颅内动脉狭窄是缺血性卒中的重要病因，Willis环作为一级侧支在发生脑动脉狭窄时会导致脑血流的重新分配，完整的Willis环可起到代偿作用，从而维持脑灌注，减少梗死体积，是脑卒中的保护因素。既往关于Willis环与脑动脉狭窄的研究主要集中在颅外颈动脉狭窄，关于Willis环变异与颅内动脉血流的关系由于研究方法的限制没有得到足够的重视。本文通过对Willis环解剖变异及生理功能进行回顾，重点对Willis环变异对颅内动脉狭窄血流分布的影响进行综述，并简要介绍其评估方法。
版权归中华医学会所有。
未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
除非特别声明，本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。
颅内动脉狭窄是缺血性卒中的主要原因之一，尤其在亚洲人群，颅内动脉狭窄可占缺血性卒中的50%[1,2]。且颅内动脉狭窄人群存在较高的卒中复发风险，积极的药物治疗或支架治疗情况下，颅内动脉狭窄患者的30 d卒中复发率仍高达15%[3]。支架治疗可解决狭窄导致的血流动力学问题，但较高的与手术相关的并发症风险及术后再狭窄等问题限制了其广泛应用。如何识别卒中复发高危人群及支架治疗可获益人群，从而个体化治疗至关重要。颅内动脉狭窄导致卒中的机制之一为狭窄导致远端低灌注，脑组织缺血坏死，从而发生卒中；其次，长期慢性缺血也可以导致脑白质病变，影响认知功能[4,5]。然而同样的颅内动脉狭窄临床又有有症状与无症状之分，症状性梗死者又有严重程度之分。其中除导致脑梗死的机制不同外，机体自身血流代偿是重要因素之一。而Willis环作为血流代偿的一级侧支，在脑动脉狭窄时可导致血流重新分配，对于卒中的发生至关重要。
Willis环是以著名的神经解剖教授Thomas Willis命名的存在于脑底贯通前后循环及左右侧血管的交通动脉环[6]，由两侧大脑前动脉起始段、前交通动脉、两侧大脑后动脉起始段、后交通动脉、及颈内动脉末端组成。Willis环的存在主要起着血流分配和维持压力平衡的作用。当Willis环近端大动脉发生狭窄时，Willis环的交通是脑血流的重要代偿结构[7]，通过血流的代偿可以维持脑灌注，这也是我们常说的一级侧支循环解剖所在。Willis环的血流代偿功能取决于它的解剖学的存在及血管直径的大小。Willis环类型可显著影响颅内大血管的血流分布[8]。且Willis环作为颅内动脉血管分叉的交叉点，受一些血流动力学影响，也是动脉粥样硬化斑块和动脉瘤高发位置。
既往文献提示，Willis环在正常人群中存在变异，变异类型一般根据前后循环是否完整分为四型[9]。Ⅰ型：前后循环都完整；Ⅱ型：前循环完整，后循环不完整；Ⅲ型：前循环不完整，后循环完整；Ⅳ型：前后循环都不完整。在一项包括1 413个大脑的解剖研究中发现，正常完整的Willis环约只占34.5%。Krabbe-Hartkamp等[10]通过磁共振血管成像（MRA）对正常人的Willis环完整性进行评估发现，前循环完整者占74%，后循环完整者占52%，前后循环均完整者占42%。来自伊朗的一个研究通过对525名健康人群的TOF-MRA（time of flight-magnetic resonance angiography）进行分类发现，具有完整Willis环的人只占20.9%，前循环完整的人占80.95%，后循环完整的人占20.95%[11]。针对中国人群的利用CT血管成像（CT angiography，CTA）评估Willis环的研究结果显示，在纳入的160名健康人群中，79%表现为前循环完整，而后循环完整的仅有31%，前后循环均完整的只有27%[12]。也有研究比较不同年龄和性别人群的Willis环分布情况，在回顾性分析的834个CTA中，发现拥有完整Willis环的人数占总体的37.1%，Willis环的完整性随着年龄增加比例下降，但在总体人群及各个年龄组，女性较男性拥有完整Willis环的比例更高。总体上，完整的Willis环在年轻女性中的比例较高[13]。以上数据也说明，不同人群中，Willis环变异的发生率可能存在差别，然而，比较一致的是，后交通动脉的缺如或发育不良是最常见的变异类型[14]。
Willis环变异与卒中的关系很早就受到关注，有研究提示卒中与非卒中人群的Willis环构成存在差异，卒中人群中更多出现不完整的Willis环[15,16]，即表现为前交通或后交通缺如或发育不良等。且Willis环的完整性与卒中的严重程度及预后密切相关，完整的Willis环是提示临床良好预后的指标[9]。既往关于Willis环与脑动脉狭窄的相关研究主要集中在颅外颈动脉狭窄人群中[17,18,19]。Manon教授利用增强MRA比较了单侧颈动脉狭窄/闭塞和双侧颈动脉闭塞人群Willis环血流代偿与脑组织灌注情况，结果表明，单侧颈动脉闭塞者脑灌注情况与Willis环血流代偿显著相关，前交通动脉及同侧后交通动脉的存在可在一定程度上对狭窄侧远端血流进行代偿[20]。也有研究表明，后交通动脉缺如或发育不良是缺血性卒中的危险因素，且这种相关性独立于颈动脉闭塞的存在[21]。
