Морфология артериальных бифуркаций и риск формирования аневризм головного мозга

Самарская областная клиническая больница им. В.Д. Середавина

Введение. Аневризмы головного мозга достаточно распространенный патологический процесс, у взрослого населения по данным ангиографических исследований и аутопсий данное заболевание встречается в 6 % случаев среди взрослого населения и в 2% случаев среди детей, а в целом по всем возрастным группам от 0,2 до 9,9%. В среднем данный показатель составляет 5%.

Стойкая инвалидизация или гибель больного наиболее частые исходы апоплексической формы течения церебральных аневризм. От 32% до86% пациентов погибает от первого кровоизлияния. В 10-20% случаев у выживших развивается грубая неврологическая симптоматика в результате повреждения головного мозга. Риск повторного кровоизлияния у пациентов выживших после первого случая достаточно велик. В 4% наблюдений повторное кровоизлияние возникает в течение первых суток и далее по1-2% на каждый день после инсульта, в течение 4-х недель у 30% пациентов вновь развивается внутричерепное кровоизлияние и летальность уже составляет 70%. По данным литературы аневризмы бифуркации основной артерии составляют от 5% до 8% всех локализаций аневризм головного мозга [5]. Большинство пациентов с данной патологией в течение 3-6 лет либо погибают, либо выживают с выраженным неврологическим дефицитом в результате повторных разрывов [10]. Повторные разрывы аневризм бифуркации основной артерии происходят в 2-3 раза чаще по сравнению с аневризмами переднего отдела виллизиева круга [5]. Аневризмы средней мозговой артерии составляют 40% всех локализаций аневризм головного мозга, аневризмы бифуркации средней мозговой артерии составляют 81% и 87% в группе разорвавшихся аневризм данной локализации. В литературе представлены данные о значимости популяционных, морфометрических, гемодинамических показателей, анатомии окружающих структур в прогнозировании формирования и развития аневризм головного мозга [4,9,13,14]. Важное значение в формировании неблагоприятных гемодинамических условий в области локализации бифуркационных аневризм имеет не только строение самого аневризматического мешка, но и геометрия несущего сосуда.

Цель. В исследовании на примере бифуркаций основной и средней мозговой артерии проведен анализ геометрических характеристик у пациентов с верифицированной бифуркационной аневризмой и без аневризмы.

Материалы и методы. В исследование включены 90 человек с аневризмами и без аневризм бифуркаций основной и средней мозговой артерии, которым с 2011 по 2015 год выполнялась дигитальная субтракционная ангиография. Ангиографические исследования производились на ангиографaх INNOVA 3100 и INNOVA 4100. Все измерения морфологических параметров выполнены на моделях, созданных в результате 3D реконструкции изображения, полученного при ангиографическом исследовании в ротационном режиме с частотой кадров 30 в секунду при скорости вращения 40˚ в секунду. Для исследование использовалось контрастное вещество Ксенитикс-300 с болюсным введением 21 мл при скорости 4 мл/с с задержкой от момента введения контрастного вещества 2 с. Все пациенты были стратифицированы на две группы: группа №1 - пациенты с аневризмами бифуркации и группа №2 - пациенты без аневризм. В исследовании учитывались следующие показатели: диаметр несущей артерии, средний диаметр ветвей бифуркации, значение отношения диаметра большей ветви бифуркации к диаметру артерии меньшего размера, учитывался угол ветвления артерий, максимальным значением угла считалось значение 180°. Также нами оценивалось отношение радиуса несущей артерии к суммарному радиусу ветвей бифуркации. Диаметры артерий измерялись на уровне дистальнее и проксимальнее бифуркации на 0,5 см., угол ветвления и коэффициент ветвления, определяемый по формуле Z=S1+S2/S, где Z - коэффициент ветвления, S1 и S2 площади сечения отходящих артеий, S - площадь сечения основного ствола (рис. 1) [1].

Рис. 1. Измерение угла ветвления и коэффициента ветвления сосудов.

Рис. 1. Измерение угла ветвления и коэффициента ветвления сосудов.

