以3D 影像融合技术引导腔内治疗主动脉疾病研究进展

许太福，侯培勇

（1.广西医科大学第四附属医院介入治疗室，2.血管外科，广西 柳州 545005）

目前腔内治疗主动脉疾病的主要方法包括胸主动脉腔内修复术（thoracic endovascular aortic repair，TEVAR）和腹主动脉腔内修复术（endovascular abdominal aortic repair，EVAAR）［1-3］。基于数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA），以锥形束CT（cone-beam CT，CBCT）为介导，利用3D 影像融合技术可融合治疗前与腔内治疗中的影像数据，并将融合后3D 影像叠加于实时透视影像上以引导介入操作，现已用于心血管、脑血管及外周血管等介入领域［4-6］。本文就3D 影像融合技术用于引导腔内治疗主动脉疾病研究进展进行综述。

1 融合3D 影像技术流程

融合3D 影像主要包括采集治疗前影像、采集治疗中CBCT 影像及以融合3D 影像引导介入操作3 个步骤。

1.1 采集治疗前影像 CT 血管成像（CT angiography，CTA）是治疗前评估主动脉疾病的最常用影像学方法，一般可将CTA 数据以DICOM 格式转存至影像融合工作站备用；而对于特殊病例，如患者碘对比剂过敏、肾功能不全或需急诊治疗时，可利用MR血管成像（MR angiography，MRA）［7-8］或平扫CT 图像［9］作为备选。

1.2 采集治疗中CBCT 影像并融合 治疗中可采集二维（2D-）或三维（3D-）CBCT 影像；二者影像配准率、融合效率、降低辐射暴露及碘对比剂用量等在不同研究［10-13］中有所差异，临床对于如何选择尚存争议。

治疗前与治疗中影像融合步骤如下：首先以骨性标志物（如椎骨）为参照进行自动配对融合，之后手动校准血管壁钙化影［14］、血管内支架［15］及血管轮廓等，最后根据实时影像观察融合配准的准确度。

1.3 3D 融合影像引导介入治疗 融合后的3D 影像可动态适应工作台位置及图像缩放变化，无需额外透视或造影即可获取C 臂最佳投射角度；操作者可根据需要于3D 影像中针对重要血管（主动脉、肾动脉、肠系膜上动脉、腹腔干动脉、髂内动脉等）开口及中心线、锚定区位置等添加个性化虚拟标记，以提高介入治疗的精准性和安全性［16-17］。

2 3D 融合影像用于引导EVAAR

EVAAR 已成为治疗腹主动脉疾病的主要方式，由此发展而来的开窗或分支EVAAR（fenestrated/branched-EVAAR，f/b-EVAAR）也已逐渐用于治疗其他复杂主动脉疾病；其中最具挑战的操作是在隔绝主动脉病变的同时于腔内重建主要分支，影像精准定位引导对此至关重要。3D 融合影像有助于提高EVAAR 技术效率和成功率、减少X 线辐射暴露和碘对比剂用量［18-19］。SCHWEIN 等［16］以3D 融合影像引导于f-EVAAR 内脏分支开口置管，发现在3D 影像显示的40 个分支开口虚拟标记中，36 个与实时透视影像准确叠加；共对46 支内脏动脉进行置管，对其中38 支无需额外造影即可完成操作。LEGER 等［20］观察以3D融合影像引导复杂EVAAR 及激光原位开窗重建内脏分支的可行性及其疗效，20 例中，共对18 例（18/20，90.00%）48 条分支（48/50，96.00%）原位开窗成功，其治疗中位用时、透视中位时长、碘对比剂用量和辐射暴露（即剂量面积乘积）分别为180 min、74 min、80 ml和338 Gy·cm2。另有研究［21-22］证实，3D 影像融合技术有助于减少EVAAR 中碘对比剂用量、治疗用时及辐射暴露。

