MRI与3D-DSA融合技术在脑动静脉畸形手术的应用研究

张翔圣 张鑫 张庆荣 吴琪 文立利 茅磊 吴伟 杭春华

(南京军区南京总医院神经外科，江苏 南京 210002)

·论著·

MRI与3D-DSA融合技术在脑动静脉畸形手术的应用研究

张翔圣 张鑫*张庆荣 吴琪 文立利 茅磊 吴伟 杭春华

(南京军区南京总医院神经外科，江苏 南京 210002)

目的初步探讨磁共振成像(MRI)与三维数字减影血管造影(3D-DSA)图像融合技术在颅内动静脉畸形(AVM)手术中的应用价值。方法回顾分析南京军区南京总医院神经外科2015年1月至2015年4月诊断明确为AVM的6例患者，术前均行MRI与3D-DSA检查，并行MRI与3D-DSA影像融合。根据MRI与3D-DSA融合图像进一步制定手术方案行显微直视手术切除。结果所有患者MRI与3D-DSA融合图像不仅可清楚的显示AVM与周围神经结构之间的空间关系，同时对部分合并微小动脉瘤或小血管畸形的患者可清晰的显示病变在血肿或脑组织之间的位置。所有患者行显微直视手术切除术后均恢复良好，复查脑血管造影未见明显畸形血管团残留。术后6例患者均行MRI随访，AVM均无复发，同时未有新发神经功能障碍及再出血。结论MRI与3D-DSA融合图像可为显微外科手术切除AVM提供更多重要信息，有效的辅助AVM手术的术前规划。

颅内动静脉畸形; 磁共振成像; 三维数字减影血管造影; 融合

颅内动静脉畸形(arteriovenous malformation,AVM)是脑血管畸形最为多见的一种，也是脑血管病医师治疗的难题。磁共振成像(MRI)与三维数字减影血管造影(3D-DSA)是AVM术前诊断的重要影像学检查，但两种检查方式各有利弊。笔者单位对近期收治的AVM患者术前进行两种影像检查结果的融合，并据此进一步制定手术治疗方案，术后均取得良好治疗效果，现总结报道如下。

对象与方法

一、一般资料

收集自2015年1月至2015年4月入住我科诊断明确的6例AVM患者，其中男性1例，女性5例；年龄范围在9～25岁，平均年龄19.5岁。根据Spetzler-Martin分级，评分在1分的患者1例，2分的患者4例，1例患者为小脑AVM。所有术前检查及手术治疗方案均取得患者及其家属知情同意。

二、临床表现

6例患者均以自发性颅内出血为主要临床表现，病史在1 d至2个月之间。其中以突发头痛、呕吐等颅内压增高为表现患者4例，以反复慢性头痛表现1例，1例患者以外院血肿清除术后1月入院。神经系统体征：所有患者均意识清楚，其中2例患者合并肢体肌力下降，1例患者存在小脑功能症状，其他患者未见明显阳性体征。

三、影像学检查

所有患者术前均行头颅MRI及3D-DSA检查。

MRI：使用德国西门子1.5 T MRI扫描仪(Siemens 1.5T ESSENZA)行薄层扫描(层厚1～3 mm，间距1mm)，最终使用T2相。

3D-DSA：使用德国西门子DSA机(Artis Zee Biplane)，采用Seldinger 技术，用5F导管穿刺股动脉选择性全脑血管造影，对目标血管行3D-DSA。3D-DSA通过对位后选择3D模式，行三维旋转造影。对比剂为碘克沙醇，三维采集以3 ml/s速率注射21 ml对比剂，采集图像，133f/200度数量先采集蒙片，后采集造影图像。

影像融合：将患者MRI薄层Dicom原始数据与3D-DSA图像原始数据共同导入德国西门子Artis Zee Biplane DSA后处理工作站(syngo XWP)。通过工作站自带的“3D-FUSION”融合软件行MRI与3D-DSA融合，融合主要通过患者的骨性标志进行配准，根据需要可以选择自动手动或三点配准，精确配准后获得融合图像。最后根据手术需要，选择不同切面对融合图像进一步调整窗宽，窗位，显示骨质、软组织、血管等图像。

四、手术治疗

根据MRI与3D-DSA融合图像，确定手术治疗方案。手术入路包括颞顶部入路、额颞部入路、额颞顶部入路、枕下后正中入路。结合神经导航，在显微镜下行AVM切除术，术中一般可见陈旧性出血或液化血肿、异常引流静脉、畸形血管团、多支细小供血动脉等。将畸形血管团周围供血动脉，引流静脉等小心离断、灼烧，彻底切除畸形血管团。对合并末梢型脑动脉瘤的AVM，术中探查尚可见到动脉瘤病变，同样对末梢型动脉瘤进行电凝后切除。术中进行充分止血，术后标本送检病理检查。术中证实所有患者畸形血管团均得到完全切除，其中2例合并微小动脉瘤的AVM患者术中均成功探查到动脉瘤，并对动脉瘤进行了切除。手术标本常规送检病理检查。所有患者术后均恢复较好，未有新发颅内出血、脑梗塞等并发症发生。

