2021年04月14日发布 | 2245阅读

新型微血管内镜在神经血管内介入治疗中的应用

贾玉

合肥京东方医院

陈骅

江苏省人民医院

达人收藏


本文亮点


显微血管内镜与人脑血管系统具有良好的兼容性,基于良好的图像质量,它在诊断及神经介入治疗方面具有广阔的应用前景。

【REF: VM Srinivasan, et al.  AJNR Am J Neuroradiol. 2020 Dec 24. doi: 10.3174/ajnr.A6900. 】


研究背景

血管内介入的可视化依赖于双平板DSA。随着血管内镜的出现,用显微血管内镜直接观察颅内血管内结构已经成为可能。我们分析了新型显微血管内镜的功能,使其能够直接观察和检查脑血管,这是对标准透视技术的补充。


材料和方法

在人体模型(福尔马林固定标本)和活体动物(猪和兔)中,系统地评估了显微血管内镜在神经介入诊断和治疗中的应用,对成像质量、跟踪性和导航性进行评估。评估的过程包括:血凝块的鉴定和鉴别、斑块鉴定、血管壁损伤检查和支架贴壁性。实施的介入治疗措施包括血管内镜辅助支架机械取栓术、血栓抽吸术和弹簧圈栓塞术。


研究结果

表1. 图像质量评分标准及介入效能分级标准

注:-MD表示独立的神经介入医生评估者。最差1分;最好5分。

首先描述图像质量分级标准,然后是介入效能分级标准:

1分:图像质量差,没有诊断价值;对介入干预完全没有用处。

2分:诊断价值有限;用处不大,仅有研究价值。

3分:诊断价值中等;可能的临床效能;适度有用,可增加手术质量/安全性。

4分:图像质量好,可视性限制最小,可能比血管造影术更有好处;非常有用,应该强烈考虑这一适应症。

5分:图像质量优良,除了血管造影以外的好处,绝对可以作为辅助手段使用;非常有用,肯定会在大多数情况下有用。 

1、诊断价值:血栓的鉴别。

将猪的自体血栓注射到猪的颈外循环中。通过分离全血来模拟富含红细胞或富含纤维蛋白的血栓,形成不同的血栓(“红血栓”或“白血栓”)。通过视频和静态图像识别血栓的平均评分为3.0。在体外和体内两种环境下观察血凝块,图像的清晰度足以区分凝块的颜色,作为其组成的特征(图1),表1显示了各个评分标准。


图1. 血凝块的鉴别。A、体外可见的血块为红色血凝块。通过导管(B)和活体猪模型(C)可以看到白色凝块。体外(D)、导管(E)和活体猪模型(F)均可清楚地看到红色凝块。

2、与脑血管之间的相容性。

因为最初的概念验证研究是在动物模型上进行的,而之前的血管内镜研究只评估人的颈部颈动脉,所以我们使用人体尸头将血管内镜扩展到人颅内血管系统。通过颈总动脉进入,显微血管镜在Catalyst 5导管引导下进入大脑中动脉(MCA)。


通过与取栓支架比较评估其输送性,在硬度/跟踪性方面,与取栓支架相当。显微血管内镜最远可定位于M1远端,以显示大脑中动脉分叉部,未发现血管夹层或穿孔等不良事件。

3、诊断应用:

颈动脉疾病和颅内动脉粥样硬化性疾病的诊断。


在人体尸头中,颈动脉疾病和颅内动脉粥样硬化性疾病(ICAD)的平均评分为4.0。颈内动脉起始部有一个斑块,恰好在颈动脉分叉部之后。通过显微血管内镜可以清楚地看到这个斑块,但在随后的常规血管造影中却被遗漏了。进一步深入颅内血管,我们发现一个颅内斑块,在随后的血管造影中也被遗漏。

4、诊断应用:血管壁损伤。

在兔模型中,通过弹性蛋白酶形成梭形动脉瘤。显微血管内镜视频显示该节段病变内膜的平均评分为3.3,在这个活体模型中,这个节段和近端正常节段之间的内膜区别可表现为病变节段的管腔不规则,通过血管造影术和显微血管内镜可显示不规则的血管腔。

