磁共振成像评估脑动静脉畸形伽玛刀放射治疗后病灶闭塞

背景

脑动静脉畸形由缠结的血管组成，形成所谓的病灶，病灶将动脉与静脉连接起来，没有毛细血管床的介入。 由于病灶内引流静脉的后续结构变化，患者有发生脑出血的风险。 AVM 的出血与高发病率和死亡率有关。 因此，一旦诊断出脑动静脉畸形，通常以预防性治疗为目标。 如果已经发生出血，则有必要进行治疗，因为再次出血的可能性很高。 脑动静脉畸形很可能引起神经系统症状，例如癫痫发作和局灶性功能障碍，但不会出血。 这些症状通常是由于 AVM 的占位效应引起的，但也有人讨论过它们是由血管窃血综合征引起的。

病因学

脑动静脉畸形的病因尚不清楚。 除了多因素原因的可能性外，似乎基因突变和血管生成刺激可能在它们的发展中发挥作用。 还讨论了 AVM 是在子宫内发展还是通过缺血或出血后的血管病反应发展。

流行病学

脑动静脉畸形的患病率和发病率约为每 100,000 人 10 人和每 100,000 人 1 人；分别没有性别偏好。 颅内出血的年风险范围从未破裂的 AVM 的 1.2% 到之前已经发生过出血的 4.8%。 颅内出血后 AVM 患者的死亡率为 10-15%。 发病率从 30-50% 不等。 在所有无出血的 AVM 患者中，约 15-40% 患有癫痫发作。 进行性神经功能缺损发生在 6-12%。

诊断

脑动静脉畸形通常通过 MRI 检查来诊断。 它们可以在增强图像上轻松识别，但由于水肿或占位效应，在没有造影剂的情况下也可能可见。 目前诊断和评价脑动静脉畸形治疗成功的金标准是数字减影血管造影（DSA）。 该方法使用将造影剂注射到患者的动脉中，并使用 X 射线使脑血管可视化。 随着时间的推移对血流进行成像，从而准确区分病灶内的供血和引流血管是 DSA 的主要优势。 减去骨骼和软组织可以实现血管系统的最佳视图。

由于其侵入性，DSA 必须作为住院手术进行。 穿刺部位出现血肿或假性动脉瘤，血管内损伤伴连续栓塞很少见，但可能是并发症。 DSA 的其他缺点是大量暴露于辐射，并且在手术后需要卧床休息 24 小时，这可能导致血栓形成的风险增加。

分类 - Spetzler-Martin 分级系统

Spetzler-Martin 等级（SM 等级）的评估需要 AVM 的三个特征。 首先是将畸形的大小重新分组为三类。 其次，引流很重要：可以区分仅参与引流的浅表静脉和深静脉。 最后考虑病灶周围脑组织的口才。 负责运动和敏感性、视觉和语言等高级功能的区域被称为雄辩。 丘脑、下丘脑、脑干和小脑脚是雄辩的区域。 在大脑皮层感觉运动区和那些负责语言和初级视觉的区域是雄辩的。

开发 Spetzler-Martin 系统是为了在手术干预前估计预后，但也用于其他治疗方法。 SM 等级与手术难度及其结果密切相关。

治疗

脑动静脉畸形有不同的治疗选择：显微外科切除术、血管内栓塞术和伽玛刀放射外科手术，或它们的组合。 独立于 AVM 规格和治疗选择，任何治疗都存在脑出血和缺血的风险，因此存在永久性神经功能缺损和死亡的风险。 因此，必须谨慎决定是否应治疗 AVM 以及如何治疗，目的是提供比疾病自然病程更好的结果。 为了回答观望策略是否是一个有效选择的问题，2014 年进行了一项前瞻性、非盲、随机、多中心研究。 该研究比较了接受治疗和未接受治疗的 AVM 患者的死亡和中风风险以及功能结果。

由于未治疗组的明显优势，所谓的 ARUBA 试验在随机化开始 6 年后中断。 作者得出结论，未破裂的脑 AVM 应保守治疗。该研究因其设置和对数据的解释而受到许多专家的严厉批评。 一个主要的限制是不同的治疗方案没有单独评估，而是作为一个干预组进行评估。 ARUBA 的其他局限性是病例数少——只有 116 名患者被随机分配接受干预，其中只有 5 名患者接受了显微手术切除——以及 33 个月的短期随访。 至少，ARUBA显示了专家们对脑动静脉畸形治疗存在的争议。 下面将解释已建立的治疗方案。

