腦靜脈系統在腦血流調節中起著重要的作用,腦靜脈回流障礙可以引起嚴重顱內壓增高,腦灌注壓下降,腦功能障礙。某些神經系統疾病與腦靜脈系統異常相關,如短暫性全面遺忘症、短暫性單眼失明、恐慌症等。
既往研究報導,頸靜脈瓣膜關閉不全導致的頸靜脈返流是腦靜脈回流障礙的發病機制,頸靜脈瓣膜的功能是防止頸靜脈逆流及胸內壓力上傳顱內,當頸靜脈瓣膜關閉不全時,Valsalva 動作(valsalva maneuver, VM)誘發的胸內壓力增高將上傳顱內導致頸靜脈返流,但一系列研究並未發現任何與頸靜脈瓣膜關閉不全存在對應關係的顱內靜脈回流模式的形態學改變,因此開始探索是否有其他因素可導致腦靜脈回流障礙。
頸內靜脈(internal jugular vein,IJV)是腦靜脈回流心臟的主要回流通路,頭、頸靜脈先天發育不良或者狹窄/閉塞是否會導致頸內靜脈形態和血流動力學改變尚不清楚。我們提出假設,除了頸靜脈瓣膜關閉不全,是否頭、頸靜脈先天發育不良或者狹窄/閉塞也會導致頸內靜脈回流障礙,並影響腦靜脈回流及腦迴圈,出現腦功能障礙。正是帶著這個問題,本研究利用核磁共振成像技術(magnetic resonance imaging, MR imaging)及頸部靜脈超聲技術,進行了關於頭頸靜脈回流障礙發病機制的初步研究。旨在闡明頭、頸靜脈狹窄/閉塞或者先天發育不良對頸內靜脈回流障礙及腦靜脈系統及腦迴圈的影響,為頭頸靜脈回流障礙導致顱內靜脈充血/高壓的發病機制提供證據。本研究共分四個部分:
第一部分:頭頸靜脈回流障礙是短暫性全面遺忘症發病機制的新證據
既往研究報導,Valsalva 動作誘發的因頸靜脈瓣膜關閉不全導致的頸靜脈返流是短暫性全面遺忘症(transient global amnesia, TGA)的發病機制。然而研究發現VM期間短暫增高的胸腹壓力主要是通過椎靜脈系統上傳顱內及通過頸內靜脈下傳,所以通暢的頸內靜脈對顱內釋放短暫增高的壓力及腦靜脈的回流非常重要,單純的頸靜脈瓣膜關閉不全並不會引發頸靜脈回流障礙導致的短暫性全面遺忘症。因此我們假設頸靜脈受壓所致的頸內靜脈回流障礙是TGA發病機制中的決定性因素。本研究是病例對照研究,利用MR,包括應用造影劑的增強軸向T1加權核磁共振成像(contrast-enhanced axial T1-weighted MR imaging, Contrast T1)與時間分辨對比劑動態成像(time-resolved imaging of contrast kinetics, TRICKS),及未應用造影劑的核磁共振靜脈血管成像(magnetic resonance venography, MRV),評估雙側頸內靜脈與左側頭臂靜脈(brachiocephalic vein, BCV)的形態學,及橫竇(transverse sinus, TS)的不對稱性,其中頸內靜脈被分成上、中及下段。MRV發現左側橫竇的管徑在病例組較對照組顯著小,而Contrast T1發現左側橫竇的管徑在病例組與對照組無差異,這個結果符合回流靜脈近心端狹窄/閉塞。與對照組比較,TGA者雙側頸內靜脈上段及左側頭臂靜脈中、重度狹窄/閉塞,及橫竇發育不良的比例顯著高。靜脈回流的任何部位狹窄/閉塞(包括頸內靜脈任意部位或者左側頭臂靜脈狹窄/閉塞)的比例在病例組顯著高於對照組。頭頸靜脈回流障礙是引起TGA的主要原因之一;雙側頸內靜脈和/或者左側頭臂靜脈狹窄/閉塞及橫竇發育不良是導致頭頸靜脈回流障礙的重要因素。
第二部分:橫竇發育不良導致頭頸靜脈回流障礙的新證據
以往認為左側橫竇發育不良多為生理性變異,無明顯臨床意義。最近研究發現橫竇發育不良與一些神經系統疾病密切相關。本研究應用MR和頸部靜脈超聲探索了橫竇發育不良與TGA、TMB、恐慌症的相關性,及超聲診斷橫竇發育不良的臨床應用價值。本研究回顧性分析了三個病例對照研究的資料,包括TGA,短暫性單眼失明(transient monocular blindness,TMB)及恐慌症(panic disorders),同時行MR檢查及頸部靜脈超聲檢查共131例。MR測量橫竇的管徑,及明確頸靜脈狹窄/閉塞的部位和程度。頸部靜脈超聲測量頸內靜脈(中段J2及上段J3)的截面積(cross-sectional lumen area, CSA, cm2)、血流速度(time- average- mean velocity, TAMV, cm/s)及血流量(flow volume, FV, ml/min)。結果:MRV顯示發育不良的橫竇69例中,30例被Contrast T1證實其管徑小(被定義為解剖型橫竇發育不良),39例被Contrast T1證實其管徑不小(被定義為低血流型橫竇發育不良),後者至少存在頸內靜脈任意一個部位和/或者左側頭臂靜脈狹窄/閉塞(P=0.0002)。Contrast T1顯示發育不良對側的橫竇管徑無代償性增大。頸部靜脈超聲研究顯示,橫竇發育不良側上段頸內靜脈(J3)截面積顯著小(P<0.0001)。對側/同側上段頸內靜脈(J3)截面積的比值>1.55作為診斷橫竇發育不良的截斷點,其敏感性0.80,特異性0.81,陽性預測值0.82。結論:橫竇發育不良可分為解剖型及低血流型兩種類型。頸內靜脈流量低,管徑小與橫竇發育不良導致的頸靜脈回流障礙密切相關,其中低血流型與頸靜脈狹窄/閉塞導致的頸靜脈回流障礙相關,解剖型與橫竇本身發育不良導致的頸靜脈回流障礙相關。頸靜脈回流障礙是TGA、TMB、恐慌症的主要原因之一。
