L’arteria comunicante anteriore (AcoA) e le arterie comunicanti posteriori (PcoA) del cerchio di Willis forniscono la via principale per il flusso sanguigno collaterale in caso di stenosi o occlusione dell’arteria carotide interna grave (IC).1 L’assenza di funzione collaterale dovuta a ipoplasia (Figura 1) o aterostenosi delle arterie collaterali può portare ad un rischio più elevato di ictus nei pazienti con grave malattia occlusiva IC.,234 Per questo motivo, la comprensione della funzione collaterale del circolo di Willis è di importanza clinica. L’ecografia duplex transcranica codificata a colori (TCCD) combinata con test di compressione dell’arteria carotide comune (CCA) consente una valutazione in tempo reale della capacità collaterale del cerchio di Willis.56 Studi comparativi tra tecniche ecografiche transcraniche e angiografia hanno dimostrato che l’ecografia transcranica ha un alto livello di sensibilità e specificità nella valutazione della pervietà dell’AcoA e del PcoA.,578 Questo è il primo studio che confronta i dati emodinamici sulla funzione collaterale del cerchio di Willis con i risultati anatomici ottenuti all’autopsia. Un obiettivo era quello di indagare se i criteri di ultrasuoni comunemente usati per la definizione di ACOA e PcoA patency67910 collaterale riflettono vere differenze nella dimensione arteriosa, ma il nostro obiettivo principale era quello di determinare i diametri di soglia dell’arteria collaterale per fornire il flusso collaterale attraverso il cerchio di Willis.,

Soggetti e Metodi

Pazienti

Lo studio è stato eseguito presso la Stroke Unit del Dipartimento di Neurologia presso il Dipartimento di Patologia dell’Università di Debrecen Medical School in Ungheria dopo essere stato approvato dal locale comitato etico. Questo studio faceva parte di uno studio più ampio condotto per valutare la funzione collaterale del circolo di Willis in pazienti con ictus acuto mediante test di compressione TCCD e CCA. A causa della gravità dell’ictus, un numero di pazienti inclusi in questo studio più ampio è morto., Il cerchio di Willis di questi pazienti è stato rimosso all’autopsia e la dimensione delle arterie collaterali è stata misurata.

Esame TCCD

Per tutti gli esami ecografici è stato utilizzato uno scanner duplex Hewlett Packard SONOS 2000. La scansione duplex delle arterie extracraniche che forniscono il cervello (trasduttore da 4,5 a 5,5 MHz) ha preceduto l’indagine transcranica. Il TCCD è stato eseguito con una sonda phased array da 2,0 a 2,5 MHz., L’esame del tronco principale dell’arteria cerebrale media (M1), della parte precomunicante dell’arteria cerebrale anteriore (A1) e della parte precomunicante dell’arteria cerebrale posteriore (P1) attraverso la finestra ossea temporale è stato eseguito in modo standard, i cui dettagli sono riportati altrove.11 In caso di guasto unilaterale della finestra, è stato tentato l’esame dell’A1 e P1 attraverso la finestra ossea temporale opposta.

Per una valutazione affidabile della pervietà funzionale di AcoA e PcoA in pazienti senza malattia occlusiva IC, sono necessarie compressioni CCA.,7 L’apporto collaterale attraverso l’AcoA al M1 è stato dimostrato dall’inversione del flusso sanguigno nell’ipsilaterale A1 al CCA compresso, combinata con una maggiore velocità del flusso sanguigno nell’A1 controlaterale. Entrambi i segmenti A1 sono stati studiati di routine con compressione CCA ipsilaterale e controlaterale. La pervietà funzionale del PcoA è stata definita da un aumento della velocità sistolica di picco (PSV) di >del 20% nel P1 ipsilaterale al CCA compresso, questo valore è il doppio di quanto previsto dalla variazione normale e dall’errore di misura.,79 L’aumento del PSV è sempre stato misurato sui picchi più alti dello spettro Doppler. Se l’aumento PSV nel P1 era < 20%, il PcoA è stato definito come ipofunzionale. Le misurazioni della velocità sono state effettuate prossimalmente in A1 e P1 con il volume del campione impostato il più stretto possibile. Le misurazioni nel P1 sono state prese il più vicino possibile alla parte superiore dell’arteria basilare.

