2024年03月14日发布 | 1840阅读

【中国声音】预测颅内动脉瘤患者置入Pipeline血流导向装置后动脉瘤持续充盈状态:列线图模型的构建和外部验证

汪阳

首都医科大学附属北京朝阳医院

吕明

首都医科大学附属北京天坛医院

董灵根

首都医科大学北京市神经外科研究所

王超

首都医科大学附属北京天坛医院

段然

北大国际






第一作者:董灵根1,王超1

通讯作者:汪阳2,吕明1

其他作者:陈希恒2,李明涛2,李彤2,刘赫2,赵阳3,段然3,金蔚涛3,张玉坤3

作者单位:1首都医科大学附属北京天坛医院,2首都医科大学附属北京朝阳医院,3北京大学国际医院




Dong L, Wang C, Chen X, Li M, Li T, Liu H, Zhao Y, Duan R, Jin W, Zhang Y, Wang Y, Lv M. Predicting Persistent Aneurysm Filling After Pipeline Embolization Device Treatment in Patients with Intracranial Aneurysm: Development and External Validation of a Nomogram Model. Transl Stroke Res. 2023 Dec 8. doi: 10.1007/s12975-023-01222-9. Epub ahead of print. PMID: 38066403.




摘要



背景

Pipeline血流导向装置(PED)是治疗颅内动脉瘤(IA)的一种有效血管内治疗方法,但在1年的血管造影随访时,近1/5接受PED治疗的IA仍保持持续充盈状态。构建一种列线图来预测PED治疗后持续充盈状态,可以帮助神经介入医师在术前确定PED治疗后不完全闭塞的动脉瘤,并改变它们的治疗策略



研究方法

这项回顾性研究纳入了2016年4月至2022年4月期间来自三家机构的接受PED治疗的IA患者,根据入组机构将其分为训练集和验证集。采用多因素Logistic回归分析来确定预测因素,并构建列线图,用于预测训练集中PED治疗IA后持续充盈状态。使用曲线下面积(AUC)、校准曲线和决策曲线分析(DCA)评估列线图的预测准确性和临床效益。



研究结果

本研究共纳入1006例IA患者,训练集和验证集分别有786例和220例患者。在平均随访18.36±8.58个月后,共有142例(14.1%)患者在PED治疗后出现动脉瘤持续充盈,训练集和验证集分别有110例(14.0%)和32例(14.5%)患者。采用多因素Logistic回归分析确定5个预测因素:基底动脉瘤、夹层动脉瘤、动脉瘤最大径、合并分支的动脉瘤以及PED辅助弹簧圈,并用这5个预测因素构建了列线图模型。在训练集中,列线图的AUC为0.810(95%置信区间[CI],0.765-0.856);在验证集中,列线图的AUC为0.840(95%CI,0.754-0.925)。校准曲线和DCA分析证明了列线图的实用性和临床应用价值。



结论

本研究中构建的列线图可以个性化预测IA患者在接受PED治疗后动脉瘤持续充盈状态,是一种实用的有效性评估手段。此列线图可以帮助神经介入医师在术前确定PED治疗后不完全闭塞的动脉瘤,并改变它们的治疗策略。


引言


Pipeline血流导向装置(PED)目前被公认为是颅内动脉瘤(IA)最有效的血管内治疗方式之一。与传统支架相比,PED的起效速度通常较慢,其较高的金属覆盖率会使动脉瘤囊内的血液淤滞,从而形成血栓。随着时间的推移,PED表面逐渐出现内皮化,最终使整个动脉瘤完全排除在血液循环之外。众多大型回顾性研究和前瞻性试验已经证明了PED的有效性和安全性。但值得注意的是,近1/5接受PED治疗的IA仍保持持续充盈状态。最新文献表明,在一年的血管造影随访时,动脉瘤的不完全闭塞率为16.1%-24.6%。因此,确定与不完全闭塞相关的危险因素是目前的研究热点。几项研究已经确定了危险因素,包括动脉瘤最大径、合并分支血管的动脉瘤、梭形动脉瘤、高龄、吸烟史、动脉瘤位于前循环远端以及预先存在的支架,但并没有研究将这些危险因素整合成预测模型。


在本研究中,我们回顾了在三家机构的接受PED治疗的连续IA患者,并开发了一个列线图来预测PED治疗后动脉瘤持续充盈状态。此列线图对IA患者的治疗策略选择和危险因素管理具有重要的临床价值。