结 果

所有患者术前均行MRI与3D-DSA图像融合。融合图形可清楚显示畸形血管团与周围神经组织或血肿之间的空间位置关系。其中2例合并微小动脉瘤的患者，从术前MRI检查来看很难判断微小动脉瘤与血肿及周围组织之间的结构关系，行MRI与3D-DSA图像融合后可清楚的定位微小动脉瘤与血肿及周围神经结构的位置关系(图1)。1例患者为微小AVM，同样在术前MRI检查很难发现病变所在位置，结合MRI与3D-DSA融合图像可发现畸形血管团病变，同时可正确判断畸形血管团与血肿及周围组织结构的空间关系(图2)。根据MRI与3D-DSA融合图像选择AVM手术入路，其中1例行枕下后正中入路，2例行额颞部入路，2例行颞顶部入路，1例行额颞顶入路。所有患者手术过程均顺利，术中畸形血管团及微小动脉瘤病变均得到完全切除，术后复查DSA均未见明显畸形血管团残留。

所有患者术后恢复均较满意，其中术前合并肢体肌力下降的2例患者，术后肢体活动均较术前得到明显改善；术前合并小脑功能症状的患者术后小脑功能症状较术前减轻。所有患者均出院行康复治疗。患者出院后除1例患者我院门诊复诊以外，其余患者均外院门诊MRI复查。对所有患者行电话随访，随访时间为1个月到4个月之间，平均随访时间约2个月。采用格拉斯哥预后评分(GOS)评价末次随访结果，其中3例患者最终GOS为5分，2例最终GOS为4分，1例最终GOS为3分。所有患者随访期间未有新发颅内出血及神经功能缺损，末次影像学检查均未见明显AVM残留或复发。

图1 AVM合并微小动脉瘤的患者术前MRI与3D-DSA融合图像及术后MRI片和组织病理切片
Fig 1 The pre-operative MRI and 3D-DSA fusion images,post-operative MRI,and the pathological examination in the patient with AVM combined with small aneurysm
A:Pre-operative axial view of fusion image showed the location of the small aneurysm in the hematoma (as the yellow arrow indicated); B:Pre-operative coronal view of fusion image showed the malformation (as the blue arrow indicated) and aneurysm (as the yellow arrow indicated) in the hematoma; C:The MRI image in 1 month post-operation showed no residual malformation or aneurysm; D:The pathological examination results confirmed the vascular malformation.

图2 微小AVM患者术前MRI与3D-DSA融合图像及术后MRI片和组织病理切片
Fig 2 The pre-operative MRI and 3D-DSA fusion images，post-operative MRI，and the pathological examination in the patient with small AVM
A:Pre-operative axial view of fusion image showed the location of the small malformation in the hematoma (as the blue arrow indicated); B:Pre-operative coronal view of fusion image showed the small malformation (as the blue arrow indicated) in the hematoma; C:The MRI image in 3 months post-operation showed the malformations were totally resected; D:The pathological examination results confirmed the vascular malformation.

讨 论

AVM是一种复杂的脑血管疾病，主要是由异常的脑动静脉直接沟通，缺乏毛细血管床的过渡，导致病变周围脑组织血流异常的病理改变。临床上常表现为颅内出血、癫痫、短暂性脑缺血发作等，致死、致残率较高[1～3]。尽管近年来，随着神经介入技术的发展，显微手术技巧的提高，AVM的手术治疗有了极大改善，但是仍有部分患者治疗结果不理想，预后不佳。

MRI与3D-DSA是目前诊断AVM的主要影像学检查，但两种检查方式各有优缺点。MRI检查具有较高的软组织分辨率，同时可清楚的显示畸形血管团的大小、范围及其与周围神经结构之间的关系，但对于一些小型血管畸形，或合并微小动脉瘤的患者有病变漏诊的可能[4]。DSA检查是诊断AVM的“金标准”，其不仅能够清晰的显示AVM病变的主要供血动脉、引流静脉及血流动力学改变等，同时还可发现其他合并微小动脉瘤、血流相关性动脉瘤或小型血管畸形病变等。但是，对于血管畸形病变所在的位置，及与周围重要神经结构或血肿之间的关系较难分辨[5]。因此，如果能够将这两种影像学检查的优势进行结合，则将更好的指导此类患者术前手术方案的制定。

本研究使用的Siemens Artis zee Biplane双平板DSA，其不仅能够进行常规DSA及三维血管成像，同时借助于其syngo XWP后处理工作站，还可进行多种影像融合，其中就包括MRI与3D-DSA影像融合技术。我们术前将患者MRI薄层Dicom原始数据通过syngo XWP后处理工作站与患者3D-DSA影像融合处理，得到了MRI与3D-DSA融合图像，充分的将这两种影像检查的优势进行了叠加。MRI与3D-DSA融合不仅兼备MRI与3D-DSA检查的优点，同时对患者无额外操作损伤，并可根据需要选择不同切面对融合图像进一步调整窗宽，窗位，显示骨质、软组织、血管等图像。此外，针对患者病变位置可进一步模拟手术入路，暴露不同手术入路血管视野，选择最佳的手术治疗方案。