第三部分:VM期間頸內靜脈無回流可作為頭頸靜脈回流障礙的新證據
研究的第一、二部分,利用MR證實了TGA者存在頸靜脈狹窄/閉塞或者橫竇先天發育不良,這支持腦靜脈回流障礙的理論,本部分應用超聲進一步研究TGA者頸內靜脈相應的功能或者血流動力學改變,進一步驗證腦靜脈回流障礙的理論。結果發現與對照組比較,平靜呼吸狀態下,TGA組雙側上段頸內靜脈(J3)及中段(J2)的血流速度及血流量均低,左側著;且VM期間,TGA組上段(J3)、中段(J2)頸內靜脈無回流的比例高,以右側著。VM期間,與無頸靜脈狹窄/閉塞或者橫竇先天發育不良比較,頸靜脈存在狹窄/閉塞或者先天發育不良者中,頸內靜脈無回流的比例高,以右側頸內靜脈狹窄/閉塞,及橫竇發育不良者著。結論:頸內靜脈低流速低流量且VM期間頸內靜脈無回流與頸靜脈狹窄/閉塞或者橫竇先天發育不良致頸靜脈回流障礙相關,支持頭頸靜脈回流障礙是TGA發病主要原因之一的理論;VM期間頸靜脈無回流可作為評估頭頸靜脈回流障礙的檢測手段。
第四部分:頭頸靜脈回流障礙的超聲診斷標準
為了更深入研究頭、頸靜脈回流障礙與神經疾病的相關性,以MR的頸靜脈回流障礙的形態學作為對照,超聲觀察頸靜脈回流障礙相應的血流動力學改變,初步建立頸靜脈回流障礙的超聲診斷標準。方法:回顧性分析110例同時進行MR包括Contrast T1、TRICKS及MRV,及靜脈超聲檢查包括不同呼吸誘發試驗,如平靜呼吸狀態、深吸氣、呼氣及VM。排除標準是VM不能持續15秒鐘,及吹氣壓力不能達到40mmHg。MR評估頸內靜脈(internal jugular vein, JIV)與頭臂靜脈(brachiocephalic vein, BCV)狹窄/閉塞及橫竇發育不良,超聲評估不同呼吸狀態下IJV及椎靜脈的血流動力學參數,如截面積(cross-sectional lumen area, CSA, cm2)、血流速度(time-average-mean velocity, TAMV, cm/s)及血流量(flow volume, FV, ml/min)。結果:比較有或無IJV重度狹窄/閉塞:當上段頸內靜脈(C1)重度狹窄/閉塞(MR結果)時,超聲提示同側中段頸內靜脈(J2)的CSA小,尤其在吸氣時,被壓側顯著變小;當中段頸內靜脈(C4)重度狹窄/閉塞(MR結果)時,超聲提示同側上段頸內靜脈(J3)平靜呼吸狀態FV低。但是因為超聲資料的變異性太大,利用統計學方法ROC曲線(receiver-operating characteristic, ROC),無法找出C1或者C4狹窄/閉塞時有效的超聲診斷截斷點。比較有或無左側BCV重度狹窄/閉塞:中段頸內靜脈(J2)的TAMV及FV均顯著低,但CSA顯著高,提示靜脈下游被壓。利用ROC曲線進一步評估BCV是否存在狹窄/閉塞的診斷的最佳截斷點,發現左側中段頸內靜脈(J2)平靜呼吸狀態的TAMV值<8.0(cm/s)時,可以兼顧敏感性與特異性,敏感性0.78,特異性0.61,陽性預測值0.63。結論:本研究通過MR與頸靜脈超聲對比研究,發現超聲評估頸內靜脈回流障礙與MR評估靜脈的形態學存在相應關係。MR能夠明確診斷靜脈是否存在狹窄/閉塞、狹窄/閉塞的部位及程度,及橫竇先天發育不良。超聲通過不同呼吸狀態下頸內靜脈的血流速度、血流量及管徑及VM期間頸內靜脈是否回流診斷頸靜脈是否存在回流障礙。聯合MR及超聲,不但明確頸靜脈存在回流障礙,而且明確部位及程度。
本研究是頭頸靜脈回流障礙與神經系統疾病臨床相關性的研究。我們通過MR及頸部靜脈超聲的對比研究,發現了頭、頸靜脈狹窄/閉塞,及橫竇先天發育不良導致的頸靜脈回流障礙是TGA、TMB、恐慌症主要的發病原因之一;超聲檢查頸內靜脈的低流速低流量及VM期間頸內靜脈無回流可以作為評估頸靜脈回流障礙的檢測手段;MR及超聲聯合檢查可以明確頸靜脈回流障礙與橫竇發育不良、頸靜脈狹窄/閉塞的相關性。
致謝:本博士課題的臨床資料、核磁共振成像技術的檢查資料及頸部靜脈超聲的檢查資料分別來自臺北榮民總醫院神經醫學中心神經內科、臺北榮民總醫院放射線科及臺北榮民總醫院神經醫學中心神經超聲檢查室。博士課題的資料的統計分析均由臺北榮民總醫院神經醫學中心畢業於美國加州大學生物統計專業的盛文鴦碩士完成。本研究獲得了臺灣科學委員會研究基金會資助(NSC101-2314-B-037-069-MY2)。