方法



研究设计和纳排标准

本研究是一项多中心回顾性研究,我们筛选了2016年4月至2022年4月期间在三家机构接受PED治疗的所有连续IA患者。


纳入标准如下:(1)患者年龄在18-75岁之间;(2)接受PED或PED辅助弹簧圈栓塞治疗的IA患者;(3)IA患者在介入治疗后至少接受两次影像学随访。排除标准如下:(1)影像学随访时间<12个月;(2)患者合并其他脑血管疾病,如烟雾病,脑血管畸形和硬脑膜动静脉瘘;(3)图像质量差,无法判断动脉瘤是否完全愈合;(4)患者合并其他疾病或全身状况不佳,预期寿命<2年。最终本研究共纳入了1006例IA患者,根据入组机构将其分为训练集和验证集。流程图如图1所示。


图1. 患者纳入和排除过程流程图



双联抗血小板方案

未破裂的IA患者在手术前至少接受5天的双联抗血小板方案(阿司匹林100mg/d和氯吡格雷75mg/d)。对于入院时经血小板功能检测确定为对氯吡格雷不敏感的患者则更换为改良的双联抗血小板方案(阿司匹林100毫克/天和替格瑞洛90毫克/天,两次/天)。对于急性IA破裂的患者,我们在手术前4小时通过口服或胃管给予负荷剂量的阿司匹林300毫克和氯吡格雷300毫克。介入手术结束后,双联抗血小板方案维持6个月,然后继续服用阿司匹林12个月。



手术细节

在全身麻醉和充分肝素抗凝的情况下,介入手术采用传统的经股动脉入路进行。PED通过Marksman或Phenom-27微导管输送,弹簧圈通过Echelon-10微导管输送。三维重建造影图像上测量动脉瘤形态参数并选择合适的工作位。从造影蒙片确认PED是否完全展开,并贴附在载瘤动脉。如果PED贴壁不良,我们会使用球囊进行扩张,使其贴壁。所有介入治疗均由有着15年以上经验的神经介入专家进行。


我们在以下情况下选择PED辅助弹簧圈栓塞:(1)PED置入后有移位或缩短的风险;(2)术中血管造影提示动脉瘤颈部血流速度较快,术后复发和动脉瘤破裂出血的风险较高。当动脉瘤较大,单个PED无法覆盖动脉瘤颈时,我们会考虑使用两个PED进行桥接。



随访计划及结果评估

临床和影像学随访安排在放置PED后的6个月、12个月和24个月,患者至少在其中一个时间点接受了随访。对于数字减影血管造影(DSA)随访确认动脉瘤完全闭塞的患者,在每年的进一步随访中使用计算机断层扫描血管造影术或磁共振血管造影术。对于DSA随访时动脉瘤未完全闭塞的患者,则会在最长24个月或更长时间后再次进行DSA随访。


影像学随访时的动脉瘤闭塞情况和支架内狭窄(ISS)由两名经验丰富的神经介入专家在不受干扰的情况下进行评估。动脉瘤闭塞结果采用O'Kelly-Marotta分级法进行评估:D级为完全闭塞,A、B和C级为不完全闭塞。动脉瘤持续充盈的定义是动脉瘤在至少两次影像学随访中仍未完全闭塞(OKM分级中的A、B和C级)。值得注意的是,本研究不包括接受PED治疗后影像学随访时间<12个月的IA患者,因为需要足够的时间来确保动脉瘤完全闭塞。影响随访时发现载流动脉狭窄≥50%即为ISS。


前循环分为近端前循环和远端前循环。近端前循环是指颈内动脉起始部至分叉部之间的动脉,包括海绵窦段动脉、眼动脉、后交通动脉、颈内动脉后壁和垂体上动脉。远端前循环是指颈内动脉的分支动脉,包括大脑前动脉、大脑中动脉和前交通动脉。其他后循环是指大脑后动脉、小脑后下动脉和小脑上动脉。


手术相关并发症分为出血性、缺血性和压迫症状。出血并发症包括远端脑实质出血和术后延迟性动脉瘤破裂出血。缺血性并发症包括与治疗血管区域相关的短暂性脑缺血发作、支架内血栓形成和脑梗塞。压迫症状包括与IA压迫相关的颅神经病变和脑干症状。在手术前和随访期间,采用改良Rankin量表(mRS)评估神经功能状况。临床结果分为良好(mRS评分0-2分)和不良(mRS评分3-5分)。