5、诊断应用:器械随访。

使用血流导向装置对先前实验中产生的梭形动脉瘤进行血流导向治疗。在器械放置后可立即通过血管内镜观察动脉瘤和装置贴壁性(图2A,2B),并在4周后评估内皮化情况(图2C)。器械放置时的平均评分为4.3,随访时的评分为4.7。术后即刻,所有支架尖端及支架与正常血管的界面均清晰可见,贴壁性评估非常出色,器械表面未见血栓形成。在随访中,相同的支架网格只在一些区域可见,而在其他区域,有完整的组织覆盖。


图2. 用显微血管内镜观察血流导向装置。A、可以看到PED的网状结构。B、可见PED与远端血管的交界处(细箭头),远端血管呈深色(粗箭头),超出微血管内镜的照明范围,可获得深度觉。排除血栓形成,确认良好的室壁对位。C、术后1个月,支架部分内皮化,支架网丝不明显(白色箭头),内皮更明显(黑色箭头)。


我们预计这是继发的内皮化反应,尽管它也可能是纤维蛋白沉积、平滑肌细胞增殖或免疫细胞附着的组合。所有独立评估者都认为这与临床相关,并对血流导向治疗的随访有用。

6、介入治疗应用:卒中的机械取栓。

通过支架取栓和抽吸取栓两种主要的机械取栓技术,来验证显微血管内镜作为卒中取栓辅助手段的可行性和实用性(图3)。实验是在3头猪上进行的。单独评估预期的临床效能,抽吸术的平均评分为3.0,支架取栓的平均评分为3.3。


在抽吸实验(3次尝试)中,将血栓置于血管分叉处,并在抽吸泵打开时将显微血管内镜放置在抽吸导管内。可以看到远端液体向摄像机方向流动。一旦产生足够的力量,血栓就会被吸向导管尖端,形成“软木塞”。在显微血管内镜上可以看到“红灯”,因为其表面被血块遮挡了。几秒钟后,血栓经过显微血管内镜被吸入导管内腔,再次出现清晰的视觉效果,并确认血栓被成功吸除。然后,显微血管内镜穿过抽吸导管,可以看到再通的血管节段。摄像机能够看到抽吸导管中残留的小血栓,并通过第二次尝试成功地抽吸出这些小血栓。


在支架取栓实验(5次)中,Trevo和Embotrap II两种支架取栓器均用于取栓(图3)。在这些病例中,每个装置的尖端和突起都清晰可见,无论它们在透视下是否显影。此外,当取出血栓时,可以看到血栓和取栓装置之间的界面,与抽吸术一样,显微血管内镜可以在血管再通后对血管进行充分检查,以确认完全血运重建。8支血管均在第一次通畅后再通。


图3. 机械取栓术的可视化。A、显微血管内镜下见血栓,并在血栓表面放置抽吸导管。可以看到动脉和血栓之间的界面(细箭头)。B、相应的透视图显示抽吸导管在尖端的位置。C、在支架取栓过程中可见红色血栓。D、可以清楚地看到取栓支架网丝,以及血管内皮,具有清晰的颜色区分(粗箭头)。

7、介入治疗应用:动脉瘤治疗。

通过多种设备,包括弹簧圈栓塞和瘤内扰流装置,验证显微血管内镜作为动脉瘤治疗辅助设备的可行性和实用性。


在活体猪模型上模拟动脉瘤弹簧圈栓塞。显微血管镜和栓塞微导管同时放置入球囊导引导管。这些弹簧圈被放置在血管的起始处,用来模拟动脉瘤栓塞。这段视频的平均评分为4.3。血管起源作为动脉瘤颈的替代物,显微血管内镜可以很好地显示。远端血管作为动脉瘤底的替代物,在传统的血管造影中可以很好地显示。临床效用的平均评分为4.7。最后,放置在血管起始处的囊内扰流装置WEB通过显微血管内镜来观察。该装置的网格非常类似于PED的格子,清晰可见,该装置与作为动脉瘤颈替代物的正常血管之间的界面也是如此。这段视频的平均评分为3.3,临床效能的平均评分为4.7。


研究结论

目前的神经血管内成像依赖基于透视的数字减影血管造影(DSA)。我们使用最近发展起来的光纤显微血管镜在人体模型和活体动物模型上显示血管内空间。在这一系列实验中,我们证实了它在诊断和神经介入治疗中的可行性。


视频捕获的独立评级显示出令人满意的可视化和潜在的实用性,特别是在动脉瘤栓塞过程中。需要进一步的研究来评估它在这方面和其他应用方面的潜力,包括疾病诊断、器械放置和治疗监测。


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