Spetzler-Martin分级是术前评估AVM治疗难度及临床预后的主要标准，根据病灶部位、畸形团体积、引流静脉方式分级，级别越高，手术治疗难度越大，预后也越差[6]。在本研究中，我们共纳入6例AVM患者，其中Spetzler-Martin评分1分的患者1例，2分的患者4例，1例患者为小脑部位的AVM。术前对所有患者MRI与3D-DSA进行融合，融合图像能够清楚的显示AVM的血管构筑，包括畸形血管团、主要供血动脉，引流静脉等。同时可清晰的显示畸形血管病变与周围神经组织或血肿之间的空间位置关系，借助术中神经导航能够准确的切除病变。这6例患者中1例为微小AVM，2例患者同时合并微小动脉瘤，术前如果没有MRI与3D-DSA融合图像，很难从MRI检查上判断畸形血管团或小动脉瘤所在的位置，为手术治疗增加了困难。本研究中所有AVM的患者术中畸形血管团均能得到完全切除，手术治疗后近期效果令人满意，术后复查DSA均未见明显畸形血管团及动脉瘤残留，这一方面可能与所选AVM患者Spetzler-Martin分级评分较低有关，另一方面与影像融合对AVM的精准定位有关。但是本研究AVM患者术后随访周期较短，远期随访结果尚不清楚，今后会进一步随访报道。

目前关于MRI与3D-DSA融合技术在脑血管畸形中的应用研究鲜有报道[7～9]，之前少量报道研究主要集中在Xper-CT与3D-DSA的融合在AVM中的应用[5]。但是Xper-CT分辨率较低，图像融合质量偏差，对AVM患者手术方案的制定指导作用有限。尽管MRI与3D-DSA融合技术优势明显，但是也有一定的局限性。由于头颅MRI检查耗时较长，对部分不能耐受的患者不能常规行头颅MRI检查。这类患者术前可行头颅CT检查，将头颅CT与3D-DSA融合也可为AVM手术方案的制定提供一定价值。本研究样本量少，缺乏针对高分级、手术切除困难的复杂AVM病例的研究，这类患者更适合行MRI与3D-DSA融合以指导针对性的治疗。

本研究病例数不多，在今后的研究中，我们会进一步扩大样本量，增加随访周期，充分评估MRI与3D-DSA融合技术在AVM手术中的应用价值。尽管如此，通过本研究我们认为MRI与3D-DSA融合技术新颖，精准度高，能够更好的辅助AVM手术方案的制定。

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ApplicationofMRIand3-dimensionDSAimagefusiontechnologyinthesurgicaltreatmentofcerebralarteriovenousmalformation

ZHANGXiangsheng,ZHANGXin,ZHANGQingrong,WUQi,WENLili,MAOLei,WUWei,HANGChunhua

DepartmentofNeurosurgery,NanjingGeneralHospitalofNanjingMilitaryCommandofPLA,Nanjing210002,China

ObjectiveThe applicative value of magnetic resonance imaging (MRI) and 3-dimension DSA (3D-DSA) image fusion technology in the surgical treatment of intracranial arteriovenous malformation(AVM) is dicussed.MethodsThe clinical data of 6 patients,which were diagnosed as AVM from January 2015 to April 2015 in the department of neurosurgery,General Hospital of Nanjing Military Command,were analyzed retrospectively. The MRI and 3D-DSA were performed,and the fusion images were achieved before surgery in each patient. All the AVMs were operated with microsurgical strategy depended on the fusion images.ResultsTheMRI and 3D-DSA fusion images showed clearly the relationship between the AVMs and peripheral nerve structure in all the patients. Moreover,it could display the orientation between the lesions and the hematoma,and brain structure in patients with small aneurysms or AVMs. All the patients had a good recovery after microsurgery,and no obvious residue of lesions was seen by post-operative DSA. Six patients were followed up with MRI,and there was no recurrence of the AVMs. No new neurological disturbance or rebleeding was found in all the patients.ConclusionMRI and 3D-DSA image fusion technology can provide much more important information for the microsurgical strategy and the treatment of AVM.

Intracranialarteriovenous malformation; Magnetic resonance imaging; 3-dimension DSA; Fusion

1671-2897(2016)15-334-04

R 743.4

A

国家自然科学基金资助项目(81471183)；江苏省自然科学基金资助项目(BK20141377)

张翔圣，硕士研究生，E-mail:zhangxssp@163.com

*通讯作者：张鑫，副教授，副主任医师，硕士生导师，E-mail:zhangxsp@163.com

2015-05-20；

2015-07-05)