统计分析

分类变量以数量和百分比的形式表示,并使用χ2或Fisher’s精确检验进行比较。正态分布的连续变量以均数±标准差表示,并使用t检验进行比较。偏态分布的连续变量以中位数+四分位距报告,并使用Mann-Whitney U检验进行比较。进行单因素Logistic回归分析以确定PED治疗后动脉瘤持续充盈的独立危险因素。进而将单变量分析中p值<0.1的因素纳入多因素Logistic回归分析,以确定最终的独立危险因素。相关性以优势比(OR)和95%置信区间(CI)的形式表示。根据多因素Logistic回归分析的结果,我们构建了预测PED治疗后动脉瘤持续充盈状态的列线图。


使用受试者操作特征曲线(ROC)来评估列线图的性能,ROC曲线下面积(AUC)≥0.70表示预测性能良好。同时,我们绘制了校准曲线,以进一步评估使用列线图进行预测和观察之间的一致性;斜率为1、截距为0的直线表示预测效果良好。我们还进行了决策曲线分析(DCA),以评估列线图的净效益。使用具有1000个重采样的Bootstrap进行计算。用于绘制列线图的每个独立危险因素都建立了一个单因素模型,并通过与列线图进行比较来评估其性能。研究结果的统计分析使用IBM SPSS 24.0版和R 4.3.0版进行。P值<0.05视为具有统计学意义。


结果



患者人口统计学和动脉瘤特征

我们回顾了从2016年4月到2022年4月在三家机构接受PED治疗的1628例连续纳入的IA患者数据。经过纳排标准筛选后,本研究共纳入了1006例IA患者,其中786例属于训练集(数据来自机构A),220例属于验证集(数据来自机构B和C)。在平均随访18.47±8.54个月后,训练集中共有110例(14.0%)患者在PED治疗后出现动脉瘤持续充盈。在平均随访117.97±8.73个月后,验证集中共有32例(14.5%)患者在PED治疗后出现持续性动脉瘤充盈(详见补充材料1和2,略)。除了验证集中的患者年龄较大(56.18±9.16岁 vs. 52.91±11.5岁,p<0.001)外,两组患者的大部分基线信息相似。验证集中的患者在术中使用弹簧圈(53.6% vs. 33.0%,p<0.001)和球囊(5.9% vs. 1.3%,p<0.001)的情况更常见。此外,训练集中的动脉瘤在放置PED以后,瘤顶出现造影剂滞留的情况更常见(36.9% vs. 20.9%,p<0.001)。表1总结了患者人口统计学特征、动脉瘤特征、手术细节以及手术相关并发症。


表1. 训练集和验证集的基线特征比较

Abbreviations: mRS, modified Rankin Scale; PED, pipeline embolization device; SAH, subarachnoid hemorrhage; SD, standard deviation.



训练集中PED治疗后动脉瘤持续充盈的独立危险因素

单变量分析结果详见补充材料3(略)。在训练集中,以下变量具有显著性:性别;吸烟;动脉瘤位于近端前循环、椎动脉、基底动脉;囊状动脉瘤和夹层动脉瘤;动脉瘤最大径;复发性动脉瘤;合并分支的动脉瘤以及PED辅助弹簧圈。单变量分析中p<0.1的变量被进一步纳入单因素和多因素Logistic回归模型中。多因素Logistic回归显示,位于基底动脉瘤(OR,4.147;95% CI,1.327-12.960;p=0.014)、夹层动脉瘤(OR,5.483;95% CI,1.757-17.111;p=0.003)、动脉瘤最大径(OR,1.045;95% CI,1.011-1.080;p=0.009)和合并分支的动脉瘤(OR,6.095;95% CI,3.450-10.769;p<0.001)是动脉瘤持续充盈的独立危险因素。PED辅助弹簧圈(OR,0.249;95% CI,0.133-0.469;p<0.001)是动脉瘤持续充盈的独立保护因素(表2,图2)。


表2. 训练集中PED治疗后动脉瘤持续充盈危险因素的单因素和多因素Logistic回归分析

Abbreviations: CI, confidence interval; OR, odds ratio; PED, pipeline embolization device.