Occlusione carotidea

Nei pazienti con occlusione unilaterale dell’IC, la funzione AcoA è stata dimostrata se l’ipsilaterale A1 rispetto all’A occlusa ha dimostrato un flusso inverso spontaneo., La funzione PcoA sul lato dell’occlusione IC è stata dimostrata se la velocità media del flusso sanguigno nel P1 ipsilaterale era superiore alla velocità media del flusso sanguigno+2 SD10 da un gruppo di pazienti aterosclerotici con età e sesso corrispondenti senza malattia occlusiva IC o sintomi cerebrali.12 La funzione PcoA controlaterale all’occ occlusa è stata testata mediante compressione del CCA non occluso. La presenza di collaterali leptomeningei non può essere valutata dal TCCD.,

Test di compressione

Per evitare una reazione cardiovascolare sistemica, sono state applicate compressioni del CCA basse nel collo appena prossimale alla testa sternale della clavicola per un massimo di 4 cicli cardiaci. Per ridurre al minimo il rischio di embolia, le compressioni sono state eseguite solo in quei pazienti senza placche aterosclerotiche nel CCA prossimale come giudicato dall’immagine B-mode della scansione duplex., Per garantire l’efficacia della compressione, un pulsossimetro (Eagle 3000, Marquette), che ha generato tracce di impulsi su un monitor separato, è stato collegato al lobo dell’orecchio sullo stesso lato dell’arteria compressa. L’appiattimento di questa onda di impulso ha indicato la cessazione del flusso sanguigno attraverso il CCA e quindi una compressione adeguata.

Autopsia

Il cerchio di Willis è stato sezionato dopo la rimozione del cervello dalla cavità cranica. Tutti i rami minuti derivanti dalle navi principali sono stati accuratamente tagliati via., La patologia dei vasi cerebrali è stata giudicata da un neuropatologo che ha familiarità con la storia medica del paziente. Un disegno approssimativo dell’anatomia è stato fatto per evitare di mescolare i lati destro e sinistro del cerchio di Willis durante ulteriori procedure. Il sangue è stato accuratamente lavato dal cerchio di Willis con soluzione salina isotonica. Le fotografie sono state scattate prima e dopo la dissezione dal cervello e dopo che il sangue è stato lavato.

Misure

Per misurare le lunghezze e i diametri delle arterie, il cerchio di Willis è stato messo su una lastra di vetro., Dopo che le arterie erano state raddrizzate, le lunghezze dei segmenti PCOA e A1 sono state misurate con un righello con una scala millimetrica. Queste misurazioni sono state arrotondate a millimetri interi. Per misurare la lunghezza dei segmenti AcoA e P1, un foglio trasparente 10×10 cm con una scala millimetrica è stato posizionato sopra il cerchio. Sotto un microscopio con un ingrandimento ×10, le lunghezze AcoA e P1 sono state misurate con un’approssimazione di 0,1 mm., Per la misurazione dei diametri arteriosi, una seconda lastra di vetro è stata bloccata sopra la prima, con il cerchio di Willis e il foglio trasparente in mezzo. È stata applicata una forza sufficiente per indurre la completa obliterazione del vaso lumina ma non per appiattire le pareti arteriose.1314 Se l’aterostenosi è stata trovata presente nell’arteria cerebrale media o nell’arteria basilare, questa è stata tagliata prima. Ciò è stato fatto per consentire l’applicazione di uguale pressione su tutti e 4 gli angoli delle lastre di vetro per l’obliterazione della nave lumina., Il set di lastre di vetro è stato nuovamente sottoposto al microscopio e in questo modo sono state ottenute letture che rappresentano la metà della circonferenza arteriosa. Le misurazioni sono state effettuate nei siti prossimali, medi e distali di AcoA, A1, PcoA e P1 e approssimate al più vicino 0,1 mm. La parte più stretta di ciascuna arteria è stata utilizzata per ulteriori analisi, perché abbiamo considerato che la larghezza di questa parte ha determinato la capacità collaterale. Supponendo che le arterie siano circolari, il loro diametro esterno potrebbe essere calcolato dalla formula diametro = circonferenza / π., Tutti i dati in questo studio sono riportati come mediane con intervalli. Sono stati utilizzati test non parametrici per analizzare i dati. La significatività è stata assunta al livello del 5%.

