【综述】不同微导管塑形方法在颅内动脉瘤治疗中的应用研究进展

摘要:术中微导管能否塑造成一个合适的形状,往往决定着能否成功超选动脉瘤,因此微导管塑形至关重要｡实际临床应用中,动脉瘤朝向及位置､载瘤动脉形态､微导管型号等对微导管的塑形有直接影响｡作者总结了近年来国内外研究者针对不同位置及朝向的动脉瘤利用三维打印技术或虚拟现实技术及不同微导管型号进行微导管塑形的方法,为今后临床工作提供参考｡

目前颅内动脉瘤的治疗方式主要有开颅瘤颈夹闭术和血管内介入治疗,开颅手术创伤大,手术风险高,针对一些特殊位置的动脉瘤,外科手术往往因动脉瘤显露困难､手术难度大而受到了较大的限制｡近年来,血管内介入栓塞动脉瘤技术的出现与发展很大程度上扩大了手术适应证,具有创伤小､恢复时间短等优点｡无论是单纯弹簧圈栓塞,还是支架辅助或者球囊辅助栓塞,术中如何将微导管快速超选并稳定在动脉瘤腔内始终是一个难题,超选载瘤动脉走向扭曲的动脉瘤尤其困难,因此微导管预先塑形非常重要｡本研究对近几年国内外微导管塑形及超选的方法及效果进行综述如下｡

1 三维打印技术辅助微导管塑形治疗动脉瘤

随着三维打印技术的不断成熟,将三维打印技术应用于颅内动脉瘤的治疗也成为了现实,即通过DSA技术获得患者的动脉瘤模型,然后通过geomagic(3D SYSTEMS,美国)等相关软件处理获取STL 格式的数据,再连接三维打印机进行模型打印｡Nakajima 等利用三维打印获得的载瘤动脉模型,通过将芯棒从动脉瘤顶端反向插入载瘤动脉,获得理想的芯棒形状,该研究共纳入12 例女性患者共计14 个动脉瘤[颈内动脉床突旁动脉瘤1 个､后交通动脉动脉瘤6 个､脉络膜前动脉瘤1 个､前交通动脉动脉瘤4 个､大脑中动脉段动脉瘤1 个､基底动脉顶端动脉瘤1 个,均为囊状动脉瘤,动脉瘤平均最大径为(6.1 ±2. 8)mm],在其中10 个动脉瘤的栓塞过程中,微导管可以不借助微导丝的引导直接进入动脉瘤,12 个动脉瘤栓塞中,微导管均到位性好且术中稳定存在,术中均致密填塞(造影显示瘤体包括瘤颈完全不显影),术后均无并发症发生｡Namba 等的回顾性分析研究中,10 例动脉瘤(颈内动脉床突旁动脉瘤4 例,前交通动脉动脉瘤3 例,后交通动脉动脉瘤2 例,基底动脉顶端动脉瘤1 例,所有梭形､已经形成血栓的或破裂的动脉瘤均未被纳入研究中)均采用事先三维打印动脉瘤模型,通过将芯棒超选动脉瘤获得塑形,再将塑形好的芯棒插入微导管辅助塑形,术中7 例微导管在无导丝辅助下一次性进入动脉瘤腔,10 例微导管均进入动脉瘤腔且术中稳定存在未发生回踢,术中造影显示,5 例动脉瘤完成了致密填塞,3 例动脉瘤次全填塞,2 例动脉瘤瘤腔填塞不完全,术后1 例发生并发症(大脑中动脉损伤),改良Rankin量表(mRS)评分4 分｡Ishibashi 等对26 例动脉瘤患者(共27 个动脉瘤,其中颈内动脉床突旁动脉瘤8 个,眼动脉段动脉瘤4 个,后交通动脉动脉瘤5 个,海绵窦段动脉瘤1 个,脉络膜前动脉瘤3 个,颈内动脉末端动脉瘤2 个,前交通动脉动脉瘤2 个,大脑中动脉段动脉瘤1 个,基底动脉顶端动脉瘤1 个)累计使用48 枚微导管,微导管塑形参照三维打印的载瘤动脉模型手动弯曲塑形,结果显示,仅9 枚(19%)微导管因到位性不佳而重新塑形,14 枚(29%)微导管因术中回踢而需要再塑形,术中均未出现并发症｡Xu 等通过将获得的载瘤动脉模型置入水中,微导管成功超选动脉瘤,并将水加热至50° 5 min 辅助塑形,9 例经头部CT 血管成像(CTA)诊断为破裂颈内动脉后交通囊状动脉瘤患者的治疗中,微导管均精准超选,术中保持稳定,未发生任何与手术相关的并发症｡通过三维打印技术打印剖面动脉瘤模型,将塑形针与载瘤动脉模型内壁贴合成形,最后将塑形针插入微导管进行精准塑形也是一种方法｡刘权等将利用剖面三维打印技术辅助塑形与传统介入栓塞的颈内动脉后交通段囊状动脉瘤分别设置为试验组和对照组,试验组30 例动脉瘤均手术顺利,预后良好,对照组30 例动脉瘤中有2 例因微导管无法到位而手术失败,1 例术中栓塞时间超过1 h,1 例术后发生肺部感染,对照组的术前准备时间[(2. 323 ± 0.261)min 比(1. 837 ±0.404)min,P =0.001]､术中操作时间[(49. 530 ±4.297)min 比(30. 700 ± 2. 680)min,P =0.001]和住院时间[(9. 500 ± 4.049)d 比(6.970 ± 1. 450)d,P =0.020]均明显高于试验组,出院后2 个月mRS评分高于试验组[2(0,5)分比1(0,2)分,P =0. 002],因此,剖面三维打印技术的应用不仅能精准塑形微导管,而且还能降低围手术期并发症发生率｡徐超等研究团队通过三维打印载瘤动脉模型,设计出符合条件的微导管,再利用三维打印机制造出相应的微导管模型,最后手工1 ∶ 1 蒸汽塑形微导管｡应用此法治疗的13 例动脉瘤(颈内动脉床突旁动脉瘤3 例,眼动脉段动脉瘤3 例,前交通动脉动脉瘤1 例,后交通动脉动脉瘤4 例,椎动脉段动脉瘤2 例;血泡样动脉瘤3 例,夹层动脉瘤1 例,囊状动脉瘤9 例),微导管均到位精确,导管头端术中保持稳定,动脉瘤均达到致密栓塞｡10 例患者未发生手术相关并发症,预后良好;1 例患者术中发生动脉瘤破裂(考虑于麻醉诱导过程中破裂),1 例动脉瘤破裂患者术前再次发生动脉瘤破裂,1 例患者术后死亡(患者术前Hunt-Hess分级Ⅴ级)｡