图2. 训练集中PED治疗后动脉瘤持续盈的单因素危险因素的森林图分布



列线图的构建和验证

根据多因素Logistic回归分析结果,我们构建了一个预测PED治疗后动脉瘤持续充盈的列线图,包括五个独立危险因素(图3):基底动脉瘤、夹层动脉瘤、动脉瘤最大径、合并分支的动脉瘤、PED辅助弹簧圈。每一个因素都被赋予了一个分数。将每个分值相加并在总分表上定位后,向下画一条直线,即可确定PED治疗后动脉瘤持续充盈的概率。随着总分增加,PED治疗后动脉瘤持续充盈的可能性也随之增加。


图3. 预测IA患者接受PED治疗后动脉瘤持续充盈概率的列线图


我们使用ROC曲线来评估训练集和验证集的模型区分度(图 4)。在训练集中,列线图的AUC值为0.810(95% CI,0.765-0.856),灵敏度、特异性和最佳临界值分别为89.1%、59.3%和0.082。在验证集中,列线图的AUC值为0.840(95% CI,0.754-0.925),灵敏度、特异性和最佳临界值分别为78.1%、83.5%和0.101。这些结果表明,该模型在训练集和验证集中都具有良好的判别能力。


图4. 列线图在训练集和验证集中的ROC曲线


校准图显示,使用列线图的预测结果与两个队列的实际观察结果基本一致(图5),表明模型拟合良好。此外,我们还对列线图进行了DCA,以判断列线图预测的有效性。结果表明,在训练集和验证集的广泛阈值概率范围内,列线图模型的净效益高于其他单因素模型(图6),这表明本研究中列线图的卓越临床实用性具有普遍性。


图5. 训练集和验证集中列线图模型的校准图


图6. 决策曲线分析表明,在训练集和验证集中,不同模型预测PED治疗后动脉瘤持续充盈的净效益


讨论


这是第一个使用列线图模型来预测PED治疗后动脉瘤持续充盈的研究。尽管PED在促进动脉瘤的持久闭塞方面非常有效,但并非所有的IAs都能随着时间的推移实现完全闭塞。PED置入后持续不愈合的动脉瘤具有延迟性动脉瘤破裂的潜在风险。因此,我们构建了列线图模型来预测PED治疗后动脉瘤持续充盈状态,以帮助神经介入医师在术前确定PED治疗后持续性充盈风险大的动脉瘤,并为IA患者制定个性化的随访和治疗策略。


在本研究中,14.1%的患者在平均随访18.36个月后仍然出现动脉瘤持续充盈。这一比例与多项研究的报告一致。Daou等人研究了一家机构中接受PEDs治疗的316名患者,发现在平均随访17.4个月后,不完全闭塞率为16.4%。Adeeb等人对使用PED治疗的动脉瘤进行了多中心回顾性分析,发现在平均随访19.2个月后,不完全闭塞率为21.8%。此外,在一项对218名接受PED治疗的患者进行的回顾性研究中,Gupta等人进行了Kaplan-Meier分析,发现18个月时不完全闭塞的累积发生率为15.8%。一项对445个接受PED治疗的前循环动脉瘤进行的单中心研究显示,14个月时完全闭塞率为82%。


本研究的结果表明,动脉瘤完全闭塞率随着动脉瘤大小的增加而降低,这与既往研究结果一致。在一项多中心的回顾性队列分析中,Maragkos等人发现直径≥15mm的动脉瘤不完全闭塞率显著增加。随后的多变量分析表明,15mm的截断线是不完全闭塞的独立预测因素。来自单中心的445例病例研究中,Bender等人发现动脉瘤直径增加与12个月时的不完全闭塞有关。理论上,更大、更复杂的动脉瘤需要更长的支架结构,导致金属覆盖不足和内皮化不完全,进而导致囊内血栓形成不完全,最终导致动脉瘤持续充盈。


既往研究表明,合并分支的动脉瘤可能是PED治疗后动脉瘤持续充盈的最相关的因素。在PREMIER研究中,Hanel等人分析了血管造影随访1年后不完全闭塞的25个动脉瘤,发现合并分支是预测动脉瘤不完全闭塞的重要因素。在Trivelato等人对157个接受PED治疗的动脉瘤进行的另一项研究中,26例合并分支的动脉瘤在6个月和12个月时的完全闭塞率较低(分别接近40%和60%),与无分支的动脉瘤在6个月和12个月时的完全闭塞率(分别为84%和93.1%)有显著差异。其机制可能是分支动脉供应的区域对血流的需求较高,因此产生的高压力梯度使血流持续进入动脉瘤腔,从而导致动脉瘤持续充盈。