Willis环作为一级侧支对颅内动脉狭窄的影响较少受到重视。可能的原因有：既往认为颅内动脉如大脑中动脉，基底动脉等作为Willis环的远端血管其狭窄或闭塞不会影响近端血管血流，再者就是受到评估Willis环血管血流方法的限制，既往MRA、CTA都只能评估Willis环的形态，缺乏血流动力学的定量评估，而经颅多普勒（transcranial doppler，TCD）又不能实现对颅内各个血管的同时评估。然而有研究表明，在颅内大动脉狭窄人群，Willis环远端的血管（如大脑中动脉）狭窄时会影响近端的血管阻力，打破原有的血流平衡，导致血流重新分布，而Willis环解剖类型是影响血流重新分布的重要因素[8, 22,23]。美国西北大学的学者通过对22例症状性颅内动脉狭窄人群利用4D flow评估Willis环动脉血流发现，颈内动脉颅内段的狭窄除导致颈内动脉远端及下游大脑中动脉的血流量减少及血流速度减慢外，还会导致同侧大脑后动脉血流的增加；而大脑中动脉狭窄的患者除表现为同侧颈内动脉和大脑中动脉血流量的减少外，还会出现同侧大脑前动脉及大脑后动脉血流的增加[23]。此外，血流分布的改变或者压力差的变化也会在一定程度上影响二级侧支循环的开放。同时，另一个关于比较重度颅内动脉粥样硬化狭窄人群药物治疗和支架治疗的研究表明，药物治疗组及支架治疗组在随访期内卒中复发无显著差别，但在药物治疗组，Willis环评分低（Willis环不完整）的患者卒中复发风险更高（P=0.059），在随访期内出现血管完全闭塞的患者中，致死性卒中组（N=3）的Willis环评分低于无症状闭塞组（N=6），两组Willis环评分（1.33±1.52）分比（3.20±1.64）分，P=0.099[22]。虽然该研究例数较少，未达到显著统计学差异，但结果也提示我们Willis环的完整性对颅内动脉狭窄人群的卒中复发可能有一定的影响，在对该人群治疗选择时，Willis环的完整性也是需要考虑的因素之一。
对于Willis环的评估，临床上最常用TCD进行评估，如压迫一侧颈动脉，观察对侧大脑前动脉是否向同侧代偿判断前交通是否开放等，TCD无创、便捷，也是临床常用的手段，但受操作者依赖性及检测者颞窗条件等限制是影响其准确性的重要因素。相较于TCD，MRA和CTA对判断Willis环形态的准确性更高，数字减影血管造影（DSA）作为诊断脑动脉狭窄的金标准在评估Willis环的代偿方面有一定的优势，但其相较于前两种方法作为一种侵入性的手段并不是首选，且不能同时显示颅内几根大血管的血流状态是其弊端。利用相位对比磁共振血管成像（phase-contrast magnetic resonance angiography，PC-MRA）可以同时评估颅内大动脉血流，近年来4D flow技术评估脑血流的相关研究越来越多[23]。有研究比较TCD与PC-MRA在评估颅内动脉血流一致性，结果显示虽然各自的血流量和参考值有一定差异，但各自与脑组织的灌注及临床结局均具有较好的相关性[24,25,26]。目前已有研究验证了该项技术在评估颅内动脉血流的一致性及可重复性，证明了其在临床应用的可行性[27]。临床应用方面，PC-MRA可对颅内动脉血流整体分布及特定血管的血流定量进行评估，且这种技术还有助于侧支的分级[28]。VERiTAS（vertebrobasilar flow evaluation and risk of transient ischemic attack and stroke）研究比较了中重度基底动脉狭窄患者远端血流减少程度与卒中复发的关系，结果表明，用这种定量MRA测得的远端血流减少与卒中复发显著相关[29]。
综上，Willis环完整性不仅对于颅外动脉狭窄闭塞发挥着一定的代偿作用，在颅内动脉狭窄闭塞时也会引起血流动力学改变，导致血流重新分布，对于卒中预后和复发有着密切的关系。将来对于颅内动脉狭窄治疗选择时，Willis环形态及功能是需要考虑的因素之一，而4D flow的应用可以实现对颅内动脉Willis环形态和血流动力学的一体化评估，将来在颅内动脉狭窄血流动力学评估中有很大的应用前景。虽然其目前还有扫描时间长，对时间及空间分辨率高，后处理复杂等缺陷[30]，但随着技术的改进，这种无创的精准一体化评估手段将会得到更广泛的应用，深刻理解Willis环变异对颅内动脉狭窄血流动力学的影响将会有助于个体化治疗。
所有作者均声明不存在利益冲突