显微手术切除

由于显微手术切除可立即消除出血风险，因此它仍然是大多数达到 Spetzler-Martin 评分 1 到 3 的脑动静脉畸形的首选治疗方法。 为了暴露脑动静脉畸形，抬起患者颅骨的骨瓣并打开硬脑膜。 馈线被识别、凝固和切割，因此 AVM 可以被完全切除。 接受显微手术的未破裂 AVM 患者的结果取决于他们的 Spetzler-Martin (SM) 分级。 根据 2014 年的一项前瞻性队列研究，1.6% 的 SM 评分为 1 和 2 的患者在术后出现永久性神经功能缺损。对于 SM 3 级患者，手术后永久性神经功能缺损的风险分别上升至 14.0% 和 38.6% SM 4 级和 5 级患者。

血管内栓塞

AVM 的血管内栓塞是在外周动脉穿刺后通过动脉途径进行的。 AVM 病灶通过注射栓塞材料阻塞其供血动脉。 根据对超过 1,000 名接受血管内栓塞的 AVM 患者的系统回顾，这种治疗导致病灶闭塞的平均比例为 13%，范围从 0 到 94% 不等。 栓塞后永久性神经功能缺损的平均发生率为 6.6%，范围从 0 到 28%。 血管内方法通常用于闭合小型 AVM 或使较大的 AVM 适合放射外科或显微外科手术。

伽玛刀放射外科

伽玛刀放射外科手术可以作为单一疗法进行，也可以与其他治疗方法结合使用，最常见的是与血管内栓塞术结合使用。 在神经外科，脑 AVM 的 MUV 放射外科手术是使用 Gamma Knife Perfexion® 进行的，它使用 192 个钴 60 源将高剂量辐射应用于颅骨内精确定义的体积。 伽玛刀放射外科手术通常在局部麻醉下进行，从而能够将立体定向框架固定到颅骨上。 对于 14 岁以下的儿童，伽玛刀放射外科手术是在全身麻醉下进行的。 如果血管内和手术治疗成功，则可立即消除出血风险，而伽玛刀放射外科手术后的病灶闭塞通常需要大约两年时间。 据报道，在此期间出血风险与未经治疗的患者相同。 放射外科的主要优点是它的非侵入性。 据报道，SM 级 1 至 3 级的 AVMs 在伽玛刀放射外科手术后脑 AVMs 的完全病灶闭塞率约为 85%。SM 级 4 级的 AVMs 为 54%，而 SM 级为 0%具有 SM 等级 5 的 AVM 显示了 Spetzler-Martin 等级的依赖性。 然而，即使在许多具有较高 SM 等级的 AVM 中未实现病灶闭塞，缩小它们的尺寸也可能有助于进一步治疗。 5.1% 的患者在放射外科手术后出现永久性神经功能缺损，范围从 0 到 21%。23 放射外科手术的并发症是在干预多年后发生的不良辐射效应 (ARE)，包括病灶周围水肿和囊肿形成。 这些必须与治疗后最初 1-2 年出现的辐射诱发变化 (RIC) 区分开来，包括局灶性坏死、白质损伤、微血管病、鼻窦炎症和萎缩。

治疗评估

AVM治疗后评估的金标准是导管血管造影；数字减影血管造影术（DSA）。 正如在诊断一章中已经提到的，DSA 有几个缺点，如侵入性、住院治疗的必要性和围介入风险。 迄今为止，MRI/MRA是AVMs伽玛刀治疗后常规进行的评估方法，但与DSA相比其准确性是否足够尚不清楚。 存在许多用于脑血管病变成像的 MRI 协议。 根据一项小型前瞻性研究，在立体定向放射外科手术后评估 AVM 病灶闭塞方面，一种专注于血流特征的特定 MRI 协议称为动脉自旋标记 (ASL)，优于传统的对比增强 MRI。 使用 DSA 作为参考，7 名完全病灶闭塞的患者中有 7 名通过 ASL 成像正确评估，3 名患有持续性 AVM 病灶的患者也是如此。

然而，在这三个案例中，根据对比增强 MRI，病灶被错误地评为闭塞。 一项比较常规 MRI/MRA 与 DSA 的回顾性研究发现，标准 MRI/MRA 对 136 名患者进行立体定向放射外科手术后检测 AVM 病灶闭塞的敏感性为 80%，特异性为 90%。

