三維DSA 彩色融合技術在大腦中動脈遠端血管介入術中導航定位的應用

胡 鑫， 蒲先智， 陳 林， 彭湯明， 劉勇貴， 孫曉磊

大腦中動脈是結(jié)構(gòu)最復雜的血管之一［1-2］。對其細小分支病變進行血管腔內(nèi)治療時，常因病變供血動脈影像重疊難以精確辨認， 導致導引過程復雜、病變部位到達難度較大，影響手術效率和手術成功率，對患者造成了較大的生命安全風險［3］。常規(guī)DSA導引采用冒煙法和二維路徑圖技術，導引時須反復多次切換角度和位置行造影確認，而三維路徑圖可三維同步觀察［4］，但大部分早期設備及基層醫(yī)院未配置該技術模塊，不利于患者就醫(yī)診治。本研究依托現(xiàn)有設備條件，制作三維DSA 彩色融合圖像進行導航， 并與二維路徑圖導航相關指標進行對照分析，判斷其臨床優(yōu)勢，從而有助于解決上述臨床難題。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2018 年6 月至2020 年12 月在西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院接受大腦中動脈遠端病變血管內(nèi)介入治療患者36 例， 腦血管造影檢查確定靶病變血管位于大腦中動脈M3 段及之后，其中27 例為動靜脈畸形（arteriovenous malformation，AVM），9 例顱內(nèi)動脈瘤。 將患者隨機分為兩組，實驗組17 例，采用彩色圖像融合的三維影像技術（三維DSA 彩色融合技術）導引微導管系統(tǒng)；對照組19 例，采用二維路徑圖聯(lián)合冒煙法導引微導管系統(tǒng)。 患者基本臨床資料見表1。

1.2 血管導航方法

導航器材包括荷蘭Philips FD20 平板DSA 機、Philips Interventional Workspot 三維工作站處理系統(tǒng)，德國Medtron 單筒高壓注射器。手術由同一神經(jīng)介入醫(yī)師團隊施行， 患者全身麻醉后， 采用Seldinger 法穿刺股動脈，行全腦動脈造影明確病變類型及位置，三維影像獲得病變位置信息后將指引導管置于病變同側(cè)頸內(nèi)動脈行三維DSA 掃描（選擇Head-3D 模式，對比劑流速3 mL/s、總量18 mL）。經(jīng)旋轉(zhuǎn)掃描獲得數(shù)據(jù)并傳入Philips Interventional Workspot 三維工作站重建三維血管影像。 明確診斷后，對照組患者接受常規(guī)二維路徑圖聯(lián)合冒煙法導引微導管，實驗組患者則接受三維導航法導引微導管。三維導航制作方法主要是通過三維DSA 影像明確病變位置和病變血管路徑，手動分割提取血管路徑并標記保存， 用Overlay 模塊對被提取的血管行偽彩染色并融合至原始三維影像中， 獲得清晰、明顯的血管路徑；同時可與三維影像同步旋轉(zhuǎn)以方便任意角度觀察，通過讀取三維工作站中C 臂角度值或利用APC 三維位置同步功能將最優(yōu)路徑位置同步到C 臂，指導微導管進行超選定位。 見圖1。

表1 兩組患者基本臨床資料

1.3 數(shù)據(jù)采集與評價

圖1 三維融合技術導航大腦中動脈遠端動脈瘤血管的路徑

采集手術時間（穿刺成功至手術結(jié)束包扎所需時間）、微導管導引時間（微導管頭端進入指引導管至微導管到達病變靶血管指定位置所用時間），并記錄該過程中X 線透視時間、對比劑用量、輻射劑量［吸收劑量由空氣比釋動能（AK）表示、X 線管產(chǎn)生劑量由劑量-面積乘積（DAP）表示］、制作二維路徑圖次數(shù)以及手術并發(fā)癥等。 記錄實驗組制作三維DSA 彩色融合影像時間，同時將實施三維DSA 掃描產(chǎn)生的劑量加入至導引劑量中。 依據(jù)制作路徑圖次數(shù)將術中導引難度分為3 級：制作路徑圖次數(shù)≤3 次為1 級，4～6 次為2 級，≥7 次為3 級。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計學分析。 兩組間手術時間、導引時間、透視時間、對比劑用量、輻射劑量等連續(xù)變量資料對比用兩獨立樣本t 檢驗，導引難度分級用秩和檢驗。 P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

36 例血管內(nèi)栓塞治療均獲成功。 兩組手術時間、 微導管導引時間、X 線透視時間、 對比劑用量、輻射劑量差異有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）；對照組有2 例術后2 d 出現(xiàn)對比劑腎病（血清肌酐＞44.2 μmol/L）， 實驗組未發(fā)現(xiàn)手術相關并發(fā)癥（P=0.49），見表2。 實驗組術中導引難度較對照組明顯降低，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），見表3。

