研究背景和目的颅内动脉瘤(intracranial aneurysm, IA)是颅内动脉管壁的异常膨出,是造成蛛网膜下腔出血(subarachnoid hemorrhage, SAH)的首位病因,在脑血管疾病病因中位居第3位。研究显示,颅内动脉瘤的发病率为3.6%-6%,破裂率(占动脉瘤人群)为1%-3%,其死亡率和致残率占脑血管病死亡患者的22%-25%,并呈一个逐渐递增的趋势。动脉瘤破裂首次出血的死亡率约为15%-50%,未及时诊治2年内的死亡率达75%-85%,50%以上的破裂动脉瘤存活者遗留有肢体瘫痪等严重残疾,严重影响了患者的日常生活能力。如何准确获取动脉瘤形成的危险因素、评估动脉瘤的破裂风险,为临床预防和治疗决策提供理论依据显得尤为重要。动脉瘤的发病机制尚不十分清楚。研究表明,颅内动脉瘤的形成受多种因素影响,常见的病因主要有：血流动力学因素引起的血管退变、动脉粥样硬化、潜在的血管病变、先天或后天导致的Willis环变异以及高流状态,其他病因还包括外伤、感染、肿瘤、药源性等。总体来讲,影响颅内动脉瘤形成的原因主要分为先天性遗传和后天性血管壁退变两类。而其破裂出血多与年龄、高血压、动脉瘤大小、位置以及血流动力学改变等因素密切相关。目前,对于颅内动脉瘤形成和破裂出血的危险因素的研究更多的还是集中在脑动脉形态学和计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)对颅内动脉瘤血流动力学信息的三维数值模拟的研究上。但是,单纯的数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)技术难以获得影响动脉瘤形成和破裂出血的动态因素参数。此外,虽然CFD对颅内动脉瘤内血流动力学信息的三维数值模拟重建使得复杂的流体力学简单化,但是由于模拟研究都基于一定的假设,忽略了动脉瘤的重力、位置、瘤壁的真实厚度等因素的影响,存在不合理性的问题,过多的假设会影响CFD模型结果的可靠性,甚至产生不正确的结果。本研究基于上述研究方法的不足,采用三维数字减影血管造影(Three-dimensional digital subtraction angiography,3D-DSA)及三维图像重建观察颅内动脉瘤的位置、形态、载瘤动脉曲度,判断有无大脑动脉环(Willis环)变异以及A1优势征,测量动脉瘤大小、瘤颈横截面积、载瘤动脉内径、双侧的大脑前动脉A2段起始部夹角以及动脉瘤长轴方向与载瘤动脉所成的角度(动脉瘤倾斜角),计算动脉瘤体颈比(size ratio, SR)、瘤颈横截面积与载瘤动脉直径比(aneurysmal neck area/diameter of parent artery, AD);同时采用经颅多普勒(Transcranial color-coded duplex, TCD)检测颅内血流动力学参数,计算切应力(wall shear stress, WSS)和环壁张力大小,从影像学和血流动力学角度分析Willis环变异度及颅内血流动力学改变对颅内动脉瘤形成和破裂出血的影响,为颅内动脉瘤的预防提供理论依据,指导颅内动脉瘤的治疗决策。第一部分(第二章)颅内单发动脉瘤形成的危险因素分析目的探讨颅内单发动脉瘤的性别和年龄分布情况,采用3D-DSA三维重建联合TCD检查从影像学和血流动力学角度分析Willis环变异度及颅内血流动力学改变对颅内动脉瘤形成的影响,为颅内动脉瘤高危人群的筛查提供理论依据。方法选择2010年11月-2011年11月南方医科大学珠江医院神经外科住院部收治的所有经DSA检查证实的颅内单发动脉瘤患者223例,同时选取同时间段所有行DSA检查结果阴性的118例患者作为对照。分析颅内单发动脉瘤的性别、年龄分布情况,同时根据3D-DSA及三维重建图像分析血流动力学方面的特征,判断Al优势征以及Willis环变异情况。对所有影响颅内动脉瘤形成的因素进行Logistic回归分析,探讨颅内单发动脉瘤形成的危险因素。变量入选的标准基于既往已经确定的对动脉瘤形成有关的重要因素(如高血压等),现知的影响血管生理性形态的流行病学因素(如性别、年龄等),以及已知的可能影响动脉瘤形成的血流动力学因素(如Willis环变异、A1优势征等)。同时,对于发病率高、受血流动力学因素影响最明显的AcoA动脉瘤患者行TCD检查,获取血流动力学参数,并计算切应力、环壁张力大小,根据3D-DSA及三维重建图像测量双侧大脑前动脉A2段起始部夹角,通过绘制ROC曲线和Logistic回归分析综合评估Willis环变异及血流动力学改变对AcoA动脉瘤形成的影响。