Так же определялось отношение большего угла между осью несущей артерии и осью одной из артериальных ветвей к аналогичному углу противоположенной артерии. С целью выявления различия по уровню выраженности исследуемого признака применялся критерий Манна-Уитни (U). Результаты считались достоверными при вероятности ошибки p≤0,05. Статистические расчеты проводились с помощью программы SPSS 15.0.

Результаты. В исследование включены 90 пациентов (53 пациента с аневризмой бифуркации, 37 пациентов без аневризмы). Из 53 человек с аневризмами мужчин 30 человек, женщин 23 человека. Из 37 человек без аневризм мужчин 21 человек, женщин 16 человек. Средний возраст пациентов первой группы составил 51,2±12,2 лет, второй группы 44,5±17,3 года.

В группе пациентов с аневризмой при анализе диаметра несущей артерии получены следующие значения: - медиана 2 мм, 25% - 1,92 мм, 75% - 2,31 мм, разброс от 1,0 до 3,22 мм, в группе пациентов без аневризмы - медиана 2,42 мм, 25% - 2,11 мм, 75% - 2,60 мм, разброс от 1,72 до 3,10 мм, различия между группами по признаку было статистически значимым: U (53;37)=675,5, р=0,02.

При исключении из выборки аневризм с разрывом получены следующие значения: в группе № 1 - медиана 2,0 мм, 25% - 1,82 мм, 75% - 2,31 мм, разброс от 1,22 мм до 2,91 мм, в группе № 2 - медиана 2,22 мм, 25% - 2,0 мм, 75% - 2,41 мм, разброс от 1,72 до 2,82 мм, различие между группами статистически незначимое: U (14;26)=138, р=0,2.

Значения среднего диаметра ветвей бифуркации представлены следующим образом: в группе № 1 - медиана 1,8 мм, 25% - 1,55 мм, 75% - 2,1 мм, разброс от 1,05 до 2,7 мм в группе № 2 - медиана 1,98 мм, 25% - 1,75 мм, 75% - 2,35 мм, разброс от 1,45 до 2,55 мм, различие между группами по признаку среднего диаметра ветвей бифуркации статистически значимое: U (53;37)=361,5, р=0,05. При исключении из выборки аневризм с разрывом получены следующие значения: в группе № 1 - медиана 1,91 мм, 25% - 1,64 мм, 75% - 2,0 мм, разброс от 1,13 мм до 2,61 мм, в группе № 2 - медиана 2,0 мм, 25% - 1,72 мм, 75% - 2,43 мм, разброс от 1,52 мм до 2,64 мм, различие между группами статистически незначимое: U (14;26)=126,5, р=0,1.

При анализе различия по признаку отношения диаметров ветвей бифуркации получены следующие значения в группе № 1 - медиана 1,23 , 25% - 1,10 , 75% - 1,44 , разброс от 1,1 до 4,2, в группе № 2 - медиана 1,21, 25% - 1,10 , 75% - 1,42, разброс от 1,11 до 2,32, различия между группами по данному признаку статистически незначимое: U (53;37)=923, р=0,9.

Анализ отношения радиуса несущей артерии к суммарному радиусу ветвей бифуркации с аневризмой и без аневризмы позволил сделать вывод о незначимости различия по данному признаку. В группе № 1 - медиана 0,68 , 25% - 0,6 , 75% - 0,78 , разброс от 0,5 до 1,0, в группе № 2 - медиана 0,67, 25% - 0,59 , 75% - 0,78, разброс от 0,45 до 1,39, различия между группами по данному признаку статистически незначимое: U (37;51)=0,923, р=0,9.

Угол бифуркации в группе №1 составил: медиана 161,25°, 25% - 130,7°, 75% - 176°, разброс от 23,9° до 180°, группа № 2 - медиана - 92,5°, 25% - 86,1°, 75% - 106,3°, разброс от 56,9° до 147,7°, различия между группами по данному признаку статистически значимо: U (50;37)=104, р=0,001 (рис. 2).

Рис. 2. Распределение в группах по признаку величины угла ветвления бифуркации.

Рис. 2. Распределение в группах по признаку величины угла ветвления бифуркации.