3 討論

影像融合是一種依據(jù)影像空間信息將不同設備間影像疊加，并顯示突出各自優(yōu)點的技術。 影像融合技術目前已廣泛應用于導引神經(jīng)及胸腹部大血管腔內(nèi)介入治療，均獲得較好效果［4-9］。 但該技術依賴于三維路徑圖等特殊模塊。 本研究采用三維DSA 彩色融合導航技術，不依賴于三維路徑圖模塊的實時透視匹配融合功能，而是將三維DSA 影像中靶血管剝離， 彩色標記后重新與其自身影像融合，凸顯靶血管路徑。 結(jié)果顯示，應用三維DSA 彩色融合技術的實驗組與對照組相比，手術時間和導引時間均明顯縮短。 經(jīng)分析認為，主要原因是傳統(tǒng)對照組導引方法屬于二維投影影像，其在顯示大腦中動脈遠端復雜解剖結(jié)構(gòu)和路徑時易出現(xiàn)干擾、 遮蓋，手術醫(yī)師須不斷地更換觀察角度，建立不同角度路徑圖進行觀察導引，延長了導引時間，而實驗組通過三維DSA 技術可多角度、全方位顯示大腦中動脈遠端的AVM 和動脈瘤形態(tài)及血管走行， 輔助手術醫(yī)師決策，并指導其選擇最佳工作角度［10-12］，且經(jīng)三維DSA 技術融合選擇性彩色渲染的三維血管影像能更加清晰、準確、完整地突顯靶血管信息，同時經(jīng)過彩色融合后的靶血管能同步于三維DSA 技術重建的血管樹旋轉(zhuǎn)觀察，使手術醫(yī)師在任意角度和方向均能鎖定靶血管位置走行，實現(xiàn)微導管快速導引定位，有效減少了導引時間，還可通過讀取三維影像上的角度信息指導C 臂角度選取，減少了C 臂移動透視次數(shù)，并有效地減少了后續(xù)二維路徑圖建立次數(shù)并降低了導引難度。

表2 兩組患者手術相關參數(shù)比較 （±s）

表2 兩組患者手術相關參數(shù)比較 （±s）

?

表3 兩組術中導引難度比較

本研究中， 實驗組隨著導管導引時間縮短、導引難度降低，手術時間與對照組相比明顯縮短。 尤其是在顱內(nèi)AVM 介入治療中，兩組間患者數(shù)，病變位置、 大小及供血動脈數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義，實驗組手術醫(yī)師不僅可獲得有效的栓塞路徑，還能通過旋轉(zhuǎn)三維影像獲得更清晰的畸形血管團空間結(jié)構(gòu)影像，解決了單純造影重疊影像導致的病灶識別困難問題［13-14］，也可通過三維DSA 彩色融合技術重建的血管樹進行旋轉(zhuǎn)觀察，更利于觀察栓塞過程中的畸形血管。

介入手術不可避免地會對手術醫(yī)師和患者產(chǎn)生X 射線輻射［10，15］，因此術中應嚴格控制并盡量降低輻射劑量［16-17］。 縮短X 線曝光時間并采取更合理的曝光模式，能有效地降低輻射劑量［18］。 三維DSA彩色融合技術有助于手術醫(yī)師快速地確定靶血管走行，減少建立二維路徑圖和冒煙次數(shù)，從而使輻射相關指標AK 和DAP 值顯著降低。

本研究結(jié)果還顯示， 介入手術醫(yī)師通過三維DSA 彩色融合技術導航更易于獲取大腦中動脈遠端血管準確的三維解剖結(jié)構(gòu)，鎖定目標血管走向，快速選擇合適的C 臂工作角度， 減少頻繁建立二維路徑圖而增加對比劑劑量， 有效降低了對比劑相關并發(fā)癥發(fā)生［10，19-20］。 研究顯示，三維融合導航降低了導絲導管在血管內(nèi)反復操作導致的血管損傷等［6，10］。 本研究未觀察到實驗組與對照組在導絲導管損傷血管并發(fā)癥上的差異， 原因可能是手術醫(yī)師頻繁地借助二維路徑圖確定微導管位置， 減少了血管損傷發(fā)生。

三維DSA 彩色融合技術也有助于基層醫(yī)院對大腦中動脈遠端血管病變等復雜血管介入手術開展和培訓學習［21］，具有較好的臨床實用價值。

本研究為單中心研究且樣本量不多，三維DSA彩色融合技術在大腦中動脈遠端病變血管介入導航中的優(yōu)勢和存在問題，有待后期多中心大樣本臨床隨機對照試驗研究予以驗證。