结果动脉瘤组和对照组在性别分布、年龄上比较,差异无统计学意义(P>0.05；P>0.05)。但从动脉瘤组患者发病的性别分布来看,女性偏多,占到了58.74%(131/223)；在动脉瘤组中,年龄>60岁为动脉瘤发病的高峰期,占到61.44%(43/118),40-60岁为第二高峰期,占到了30.94%(67/118),相比之下,40岁以前动脉瘤的发病率仅为7.52%(8/118)。不论是动脉瘤组还是对照组,Willis前环变异的发生率均高于Willis后环变异的发生率；A1优势征(Willis前环变异)的发生率左侧均明显大于右侧,这一特征同样存在于AcoA动脉瘤中。性别(OR2.360,95%CI1.138～4.892, P=0.021)、高血压Ⅱ级(OR3.294,95%CI1.246～8.711, P=0.016)、空腹血糖(6.1<FBG<11.1mmol/L)(OR63.759,95%CI2.219～20.591, P=0.001)和Willis环变异(OR27.326,95%CI9.019～82.789, P=0.000)是颅内动脉瘤形成的危险因素；年龄(<40岁)(OR0.028,95%CI0.59-0.739,P=0.002)是颅内单发动脉瘤形成的保护性因素。对于AcoA动脉瘤而言,性别(OR5.067,95%CI1.011～25.403, P=0.048)、高血压Ⅱ级(OR6.6734,95%CI1.023～43.501, P=0.047)、Willis环变异(OR14.152,95%CI1.006～199.012, P=0.049)和A1优势征(OR25.048,95%CI1.438～436.337, P=0.027)是颅内AcoA动脉瘤形成的危险因素；空腹血糖正常的糖尿病(OR0.061,95%CI0.005～0.689, P=0.024).切应力(OR0.053,95%CI0.011～0.249, P=0.000)和双侧大脑前动脉A2段起始部夹角(OR0.037,95%CI0.007～0.211, P=0.000)是颅内单发AcoA动脉瘤形成的保护性因素。年龄、双侧大脑前动脉A2段起始部夹角大小以及切应力大小对于判断AcoA动脉瘤形成有显著意义(P=0.020；P=0.000；P=0.000),年龄越接近62.5岁,夹角越接近104.9250度、切应力越接近9.3050dyne/cm2, AcoA动脉瘤形成的可能性也越大。结论不论是动脉瘤组还是对照组,Willis前环变异的发生率均高于Willis后环变异的发生率；A1优势征(Willis前环变异)的发生率左侧均明显大于右侧,A1优势征存在明显左侧优势倾向。女性、高血压Ⅱ、空腹血糖(6.1<FBG<11.1mmol/L)以及Willis环变异是颅内单发动脉瘤形成的危险因素；年龄小于40岁的人群较少发生颅内动脉瘤。性别、高血压Ⅱ级、Willis环变异和A1优势征是AcoA动脉瘤形成的危险因素；空腹血糖正常的糖尿病、切应力和双侧到脑前动脉A2段起始部夹角是颅内单发AcoA动脉瘤形成的保护性因素。年龄、双侧大脑前动脉A2段起始部夹角大小以及切应力大小与AcoA动脉瘤的形成呈正相关。第二部分(第三章)Willis环变异及血流动力学改变对颅内动脉瘤破裂出血的影响目的采用3D-DSA三维重建联合TCD检查从影像学和血流动力学角度分析Willis环变异度及颅内血流动力学改变对颅内单发动脉瘤破裂出血的影响,评估颅内单发动动脉瘤破裂出血的危险因素,为颅内动脉瘤破裂出血的防治提供理论依据,指导颅内动脉瘤的治疗决策。方法选择2010年11月-2011年11月南方医科大学珠江医院神经外科住院部收治的所有经DSA检查证实的颅内单发动脉瘤患者223例,按有无破裂分为破裂组182例,未破裂组41例。所有患者均行DSA检查,采用3D-DSA旋转及三维重建动态观察颅内动脉瘤大小、位置、形态、载瘤动脉曲度,判断Willis环变异以及A1优势征,测量动脉瘤大小、瘤颈横截面积、载瘤动脉内径、双侧的大脑前动脉A2段起始部夹角以及动脉瘤倾斜角,计算AR、AD;同时在术前对所有患者采用TCD检测颅内血流动力学参数,计算切应力、环壁张力大小,通过绘制ROC曲线和Logistic回归分析综合评估Willis环变异及血流动力学改变对颅内动脉瘤破裂出血的影响。结果破裂组动脉瘤和未破裂组动脉瘤在性别构成比上差异无统计学意义(P>0.05),但从性别分布来看,所有破裂的动脉瘤患者中女性偏多,达到了60.99%(111/182)。