与既往研究一致,本研究认为PED辅助弹簧圈是促进动脉瘤完全闭塞的一个有力因素。Luo等人回顾了PLUS队列研究中的1171例IAs患者,其中48.2%的患者接受了PED辅助弹簧圈治疗。PED辅助弹簧圈治疗动脉瘤的完全闭塞率为85.9%,而采用单纯PED治疗动脉瘤的完全闭塞率为77.1%;在多因素Logistic回归分析中,他们发现PED加弹簧圈是动脉瘤闭塞的重要预测因素。弹簧圈能够加速动脉瘤囊内血栓的形成,改变血流动力学以防止巨大动脉瘤出现延迟性破裂出血。此外,在治疗梭形动脉瘤和夹层动脉瘤时,弹簧圈能够起到支撑作用,降低PED短缩或移位的发生率。尽管PED最初的设计理念是在不使用弹簧圈的情况下实现完全闭塞,但弹簧圈在提高动脉瘤闭塞率方面的优势越来越得到认可。


值得注意的是,我们在研究中确定了两个先前文献中未报道过的预测因素,即基底动脉瘤和夹层动脉瘤。我们推测基底动脉瘤通常较长,往往累及分支动脉(主要包括小脑前下动脉和小脑上动脉)。较高的压力梯度使分支动脉保持通畅,导致基底动脉瘤持续充盈。夹层动脉瘤在形态上比囊状动脉瘤更加复杂,通常伴有壁内血肿、内膜瓣或双腔。这些结构可能会阻碍PED完全覆盖载流动脉,导致内皮化不足和不完全闭塞。即便如此,PED仍然是夹层动脉瘤的一线治疗方式;然而,应考虑不完全闭塞的风险。


本研究中列线图的一大优势是预测变量容易获得,能够快速计算出动脉瘤持续充盈的风险概率。然而,任何预测模型只有在外部验证中表现良好并达到预期目标(最好是多个数据集),才能在临床实践中充分发挥作用。在本研究中,训练集和验证集中的患者是从来自于不同的中心。外部验证表明,列线图在预测动脉瘤持续充盈方面具有良好的一致性(验证集的AUC为0.840)。此外,根据校准曲线,我们的列线图显示出良好的性能。在训练集和验证集中,DCA也为列线图的临床准确性提供了有力证据。此列线图在IA的个体化治疗中具有重要的临床和转化价值。神经介入医师可以使用此列线图预测患者在PED治疗后动脉瘤持续充盈状态。


结论


基底动脉瘤、夹层动脉瘤、动脉瘤最大径、合并分支的动脉瘤是预测PED治疗后动脉瘤持续充盈的独立危险因素,PED辅助弹簧圈预测PED治疗后动脉瘤持续充盈的保护因素。本研究中构建的列线图可以个性化预测IA患者在接受PED治疗后动脉瘤持续充盈状态,是一种实用的有效性评估手段。此列线图可以帮助神经介入医师在术前确定PED治疗后不完全闭塞的动脉瘤,并改变它们的治疗策略。





通讯作者简介



汪阳 教授

首都医科大学附属朝阳医院神经外科

医学博士,主任医师、教授,博士和硕士研究生导师,现任北京朝阳医院神经外科主任

中华医学会神经外科分会神经介入学组委员

中国医师协会神经外科医师分会青年委员会副主任委员,中国医师协会介入医师分会神经介入学组委员

国家卫健委能力和继续教育委员会委员

中国研究型医院学会脑血管病学专业委员会常委,微侵袭神经外科分会委员

中国卒中学会复合介入神经外科分会常委,神经介入分会委员

中国医促会神经外科分会委员

海峡两岸医药卫生交流协会神外专委会脑血管病学组委员

北京神经内科学会神经介入分会副主任委员



吕明 教授

首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心

主任医师,教授,医学博士,首都医科大学博士研究生导师

主攻颅内动脉瘤、蛛网膜下腔出血、脑血管畸形、颈动脉海绵窦瘘、硬脑膜动静脉瘘、脊髓血管畸形、脑动脉狭窄、缺血性脑卒中等各类脑脊髓血管病

承担天坛医院部分协作单位的会诊工作,带动和促进了国内多家省市医院神经介入技术的开展

目前科研方向致力于颅内动脉瘤介入治疗的规范化和个体化,受北京市科技新星计划、北京市优秀人才项目和北京市卫生系统高层次卫生技术人才培养计划资助

中国研究型医院学会脑血管病专业委员会委员

中国医师协会出血性脑血管病神经介入专业委员会秘书

中国医师协会神经介入专业委员会青年委员会第一届委员会委员




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