目标和假设

客观的：

与 DSA 相比，评估标准化 MRI/MRA 方案检测脑 AVM 伽玛刀放射外科手术后病灶闭塞的敏感性和特异性

假设：

H0：MRI/MRA和DSA检测脑AVM伽玛刀治疗后病灶闭塞的敏感性和特异性存在显着差异。

H1：MRI/MRA和DSA检测脑AVM伽玛刀放射治疗后病灶闭塞的敏感性和特异性无显着差异。

方法

在这项初步研究中，研究人员计划纳入约 50 名接受放射外科治疗的脑动静脉畸形患者。 与未参与研究的患者相比，参与研究的患者不会面临任何额外的风险。 伽玛刀治疗两年后，参与者将在 MUV 放射科接受标准化 MRI 协议。 标准化的 MRI 方案取代了治疗后两年的随访 MRI，后者通常在私人诊所进行，通常不包括所有必需的序列。 标准化的 MRI 协议包括允许分析血管病理的特定序列。 这些是对比增强三维 MRA (T1 GE 3D +/- KM)、飞行时间磁共振血管造影 (TOF-MRA)、动脉自旋标记 (ASL) 和具有交错随机轨迹的时间分辨 MRA (TWIST) -MRA）。 三维 MRA 和 TOF-MRA 生成血管结构的常规图像。 ASL 可以对脑血流进行更详细的成像。 TWIST-MRA 生成时间分辨图像。 因此，应使用此方法重现 DSA 的主要优势。

为了评估与 AVM 相邻的实质，DWI 和 SWI 序列将允许检测缺血区域和出血。 还将生成标准序列（T2 矢状、轴向和冠状）。 本研究的参与者将在 MUV 神经外科的伽玛刀门诊就诊。 病灶闭塞将由神经放射学家进行评估，并与在 MUV 神经外科进行的 DSA 黄金标准进行比较。 由于血管造影 (DSA) 是 AVM 评估中的当前金标准，它将在任何情况下进行，因此被评为本研究方案之外。 因此，与金标准相比，将评估 MRI/MRA 检测 AVM 病灶闭塞的敏感性和特异性。 由于在维也纳医科大学神经外科系接受立体定向放射外科治疗的每例脑 AVM 病例在治疗后均通过 MRI 和 DSA 检查进行评估，因此放射外科手术后的诊断程序不会造成任何额外的努力或风险参与研究的患者。 事实上，患者可能会从参与中受益，因为他们不需要在私人诊所安排他们的 MRI 检查。

统计分析

由于数据分布不均，将采用非参数检验进行统计分析。 患者和 AVM 的特征以及伽玛刀参数的描述性分析包括中值和范围以及频率、数量和百分比。 用于最终治疗组之间比较的统计计算包括独立样本的 Kruskal-Wallis、Mann-Whitney-U 和卡方检验。 为了支持这一假设，在绝大多数情况下，MRI 检查的结果必须与 DSA 检查的结果一致。 研究人员为 MRI 检查的灵敏度设定了 95% 的阈值，足以在这个初步设置中确认假设。 相关发现必须在更大的（多中心）前瞻性研究中得到证实。

样本量

50 名患者的近似样本量是由于计划的研究持续时间为 3 年。 该研究作为初步研究，结果可能会被更大的（多中心）研究证实。

患者招募

患者将在 MUV 神经外科的伽玛刀门诊诊所招募。 患者因脑动静脉畸形必须接受或已经接受伽玛刀放射治疗。 纳入患者必须在研究期间进行为期两年的 MRI 检查。 在向所有患者解释了研究的目的和过程后，所有患者都必须签署参与研究的表格。 研究人员计划为这项研究招募约 50 名患者。

数据质量和保护

患者数据的输入和处理只能由参与研究计划和实施的受过培训的医务人员执行。 患者数据将使用 IBM SPSS Statistics for Windows（版本 25.0 Armonk，NY：IBM Corp.）在 SPSS 文件中匿名输入。

注册表中使用的变量

患者性别：男/女 来源：EDP系统

患者年龄：岁 资料来源：EDP 系统

AVM 直径：cm 来源：放射外科前 MRI

AVM 定位：额叶、顶叶、枕叶、颞叶、岛叶、边缘叶、小脑、脑干、基底神经节、丘脑、心室内、胼胝体来源：放射外科手术前 MRI

AVM 馈线数量：数量来源：放射外科手术前 DSA

AVM 出血：是/否 资料来源：EDP 系统病历

RBAS（基于改良放射外科的 AVM 评分）：2 来源：放射外科前 MRI

VRAS（弗吉尼亚放射外科 AVM 量表）：0 至 4 分

治疗：仅放射外科，放射外科+血管内栓塞，其他组合包括放射外科来源：EDP系统

处理日期：日期来源：EDP系统

伽玛刀参数：Isodose (%), Marginal dose (Gy), Maximum dose (Gy), Radiation volume (ccm) Source: EDP system

在对放射外科进行额外血管内治疗的情况下用于栓塞的物质：Histoacryl、Onyx、乙醇、线圈、氰基丙烯酸酯、Glubran