破裂组和未破裂组在年龄上差异有统计学意义(P<0.01),从年龄分布来看,破裂组年龄大于60岁的患者占据了多数,占到67.03%(122/182),40-60岁次之,占到了26.92%(49/182),相比之下,40岁以下的仅为6.04%(11/182)。破裂组和未破裂组动脉瘤在大小、位置和形态分布上差异无统计学意义(P>0.05；P>0.05；P>0.05),但从构成比来看,在所有破裂的动脉瘤中,中型动脉瘤(6-15mm)最多,占到52.20%(95/182),小动脉瘤(2-5mm)次之,占到20.88%(38/182),大动脉瘤(>15mm)最少,仅占到8.79%(16/182)；从动脉瘤部位来看,破裂组AcoA动脉瘤占据多数,占到了35.71%(65/182),PcoA动脉瘤次之,占到28.02%(51/182),ACA动脉瘤最少,仅占到2.75%(5/182)；形态规则的破裂动脉瘤占到78.02%(142/182),形态不规则的占到21.98%(40/182)。不论是破裂组还是未破裂组,Willis前环变异的发生率略高于Willis后环变异的发生率；A1优势征(Willis前环变异)的发生率左侧均明显大于右侧,这一特征也同样存在与AcoA动脉瘤中。年龄(OR8.618,95%CI2.866～25.917, P=0.000).高血压Ⅲ级(OR16.320,95%CI1.628～163.556, P=0.018)、动脉瘤倾斜角(OR3.053,95%CI1.131～8.242, P=0.028)、AD(OR5.638,95%CI1.507-20.251, P=0.008)和环壁张力(OR4.230,95%CI1.554～11.516, P=0.000)是颅内单发动脉瘤破裂的危险因素；A1优势征(OR0.242,95%CI0.074～0.785, P=0.018)、小动脉瘤(2-5mm)(OR0.207,95%CI0.054～0.788, P=0.002)和切应力(OR0.021,95%CI0.060～0.672, P=0.009)是颅内单发动脉瘤破裂的保护性因素。年龄(P=0.001)、AD (P=0.018)、动脉瘤倾斜角(P=0.035)、环壁张力(P=0.006)以及切应力大小(P=0.038)对于评估颅内动脉瘤破裂出血的风险有显著意义。年龄越接近62.50岁、AD越接近36.4150、动脉瘤倾斜角越接近114.9350度、环壁张力越接近3.5750dyne/cm2、切应力离11.2350dyne/cm2越远,颅内动脉瘤破裂出血的风险越高。在AcoA动脉瘤中,女性AcoA动脉瘤容易破裂出血；切应力(P=0.023)、双侧大脑前动脉A2段起始部夹角(P=0.008)、年龄(P=0.020)、动脉瘤倾斜角(P=0.015)以及环壁张力大小(P=0.017)对于评估AcoA动脉瘤破裂出血的风险有显著意义。切应力距离11.2350dyne/cm2越远、双侧大脑前动脉A2起始部夹角距离106.3350度越远、年龄越接近62.50岁、动脉瘤倾斜角越接近108.9250度、环壁张力越接近3.5750dyne/cm2, AcoA动脉瘤破裂出血的风险也越高。结论不论是破裂组还是未破裂组,Willis前环变异的发生率略高于Willis后环变异的发生率；A1优势征(Willis前环变异)的发生率左侧均明显大于右侧,A1优势征也存在明显左侧优势倾向。颅内动脉瘤破裂出血受多种因素影响,其中,年龄、高血压Ⅲ级、动脉瘤倾斜角、AD和环壁张力是颅内单发动脉瘤破裂出血的危险因素,A1优势征、小动脉瘤(2-5mm)以及切应力是其保护性因素。颅内动脉瘤破裂出血的风险与年龄、AD、动脉瘤倾斜角、环壁张力呈正相关,与切应力大小呈负相关。在AcoA动脉瘤中,女性AcoA动脉瘤容易破裂出血。AcoA动脉瘤破裂出血的风险与切应力、双侧大脑前动脉A2起始部夹角呈负相关,与年龄、动脉瘤倾斜角、环壁张力呈正相关。双侧大脑前动脉A2起始部夹角大小对于AcoA动脉瘤的形成及破裂出血均有影响,夹角在104.9250-106.3350度之间为重叠区,该区域为相对危险区,形成AcoA动脉瘤的机率和AcoA动脉瘤破裂出血的风险均较高；切应力大小对于AcoA动脉瘤的形成及破裂出血均有影响,切应力在9.3050～11.2350dyne/cm2之间为重叠区,该区域为相对危险区,形成AcoA动脉瘤的机率和AcoA动脉瘤破裂出血的风险均较高。