Risultati

Lo studio comprende dati TCCD e autoptici su 12 pazienti, 8 uomini e 4 donne, con un’età media di 75 anni (da 51 a 91 anni). Il tempo mediano tra il TCCD e la morte era di 53 ore (da 4 ore a 36 giorni) e il tempo mediano tra morte e autopsia era di 22 ore (da 5 ore a 3,5 giorni). Sei pazienti hanno avuto un’occlusione unilaterale dell’A senza una significativa stenosi controlaterale dell’A (Tabella 1)., Nella Tabella 2, i risultati del TCCD sono elencati insieme alle dimensioni arteriose ottenute all’autopsia. Ad eccezione del paziente 3 (trombo nell’arteria cerebrale anteriore sinistra), nessun paziente è stato trovato con arterie collaterali gravemente stenose o occluse. Il paziente 10 ha mostrato un grande trombo che occludeva l’arteria cerebrale media sinistra.

Parte anteriore del Cerchio di Willis

In 2 pazienti (pazienti 2 e 3) con occlusione IC, il flusso collaterale spontaneo attraverso la parte anteriore del cerchio di Willis verso M1 era assente., Nel paziente 3, l’ipsilaterale A1 non poteva essere visualizzato dal TCCD e la velocità nell’A1 controlaterale non era migliorata. Nel paziente 12, che non aveva stenosi IC significativa, il flusso incrociato attraverso l’AcoA non poteva essere provocato da compressioni CCA. All’autopsia, è stato trovato un singolo AcoA in tutti i casi; non sono state trovate duplicazioni o triplicazioni1415. Tre ACOAS avevano una tipica forma a clessidra, con un diametro più piccolo nella sezione centrale dell’arteria rispetto al sito di giunzione con i segmenti A1. In 1 caso, una terza arteria cerebrale anteriore ha avuto origine dall’AcoA., Tutti i segmenti A1 avevano un diametro ≥1,0 mm (Tabella 2). I pazienti 2 e 12 hanno mostrato diametri AcoA molto piccoli, rispettivamente 0,3 e 0,5 mm, che avevano impedito il flusso incrociato interemisferico. Nel paziente 3, è stato trovato un grande trombo nell’arteria cerebrale anteriore sinistra che ha bloccato il deflusso dall’AcoA, spiegando l’assenza di flusso incrociato anteriore su TCCD. Il diametro mediano dell’AcoA nei pazienti con una via collaterale anteriore non funzionale (n=2, escluso il paziente 3) è stato di 0,4 mm e il diametro mediano dell’AcoA nei pazienti con una via collaterale anteriore funzionale (n = 9) è stato di 1,1 mm (Tabella 2).,

Parte posteriore del cerchio di Willis

In 14 emisferi, il flusso collaterale spontaneo attraverso la parte posteriore del cerchio di Willis era assente o non poteva essere provocato dalle compressioni CCA. In 2 emisferi (emisferi destro dei pazienti 6 e 8), siamo stati in grado di misurare direttamente la velocità del flusso sanguigno nel PcoA. Invece di invertire il flusso, la compressione CCA ipsilaterale ha causato una diminuzione del PSV dell ‘ 89% e del 61%, rispettivamente. L’autopsia ha rivelato una configurazione fetale dell’arteria cerebrale posteriore (Figura 2), costituita da un’ampia PcoA (diametro di 2.,1 mm in entrambi) combinato con una stretta ipsilaterale P1 (0,5 e 0,6 mm, rispettivamente; Tabella 2). I PCOA classificati come funzionali da TCCD avevano diametri significativamente più grandi dei PCOA non funzionali, 0,9 contro 0,6 mm (P=0,008). I diametri di PcoA sono risultati correlati negativamente (ρ = -0,50, P = 0,01, correlazione di ordine di classifica di Spearman) ai diametri dei loro segmenti P1 ipsilaterali (Figura 3).,