Коэффициент ветвления в группах составил: в группе №1 медиана - 1,2, 25% - 0,9 , 75% - 1,5 , разброс от 0,25 до 3,8, в группе №2 медиана - 1,1, 25% - 0,87 , 75% - 1,4, разброс от 0,49 до 2, различия между группами по данному признаку статистически незначимое: U (53;37)=865, р=0,6.

При анализе отношений углов между несущей артерией и ветвями бифуркации получены следующие значения: в группе № 1 - медиана 1,52 , 25% - 1,24 , 75% - 2,26 , разброс от 1,06 до 15,65, в группе № 2 - медиана 1,24, 25% - 1,1 , 75% - 1,4, разброс от 1 до 1,98, различия между группами по данному признаку статистически значимое: U (41;26)=280, р=0,001 (рис. 3).

Рис. 3. Распределение в группах по признаку отношения углов между несущей артерий и ветвями бифуркации.

Рис. 3. Распределение в группах по признаку отношения углов между несущей артерий и ветвями бифуркации.

Обсуждение. По данным Mehinovic с соавт. (2014), значения диаметра основной артерии в группе пациентов с аневризмами вертебробазилярной локализации статистически значимо превышали значения диаметра в группе пациентов без аневризм, аналогичные данные получены для диаметра задних мозговых артерий [11]. В настоящем исследовании такой закономерности не выявлено, что вероятно обусловлено особенностями отбора пациентов с аневризмами определенной локализации, а именно, бифуркации основной артерии. При изучении бифуркаций средней мозговой артерии без учета факта разрыва аневризмы средней мозговой артерии получены данные, свидетельствующие о меньшем диаметре артерий, формирующих бифуркацию, в группе с наличием аневризмы. В случае исключения из исследования разорвавшихся аневризм достоверного различия не выявлено, что вероятно связано с вазоспазмом на фоне кровоизлияния.

По данным Efendic с соавт. (2014) угол между ветвями несущей артерии статистически значимо имел большее значение в группе пациентов с аневризмой бифуркации основной артерии по сравнению с группой пациентов без аневризмы [6]. Результаты проведенного исследования подтверждают данный факт, угол бифуркации статистически значимо был больше в группе пациентов с аневризмой основной артерии.

По данным Baharoglu с соавт. (2014) при анализе геометрии бифуркации средней мозговой артерии с аневризмой и без аневризмы отношение радиуса основного ствола к суммарному радиусу ветвей было достоверно выше в группе без аневризм [2]. Результаты проведенного исследования подтверждают данный факт, при анализе оптимальности строения бифуркаций с аневризмой и без аневризмы значение отношения радиуса несущего сосуда к суммарному радиусу ветвей было значимо выше в группе без аневризм, что вероятно связано с меньшими нагрузками на стенку сосуда в случае увеличения суммарной площади ветвей бифуркации.

Sadatomo с соавт. (2008) при сопоставлении разорвавшихся и неразорвавшихся аневризм средней мозговой артерии сделал вывод о низком значении отношения диаметров ветвей несущей артерии в области бифуркации в случае разорвавшихся аневризм [12]. Ambekar с соавт. (2013) не выявили подобной закономерности при изучении аневризм бифуркации основной артерии [3]. Формирование аневризм в области бифуркации связывают с высоким значением напряжения сдвига, что наиболее выражено в условиях асимметрии диаметра ветвей несущей артерии [6]. При анализе отношения диаметров ветвей бифуркации в настоящем исследовании значимого различия в группах не выявлено, что вероятно обусловлено преобладанием разорвавшихся аневризм в первой группе пациентов.

В представленном исследовании проведен анализ коэффициента ветвления в группе пациентов с аневризмой и без аневризмы. Значимого различия по данному признаку не выявлено, что вероятно связано с особенностью выборки, где преимущественно представлены разорвавшиеся аневризмы.

Farnoush с соавт. (2013) с помощью моделирования бифуркационных аневризм сделали вывод о том, что важным фактором, обуславливающим гемодинамические условия для разрыва является отношение диаметров ветвей несущего сосуда. По мнению авторов отношение углов отхождения артерий от основного ствола не оказывает существенного влияния на риск разрыва [7]. Ingebrigtsen с соавт. (2004) отмечают влияние величины угла между преобладающей по диаметру ветвью и несущей артерией на формирование бифуркационных аневризм [8].