3 3D 融合影像用于引导TEVAR

主动脉弓复杂的解剖特点对TEVAR 构成较大挑战，为更精准锚定支架近端、避免非计划性覆盖弓上分支动脉，常需反复透视或造影加以确认，导致碘对比剂用量和辐射暴露增加。3D 融合影像可直观显示主动脉解剖特点及病变细节（如显示弓上分支开口、辨别主动脉夹层真假腔），无需额外对比剂及辐射即可获得主动脉弓最佳投射角度。AHMAD 等［17］观察146 例主动脉疾病患者，其中98 例接受3D 影像融合引导下TEVAR，其治疗用时（162 minvs.213 min，P=0.015）、透视时长（9 minvs.23 min，P＜0.005）及碘对比剂用量（70 mlvs.104 ml，P＜0.001）均较对照组显著减低。此外，目前已有成功以3D 融合影像引导腔内修复升主动脉的报道［23-24］。

4 3D 融合影像用于引导治疗合并肾功能不全的主动脉疾病

腔内治疗导致碘对比剂相关性肾病风险增加；对慢性肾功能不全患者应慎用大量碘对比剂，而对重度肾功能不全者应禁用碘对比剂。为此，3D 影像融合技术结合非碘对比剂血管成像成为目前主要研究方向之一。SCHWEIN 等［8］纳入10 例合并中重度肾功能不全的主动脉疾病患者，利用以钆剂或铁剂为对比剂的MRA 代替CTA 采集治疗前影像进行MRA-CBCT 影像融合，并叠加于实时透视影像上引导介入操作；该组10 例共22 条虚拟标记线中，14 条完全配准，融合配准率达63.64%，且植入支架前5 例（5/10，50.00%）无需额外透视，治疗后患者肾功能均未见明显恶化。KOUTOUZI 等［25］则将CO2造影联合3D 影像融合技术用于引导EVAAR 治疗3 例腹主动脉瘤合并重度肾功能不全患者，其中CO2造影主要用于校准叠加在实时透视上的3D 影像，对3 例均成功实施EVAAR，碘对比剂用量分别为9、20 及20 ml，主要用于植入支架造影进行确认。GALLITTO 等［26］对比观察CO2造影+3D影像融合与碘对比剂造影+3D 融合影像引导f-EVAAR 的价值，发现利用前者可在保证介入治疗效率的前提下显著缩短住院时间、有效保护残余肾功能。许太福等［27］采用3D 影像融合技术引导腔内治疗18 例主动脉病变患者，对11 例行EVAAR、7 例行TEVAR，共对16 支主动脉分支成功植入支架；其中7例患者合并肾功能不全，治疗后随访1～3 个月显示其肾功能均未见明显恶化。

5 3D 影像融合技术的局限性

3D 影像融合过程中，用于引导腔内治疗的3D 影像是基于治疗前影像的重建数据，而治疗中植入腔内器械导致血管变形、患者体位变化及呼吸运动等可使主动脉及其分支的相对位置发生变化，造成3D 融合影像与现实状态存在一定偏差；且一般而言，主动脉弯曲越明显，则3D 融合影像的失准率越高。LALYS 等［28］指出，主动脉瘤颈角度是导致3D 影像融合失准的独立危险因素：该角度越大，植入腔内器械后3D 影像偏移越明显。SCHULZ 等［29］分析用于引导TEVAR 的3D融合影像，发现完全配准率仅11%，且3D 融合影像与实时透视影像的中位偏差达11.7 mm。为此多位学者积极寻找能够解决影像失准问题的以3D 影像融合为核心的技术组合，如SKRIPOCKNIK 等［30］提出可于主动脉腔内置入特硬导丝并进行2 次CBCT 扫描后再行影像融合，并以所获融合影像引导介入治疗，GALLITTO 等［26，31］则以CO2造影、血管内超声等影像技术对融合后的3D 影像进行实时验证和校准，并以校准后影像引导介入治疗。目前上述方案均尚处于临床探索阶段，有待于继续研究。

6 小结及展望

3D 影像融合技术可提高介入治疗成功率、减少碘对比剂用量、缩短介入用时及透视时长、降低辐射暴露量等，在腔内治疗主动脉疾病领域内具有广阔应用前景。另一方面，应正视3D 影像融合技术的固有局限性，深入开展研究以提升融合影像配准率，使之更适用于临床。

利益冲突：全体作者声明无利益冲突。

作者贡献：许太福查阅文献、撰写文章；侯培勇审阅和修改文章。