I diametri di tutte le arterie collaterali funzionali del cerchio di Willis erano significativamente più grandi dei diametri di tutte le arterie collaterali non funzionali (compresi i diametri dei segmenti P1 delle 2 arterie cerebrali posteriori fetali), 1,1 contro 0,5 mm (P=0,003, Figura 4).,

Discussione

Nonostante il numero limitato di pazienti e il metodo relativamente semplice per misurare i diametri arteriosi esterni, riteniamo che i nostri risultati siano unici, perché questa è la prima volta che questo tipo di informazioni è stato ottenuto da una popolazione in studio rispetto a un modello. I criteri TCCD per determinare la funzione collaterale del cerchio di Volontàè usato nella letteratura67910 corrisponde veramente a differenze significative nel diametro arterioso, nonostante la leggera sovrapposizione dei diametri delle arterie collaterali funzionali e non funzionali (Figura 4)., Nel complesso, i diametri arteriosi trovati in questo studio sono molto simili ai diametri riportati da Baptista14 e da Murray16 ma leggermente più piccoli dei diametri riportati da altri autori.15171819 Gli studi devono essere confrontati solo con cautela a causa della differenza nelle popolazioni in studio e nei metodi di misurazione. Fino a che punto i diametri arteriosi postmortem sono uguali ai diametri in vivo è sconosciuto. L’assenza di pressione di perfusione e il possibile restringimento della parete arteriosa dovuto al decadimento delle cellule muscolari potrebbero comportare la misurazione di diametri più piccoli., Se questo processo ha avuto un’influenza significativa sui nostri risultati rimane speculativo. A causa della natura della nostra popolazione di studio, assumiamo che abbiamo trovato diametri più piccoli rispetto ad altri autori.15171819 È stato dimostrato che i pazienti con ictus hanno cerchi di Willis meno sviluppati a causa di una maggiore prevalenza di vasi filiformi.202122 Un’altra ragione è che abbiamo usato le parti più strette delle arterie nell’analisi, perché queste parti probabilmente determinano la capacità collaterale., L’AcoA in particolare può avere un diametro molto diverso lungo il suo corso a causa di una clessidra (3 casi in questo studio) o di forma triangolare.1523 La correlazione negativa riportata tra i diametri PcoA e P1 (Figura 3) confuta i risultati di Puchades-Orts et al24 e Orlandini et al25 ; tuttavia, Kamath18 ha trovato la stessa correlazione negativa e nell’analisi dettagliata di Hillen sono stati trovati 13 coefficienti di correlazione comparabili.,

Un risultato importante in questo studio è che AcoAs e PCOA con un diametro notevolmente inferiore a 1 mm possono ancora fornire un flusso collaterale, che può essere rilevato da TCCD. I nostri risultati indicano che il diametro della soglia per la funzione collaterale è compreso tra 0,4 e 0,6 mm (Tabella 2, Figura 4). A causa della sua maggiore lunghezza, sembra valido che il diametro della soglia PcoA per la funzione collaterale sia leggermente superiore al diametro della soglia AcoA, poiché la resistenza al flusso sanguigno è maggiore nei vasi più lunghi a causa della maggiore area della parete del vaso endoluminale., I nostri dati (Tabella 2) avvalorano questa ipotesi, ma i numeri sono troppo piccoli per trarre una conclusione definitiva. Un diametro di soglia per fornire il flusso collaterale compreso tra 0,4 e 0,6 mm è probabilmente applicabile anche al P1. Negli emisferi con un’arteria cerebrale posteriore fetale, i diametri ipsilaterali P1 erano rispettivamente di 0,5 e 0,6 mm. La compressione CCA non potrebbe provocare un’inversione del flusso nei loro ampi PCOA accessori (diametro di 2,1 mm in entrambi).