В настоящем исследовании проведен анализ асимметрии бифуркации у больных с аневризмой и без аневризмы. Пациенты с аневризмой характеризовались большими значениями отношения углов между основным и дочерними сосудами по сравнению с пациентами без аневризмы.

Заключение. Пациенты с бифуркационными аневризмами характеризовались большими значениями угла бифуркации, более выраженной асимметрией углов отхождения ветвей бифуркации. Статистически значимого различия между пациентами с аневризмой бифуркации и без аневризмы по признакам отношения радиуса несущего сосуда к суммарному радиусу ветвей бифуркации, диаметру несущей артерии, среднему диаметру ветвей, отношению диаметров ветвей бифуркации и коэффициенту ветвления не выявлено.

Список использованных источников:

  1. Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения.-М: Мир, 1981.- 624 с.
  2. Baharoglu M.I., Lauric A1., Wu C., Hippelheuser J., Malek A.M. Deviation from optimal vascular caliber control at middle cerebral artery bifurcations harboring aneurysms// J Biomech. 2014 ;47(13):3318-24.
  3. Ambekar S., Madhugiri V., Bollam P., Nanda A. Morphological differences between ruptured and unruptured basilar bifurcation aneurysms// J Neurol Surg B Skull Base. 2013 ;74(2):91-6.
  4. Beck J., Rohde S., el Beltagy M., Zimmermann M., Berkefeld J., Seifert V., Raabe A. Difference in configuration of ruptured and unruptured intracranial aneurysms determined by biplanar digital subtraction angiography// Acta Neurochir (Wien). 2003;145:861-865.
  5. Dãnãilã L. Microsurgery for the aneurysms of the basilar artery apex// Chirurgia (Bucur). 2012 ; 107(5):631-9.
  6. Efendić A., Isaković E., Delić J., Mehinović A., Hrustić A. Vascular geometry of vertebrobasilar tree with and without aneurysm// Med Glas (Zenica). 2014 ;11(2):252-7.
  7. Farnoush A., Avolio A., Qian Y. Effect of Bifurcation Angle Configuration and Ratio of Daughter Diameters on Hemodynamics of Bifurcation Aneurysms// AJNR Am J Neuroradiol. 2012:2.
  8. Ingebrigtsen T., Morgan M.K., Faulder K., Ingebrigtsen L., Sparr T., Schirmer H. Bifurcation geometry and the presence of cerebral artery aneurysms// J Neurosurg. 2004 ;101(1):108-13.
  9. Xiang J., Natarajan S.K., Tremmel M., Ma D., Mocco J., Hopkins L.N., Siddiqui A.H., Levy E.I., Meng H. Hemodynamic-Morphologic Discriminants for Intracranial Aneurysm Rupture// Stroke. 2011;42:144-152.
  10. Long D.A., Galbraith S.L. The management outcome of patients with a ruptured posterior circulation aneurysm// ActaNeurochir (Wien). 1993;125:9-14.
  11. Mehinovic A., Isakovic E., Delic J. Variations in diameters of vertebro-basilar tree in patients with or with no aneurysm// Med Arch. 2014;68(1):27-9.
  12. Sadatomo T., Yuki K., Migita K., Taniguchi E., Kodama Y., Kurisu K. Morphological differences between ruptured and unruptured cases in middle cerebral artery aneurysms// Neurosurgery 2008. 74602-609.609, discussion 602-609.
  13. San Millán R.D., Yilmaz H., Dehdashti A.R., Alimenti A., de Tribolet N., Rüfenacht D.A. The perianeurysmal environment: influence on saccular aneurysm shape and rupture// AJNR Am J Neuroradiol. 2006;27(3):504-12.
  14. Vlak M.H., Algra A., Brandenburg R., Rinkel G.J. Prevalence of unruptured intracranial aneurysms, with emphasis on sex, age, comorbidity, country, and time period: a systematic review and meta-analysis// Lancet neurology. 2011; 10: 626-636.