Đa giác Willis (tiếng Anh: Circle of Willis, hay còn gọi là vòng động mạch não) là một cấu trúc nối thông mạch máu giải phẫu hình thất giác kỳ diệu nằm ở đáy hộp sọ, bao quanh hố yên, tuyến yên và giao thoa thị giác. Được mô tả chi tiết lần đầu bởi nhà giải phẫu học và bác sĩ người Anh Thomas Willis vào năm 1664 trong cuốn sách Cerebri Anatome, đa giác Willis đóng vai trò là ngã tư giao thông huyết động học huyết mạch nhất của não bộ, kết nối hai nguồn cấp máu độc lập: hệ động mạch cảnh trong (hệ tuần hoàn não trước) và hệ động mạch đốt sống - thân nền (hệ tuần hoàn não sau). Nhờ mạng lưới tuần hoàn bàng hệ này, não bộ được bảo vệ vững chắc trước nguy cơ thiếu máu cục bộ khi có một nhánh động mạch chính nuôi não bị hẹp hoặc tắc nghẽn đột ngột. Bài viết này trình bày chi tiết về cấu trúc giải phẫu học, các biến thể bẩm sinh thường gặp, chức năng huyết động học và các bệnh lý liên quan đến đa giác Willis.
Cấu trúc giải phẫu học chuẩn của Đa giác Willis
Một đa giác Willis kinh điển hoàn chỉnh được cấu thành bởi sự nối tiếp nhịp nhàng của các đoạn mạch máu tạo thành một vòng tròn khép kín:
- Hệ tuần hoàn trước (Anterior Circulation):
- Động mạch thông trước (Anterior Communicating Artery - AComA): Một đoạn mạch ngắn nối liền đoạn A1 của hai động mạch não trước trái và phải.
- Đoạn A1 của động mạch não trước (Anterior Cerebral Artery - ACA): Đoạn trước phân nhánh thông của động mạch não trước xuất phát từ động mạch cảnh trong.
- Đoạn tận của hai động mạch cảnh trong (Internal Carotid Artery - ICA): Đoạn mạch lớn mang dòng máu giàu oxy trực tiếp từ cung động mạch chủ lên nuôi bán cầu đại não.
- Hệ tuần hoàn sau (Posterior Circulation):
- Hai động mạch thông sau (Posterior Communicating Artery - PComA): Hai nhánh nối thông quan trọng chạy dọc từ động mạch cảnh trong ra phía sau để hợp lưu với động mạch não sau.
- Đoạn P1 của hai động mạch não sau (Posterior Cerebral Artery - PCA): Đoạn mạch xuất phát từ chỗ phân chia của động mạch thân nền (Basilar Artery) trước khi nhận nhánh nối thông sau.
- Đỉnh động mạch thân nền (Basilar Artery bifurcation): Nơi hợp lưu của hai động mạch đốt sống cấp máu cho thân não, tiểu não và thùy chẩm.
Các biến thể giải phẫu bẩm sinh và dịch tễ học
Mặc dù sách giáo khoa giải phẫu thường mô tả đa giác Willis như một hình đa giác đều đặn hoàn hảo, nghiên cứu giải phẫu tử thi kinh điển của Alpers, Berry và Paddison (1959) trên ba trăm năm mươi (350) bộ não người khỏe mạnh đã chỉ ra rằng đa giác Willis hoàn chỉnh và cân xứng chỉ xuất hiện ở khoảng 52.3% (52.3%) dân số. Khoảng 47.7% (47.7%) còn lại mang ít nhất một dạng biến thể bất thường về kích thước hoặc số lượng mạch máu.
Nghiên cứu quy mô lớn trên một nghìn (1000) tiêu bản giải phẫu của Kapoor, Singh và Dewan (2008) đã hệ thống hóa các dạng biến thể phổ biến:
| Loại biến thể giải phẫu | Tỷ lệ xuất hiện phổ biến | Đặc điểm hình thái và ý nghĩa lâm sàng |
|---|---|---|
| Thiểu sản động mạch thông sau (PComA Hypoplasia) | Chiếm khoảng 20% - 30% trường hợp | Đường kính lòng mạch thông sau dưới một milimet, làm giảm khả năng bù trừ lưu lượng máu từ tuần hoàn trước ra sau |
| Động mạch não sau có nguồn gốc phôi thai (Fetal PCA) | Chiếm khoảng 10% - 20% trường hợp | Đoạn P1 của PCA bị thiểu sản hoặc bất sản hoàn toàn; toàn bộ thùy chẩm được cấp máu trực tiếp từ động mạch cảnh trong qua PComA lớn |
| Thiểu sản hoặc bất sản đoạn A1 của ACA | Chiếm khoảng 5% - 10% trường hợp | Một bên A1 rất nhỏ hoặc không có; cả hai bán cầu não trước nhận máu từ một nhánh A1 duy nhất qua động mạch thông trước |
| Bất sản động mạch thông trước (AComA Agenesis) | Chiếm khoảng 1% - 4% trường hợp | Mất hoàn toàn cầu nối giữa hai bán cầu đại não trước, cô lập tuần hoàn hai bán cầu |
Chức năng huyết động học và tuần hoàn bàng hệ bảo vệ não
Não bộ là cơ quan tiêu thụ hơn hai mươi phần trăm lượng oxy và glucose của toàn cơ thể dù chỉ chiếm hai phần trăm trọng lượng. Đa giác Willis hoạt động như một hệ thống cân bằng áp lực thủy tĩnh liên hoàn:
- Phân phối lưu lượng máu thích ứng: Khi một nhánh động mạch cảnh trong bị hẹp nặng do mảng xơ vữa, độ chênh áp suất giữa hai bán cầu sẽ kích hoạt dòng máu từ bên đối diện chảy qua động mạch thông trước để bù đắp sang bán cầu bị thiếu máu. Tương tự, nếu hệ đốt sống - thân nền bị tắc, dòng máu từ tuần hoàn trước có thể đảo chiều qua hai động mạch thông sau để cứu sống thân não.