Fino ad ora, una soglia di 1 mm per definire l’ipoplasia o l’inadeguatezza dei vasi collaterali è stata ampiamente utilizzata negli studi anatomici.,1719222627282930 Negli studi clinici, un aumento del rischio di ictus cerebrale, infarto dopo ICA occlusion2 e un aumento del rischio del tronco cerebrale ischemia dopo arteria basilare occlusion31 sono stati associati con PcoA diametri <1 mm. Solo in una minoranza di questi studi era di una soglia di 0,5 mm, utilizzato per definire ipoplasia delle garanzie arterie.1820 Le diverse definizioni di ipoplasia del cerchio dei collaterali di Willis e le diverse popolazioni studiate hanno portato a una grande variabilità di cerchi anomali o “incompleti” di Willis in tutta la letteratura.,14182022262732 La prevalenza del poligono da manuale” normale ” varia dal 21% al 76%. Tuttavia, i diametri arbitrari di 0,5 o 1 mm non sono mai stati discussi in termini di significato funzionale. Sono stati sviluppati modelli matematici fluidodinamici per studiare l’effetto del diametro dell’arteria collaterale sul flusso sanguigno cerebrale dopo stenosi o occlusione IC.333435 Cassot et al33 e Dickey et al34 hanno dimostrato in modo indipendente che il diametro luminale più piccolo che consente il flusso incrociato attraverso l’AcoA era di 0,4 mm., Inoltre, Dickey et al hanno scoperto che nei pazienti con occlusione IC e un AcoA ben funzionante, la fornitura collaterale dal PcoA all’emisfero privato è scesa a zero quando il suo diametro è stato impostato a livelli <da 0,5 a 0,6 mm. 34 I risultati del nostro studio confermano quelli di Cassot et al e Dickey et al. Pertanto, suggeriamo che il termine ipoplasia sia riservato a quei vasi che non possono fornire un flusso collaterale. I nostri risultati indicano che in pratica, le arterie comunicanti con un diametro < 0,5 mm dovrebbero essere etichettate come ipoplastiche., Ciò può comportare una maggiore uniformità negli studi radiologici sull’integrità collaterale del circolo di Willis. Questo è importante, perché vi è una crescente evidenza che un circolo completo e ben funzionante di Willis svolge un ruolo protettivo contro l’ischemia cerebrale nei pazienti con malattia occlusiva dell’arteria carotide.2349 Inoltre, è del tutto possibile che in futuro, in particolare nei pazienti con stenosi carotidea grave asintomatica, la decisione se operare o meno sarà influenzata in parte dalla capacità collaterale del circolo di Willis.,36 Pertanto, l’uniformità nella definizione di un cerchio completo di Willis è un primo requisito.

Sebbene il TCCD possa essere utilizzato per valutare la presenza di flusso incrociato attraverso l’AcoA e il PcoA, si deve tenere presente che il flusso sanguigno volumetrico non può essere misurato con questa tecnica. Una diagnosi di TCCD che il flusso collaterale a un emisfero privato è presente o può essere provocato non garantisce che ciò sia sufficiente a proteggere l’emisfero dall’ischemia., Inoltre, la presenza di collaterali leptomeningei, che potrebbero essere vitali per la perfusione emisferica in alcuni casi, non può essere valutata dal TCCD. Un metodo per valutare la quantità di flusso collaterale attraverso l’AcoA e/o PcoA verso un emisfero privato è la misurazione della diminuzione della velocità proporzionale nell’arteria cerebrale media dopo compressione carotidea6 o cross-clamping carotideo durante l’endoarterectomia carotidea.3738 Il grado di diminuzione della velocità è correlato alla frequenza dei cambiamenti elettroencefalografici e allo sviluppo dell’ischemia cerebrale durante il bloccaggio carotideo.,3738

In sintesi, i criteri ecografici utilizzati in letteratura per distinguere le arterie collaterali funzionali da quelle non funzionali riflettono differenze significative nella dimensione arteriosa. Il diametro della soglia arteriosa che consente il flusso collaterale attraverso il cerchio di Willis si trova tra 0,4 e 0,6 mm. Questo diametro della soglia potrebbe essere utilizzato in studi prospettici che valutano l’influenza della capacità collaterale del cerchio di Willis sullo sviluppo di ictus ischemico in pazienti con malattia occlusiva dell’arteria carotide.,

Note a piè di pagina