虚拟软件对脑血管栓塞手术规划中具有什么益处？同行的评估告诉你！

《基于虚拟栓塞软件的脑血管病变超选择性介入治疗》

Simulation of superselective catheterization for cerebrovascular lesions using a virtual injection software

获取原文：https://link.springer.com/article/10.1186/s42155-021-00242-6

《CVIR Endovascular》是欧洲心血管和介入放射学会(CIRSE)旗下的期刊，聚焦血管内治疗领域，被SCIE数据库收录，在相关领域具有一定学术影响力。

文章摘要

背景

本报告探讨了基于对比增强锥束CT(CBCT)的虚拟栓塞软件在脑血管病变栓塞治疗中的可行性。回顾性分析了2013年至2020年间行 CBCT检查的颅内动静脉畸形(AVM)、硬脑膜动静脉瘘(AVF)和霉菌性动脉瘤栓塞病例。由2名神经介入医师使用专用虚拟栓塞软件(EmboASSIST, GE医疗)对脑血管病变进行评估。首先确定血管病变周围的兴趣点(POI)，然后软件自动显示从血管根部到所选兴趣点的相关血管轨迹。记录血管节段和确定兴趣点。使用CBCT的二维多平面重建评估血管轨迹的准确性。临床效用指标采用1(无益处)至3(非常有益)的3点Likert量表记录。

结果

共回顾了9例病例(7例 AVM、1例 AVF、1例霉菌性动脉瘤)，选择了26个兴趣点。其中3个兴趣点位于各自动脉的二级节段，8个位于三级节段，15个位于四级节段。 评估人员对所有26个兴趣点轨迹(涉及总共90个血管节段)的评价均为准确。两位评估者对8个问题的平均临床效用评分分别为2.7和2.8，表明该软件在脑血管栓塞手术规划中具有潜在益处。

结论

在这项回顾性研究中，评估人员认为基于CBCT的虚拟栓塞软件在指导和规划脑血管病变栓塞方面具有临床实用性和准确性。未来需要更大样本量的前瞻性研究来验证这种方式。

表1：追踪血管的准确性定义

准确：从血管树根部到感兴趣点(POI)的血管追踪正确

临床可用：主要分支点的血管追踪正确，但远端血管追踪错误

临床不可用：主要分支点和远端血管的血管追踪均错误

未检测到：无法使用虚拟栓塞追踪血管

表2：临床效用问题

•虚拟栓塞软件在区分邻近动脉分支方面有多大帮助？

•你认为虚拟栓塞软件对减少必要的导管插入术有多大帮助？

•你认为虚拟栓塞软件三维融合导航至感兴趣点(POI)方面会有多大帮助？

•你认为虚拟栓塞软件对减少对比剂使用量有多大帮助？

•你认为虚拟栓塞软件对减少手术过程中二维路图的需求有多大帮助？

•你认为虚拟栓塞软件对提高你选择正确血管进行栓塞的能力有多大帮助？

•你认为虚拟栓塞软件对手术规划有多大帮助？

图像采集与处理

图像采集

所有患者均在GE医疗血管造影系统(Innova IGS 630, GE医疗)中接受颅内栓塞的血管内定位或治疗。在需要相关病变额外三维信息的病例中进行CBCT检查。根据病变位置，在透视引导下对右侧或左侧颈内动脉或椎动脉进行选择性置管。到达所需栓塞点后，采集DSA或减影透视图像以检查导管位置。随后调节高压注射器以4ml/s的恒定注射速率获取CBCT。在7秒旋转过程中获取347帧图像，并将其传输到工作站(AW workstation, GE医疗)进行重建。

虚拟栓塞软件

虚拟栓塞软件(Embo ASSIST, GE医疗)已被开发用于模拟基于前文所述CBCT的选择性置管。半自动提取血管树后，用户可以使用鼠标指针作为虚拟微导管尖端，动态模拟血管的任何远端置管。当使用指针选择血管中的位置时，指针近端的血管虚拟轨迹会立即以红色创建。它代表从栓塞点到通过鼠标指针选择的位置的虚拟导管导航。同时，指针远端的所有血管以绿色突出显示，在容积渲染的血管树和横截面视图上模拟从该点的栓塞范围。

虚拟栓塞软件在神经介入中的应用案例

一名患有左侧额叶内侧动静脉畸形(AVM)并伴有下方血流相关性动脉瘤的患者。

A：自动提取血管树并去除骨骼。

B、C、D、E：使用虚拟微导管(红色轨迹)在3D容积渲染图(B)和横截面视图(C)上查看潜在的AVM供血动脉。AVM的主要供血动脉似乎是大脑前动脉(C，蓝色箭头); 然而，该软件准确识别出这是一条为血流相关性动脉瘤供血的穿通血管，随后正确识别出真正的AVM供血动脉来自更细的豆纹动脉(C-D，红线)。红线后方模拟了额外的远端对比剂流动，以绿色显示(D、E)。

F、G、H、I：模拟的导管置入过程被保存为3D模型(F)，除了完整血管外，有多种形态可用于透视导航(G-完整血管树；H-目标血管；I-导管插入引导示例)。

动静脉畸形(AVM)的回顾性分析

使用 虚拟栓塞软件，对每条可能供应动静脉畸形的血管进行检查。确定三个感兴趣点(POI)并导出为3D模型(A)。随后在横截面视图上查看每个感兴趣点的虚拟导管追踪情况，以评估其准确性。如图所示感兴趣点1的冠状面和矢状面重建(B-C)，以及感兴趣点2(D)和感兴趣点 3(E)的矢状面重建所示。

远端动脉瘤的回顾性分析

在真菌性动脉瘤的场景中。该软件基于CBCT创建了一个3D路径图(A)。通过横截面视图上的虚拟导管插入追踪来评估3D路径图的准确性(B)。

表3：栓塞点和感兴趣点数量和分布情况

表4：临床效用问题及评分

该表统计了有关临床效用8个问题的评估者评分以及评估者之间的一致性。

两位 reviewer 对8个问题的平均效用评分分别为2.7(满分3分)和2.8，表明虚拟栓塞在颅内栓塞病例中具有临床实用性。虚拟栓塞在手术规划和指导方面被认为最有用。在区分紧密动脉分支、导航至兴趣点、规划手术和识别栓塞点方面的应用被评为非常有益，平均得分超过2.8(阅片者间一致性分别为78%、55%和66%)。该技术在选择栓塞点、减少对比剂使用量、减少二维roadmap的必要性和置管次数方面也被认为有价值，平均得分在2.6到2.7之间(三个问题的阅片者间一致性为66%)。两位 reviewer评分差异最大的是关于软件在作为三维融合导航至兴趣点方面的效用，Reviewer A的平均评分为2.6，Reviewer B的平均评分为3。

结果与讨论

虚拟栓塞软件性能

神经介入医师选择了26个独立的兴趣点进行审查， 分析了26条至兴趣点的轨迹，涉及90个血管节段。所有这些都被评定为准确，这意味着对于reviewer来说，从血管树根到兴趣点的血管追踪是正确的。

临床效用

两位reviewer对8个问题的平均效用评分分别为2.7(满分3分)和2.8，表明虚拟栓塞软件在颅内栓塞病例中具有临床实用性。