- Đệm giảm áp lực mạch máu: Sự phân nhánh và hình học vòng tròn giúp phân tán các đợt sóng áp lực dội ngược từ tim, bảo vệ các vi mạch mỏng manh sâu trong nhu mô não (các nhánh động mạch xuyên đục) khỏi nguy cơ xuất huyết não do tăng huyết áp kịch phát.
Các bệnh lý lâm sàng liên quan trực tiếp đến Đa giác Willis
1. Phình động mạch não (Cerebral Aneurysms)
Theo tổng quan toàn diện của Brisman, Song và Newell (2006) trên tạp chí New England Journal of Medicine, khoảng 85% (85%) các túi phình động mạch não hình túi (saccular aneurysms) được hình thành tại các ngã ba phân nhánh của đa giác Willis. Vị trí thường gặp nhất là ngã ba động mạch thông trước (AComA - chiếm 30-35%), ngã ba động mạch thông sau (PComA - chiếm 25%) và chỗ phân đôi của động mạch não giữa (MCA). Lực ma sát dòng chảy huyết động xoáy liên tục tác động vào lớp nội mô yếu bẩm sinh tại các ngã ba làm phình thành mạch. Khi túi phình vỡ sẽ gây xuất huyết dưới nhện (Subarachnoid Hemorrhage - SAH) với tỷ lệ tử vong và tàn phế rất cao.
2. Bệnh Moyamoya
Bệnh Moyamoya là tình trạng hẹp tiến triển mạn tính đoạn tận động mạch cảnh trong và các nhánh gốc của đa giác Willis. Để bù trừ, cơ thể hình thành một mạng lưới vi mạch bàng hệ chằng chịt ở nền não, trông như một đám khói thuốc lá trên phim chụp mạch máu não (tiếng Nhật: Moyamoya).
3. Đột quỵ thiếu máu não cục bộ (Ischemic Stroke)
Những bệnh nhân có đa giác Willis không hoàn chỉnh (thiếu PComA hoặc AComA) có nguy cơ nhồi máu não diện rộng cao hơn gấp nhiều lần khi bị tắc nghẽn động mạch cảnh so với những người có vòng Willis nguyên vẹn, do hoàn toàn thiếu mạng lưới tuần hoàn bàng hệ cấp cứu.
Ứng dụng đa giác Willis trong phẫu thuật thần kinh và can thiệp nội mạch
Hiểu biết tường tận về giải phẫu cá thể hóa của đa giác Willis là điều kiện tiên quyết trong phẫu thuật và can thiệp mạch máu thần kinh:
- Nghiệm pháp kẹp thử nghiệm động mạch (Balloon Test Occlusion - BTO): Trước khi tiến hành phẫu thuật cắt bỏ u nền sọ xâm lấn hoặc thắt động mạch cảnh trong do phình mạch phức tạp, các bác sĩ can thiệp luồn ống thông có bóng chẹn tạm thời động mạch cảnh để kiểm tra xem dòng máu bàng hệ qua động mạch thông trước và thông sau của đa giác Willis có đủ nuôi bán cầu não hay không.
- Kỹ thuật can thiệp bít tắc túi phình bằng vòng xoắn kim loại (Coil Embolization): Đa số các túi phình đa giác Willis hiện nay được điều trị bảo tồn ít xâm lấn bằng cách luồn vi ống thông từ động mạch đùi lên các nhánh đáy não, thả các cuộn lò xo platinum vào lòng túi phình để kích hoạt đông máu và bít kín hoàn toàn túi phình, ngăn ngừa nguy cơ tái vỡ.
- Phẫu thuật kẹp cổ túi phình vi phẫu (Microsurgical Clipping): Với các túi phình cổ rộng hoặc vị trí phức tạp ở ngã ba đa giác Willis, phẫu thuật viên thần kinh mở nắp sọ dưới kính hiển vi độ phóng đại cao để đặt clip titan kẹp chặt cổ túi phình mà không làm tổn thương các nhánh động mạch xuyên lân cận.
Chẩn đoán hình ảnh học Đa giác Willis trong thực hành y khoa
Hiện nay, sự phát triển vượt bậc của công nghệ hình ảnh cho phép khảo sát cấu trúc mạch máu nền não không xâm lấn với độ chi tiết cao:
- Chụp cắt lớp vi tính mạch máu não (CTA): Cung cấp hình ảnh giải phẫu ba chiều sắc nét, phát hiện nhanh chóng các túi phình mạch, dị dạng mạch máu và mức độ vôi hóa xơ vữa thành mạch.
- Cộng hưởng từ mạch máu não (MRA): Khảo sát dòng chảy mạch máu não mà không cần tiêm thuốc cản quang tĩnh mạch (kỹ thuật Time-of-Flight - TOF MRA), an toàn tuyệt đối cho bệnh nhân suy thận hoặc dị ứng thuốc cản quang.
- Chụp mạch số hóa xóa nền (DSA): Tiêu chuẩn vàng trong chẩn đoán và điều trị can thiệp nội mạch (nút coil túi phình mạch não, đặt stent nong mạch).