosis [J].Otolaryngology?Head & Neck Surgery,2006,134(4): 680?684.
[18]BAUMGARTNER R W.Transcranial color Duplex sonography in cerebrovascular disease: a systematic review[J].Cerebrovase Dis,2003,16:4?13.
[19]姥义，赵宝珍.经颅彩色多普勒超声在脑血管病中的临床应用[J].上海医学影像，2005,14(4):318?320.
[20]SATIO K,KIMURA K,NAGASTUKA K,et al.Vertebral artery occlusion in duplex color?coded ultrasonography[J].Stroke,2004,35(5):1068?1072.
[21]田家玮,高敬,孙立,等.经颅彩色多普勒超声诊断颅内段椎基底动脉狭窄的应用价值[J].中国超声医学杂志,2006,22(3):174?176.
[22]茹选良，陈天国，郝毅，等.椎动脉三维CT血管成像的应用及临床意义[J].中国脊柱脊髓杂志,2003,13(4):224?226.
[23]BRANCATELLI G,FEDERLE M P,KATYAL S,et al.Hemo dynamic characterization of focal nodular hyperplasis using three?dimensional volume?rendered multidetee for CT angiography [J].AJR Am J Roentgenol,2002,179(1):81?85.
[24]HOSS J,CHAN Y L,YEUNG D K,et al.Blood flow volume quantification of cerebral ischemia: comparison of three noninvasive imaging techniques of carotid and vertebral arteries [J].AJR Am J Roentgenol,2002,178(3):551?556.
[25]AMIN H,DU X J,WALSH K.Use of quantitative magnetic resonance angiography to stratify stroke risk in symptomatic vertebrobasilar disease [J].Stroke,2005,36(6):1140?1145.
[26]段欣.彩色多普勒超声血流图对椎基底动脉供血不足的临床应用[J].中国超声诊断杂志,2005(6):130?131.