总之,三维打印技术有利于微导管术中成功超选动脉瘤并保持稳定,减少手术相关并发症,具有很高的安全性和有效性,提高了术者第1 次超选动脉瘤的成功率,有利于年轻医师更早地接触动脉瘤的治疗｡然而针对急诊破裂动脉瘤患者,由于三维打印动脉瘤模型至少需要提前1 d,因此三维打印技术无法用于此类动脉瘤患者的治疗中｡

2 分类指导的微导管塑形技术治疗床突旁动脉瘤

颈内动脉床突旁动脉瘤瘤顶朝向多变和颈内动脉虹吸段过于弯曲往往是血管内治疗困难甚至是失败的主要原因,因此有研究者提出根据动脉瘤朝向,将动脉瘤进行分类,用预先塑形好的各种形状的微导管超选不同类型动脉瘤,以提高手术成功率｡

Kwon 等通过分析上､下､内､外､前､后6 个方向的三维图像来评价动脉瘤方向,由上述6 个方向中的1 个､2 个或者3 个方向定义动脉瘤方向,如方向朝上的动脉瘤､前外侧朝向动脉瘤､后上外侧朝向动脉瘤,据此将动脉瘤分成3 组,动脉瘤方向包括了向上的方向被分到了上位组(上侧､上外侧､上内侧､前上侧､后上侧､前上外侧､后上外侧､前上内侧､后上内侧),不包含向上的方向但包括向内的方向的动脉瘤分到了内位组(内侧､内下侧､前内侧､后内侧､内前下侧､内后下侧),剩下的分到了其他组(下侧､下外侧､前下侧､后下侧､前下外侧､后下外侧)｡微导管分别被塑造成直形､“S”形､基础弯曲形(45°､90°､“J”形)､猪尾巴形､“C”形｡该研究回顾性研究了过去2.5 年122 例患者(共132 个颈内动脉床突旁囊状动脉瘤)的临床资料,显示上位组(33 个动脉瘤)最常使用“S”形微导管,第1 次尝试成功率达到70% (23 /33);内位组(83 个动脉瘤)最常使用猪尾巴形,第1 次尝试成功率89% (74 /83);其他(16 个动脉瘤)最常使用基础弯曲形,第1 次尝试成功比例达13 /16;132 个动脉瘤中,110 个(83% )动脉瘤在第1 次微导管超选即取得了成功,表明分类指导法可为术者提供简单的对微导管进行预塑形的方法,有利于术者第1 次成功尝试超选动脉瘤,省略了微导管超选动脉瘤的耗时步骤,进而一定程度上缩短了手术时间｡Chung 等根据动脉瘤颈朝向分成6 个方向,分别是上､上内､内､下､下内､外,将包含上和上内方向的动脉瘤分到了上位组,包含内､下和下内方向的动脉瘤分至内位组,外位方向分到外位组,微导管预先塑形成“J”形､“C”形､“S”形､45°､90°,在76 例患者(共计80 个床突旁动脉瘤)的治疗中,外位组(7 个动脉瘤)和上位组(11 个动脉瘤)使用的最多的是“S”形微导管,微导管在外位组中超选成功比例最高(6 /7),上位组次之(9 /11),内位组(62 个动脉瘤)超选成功率最低[66. 1% (41/62)]｡汪阳等研究了142 例共142 个床突旁动脉瘤,先将床突旁动脉瘤分为两类,Ⅰ类是眼动脉瘤,Ⅱ类是垂体上动脉瘤,近心段为a 型,远心段为b 型,Ⅰa 类动脉瘤(45 个,31. 7%)使用直管,Ⅰb 类动脉瘤(11 个,7. 7%)使用“S”形导管,Ⅱa 类动脉瘤(78 个,54. 9% )使用“C”形导管,Ⅱb 类动脉瘤(8 个,5. 6% )使用大弯形导管,手术方式有单纯弹簧圈栓塞和支架辅助弹簧圈栓塞,微导管易到位(微导管预塑形后通过1 ~ 2 次操作即可进入动脉瘤)且稳定(微导管头端在术中始终不脱出)即为可操作性好,对各形微导管栓塞动脉瘤进行可操作性评分,微导管稳定且易到位为1 分,易到位但不稳定为2 分,到位困难且稳定为3 分,到位困难且不稳定为4 分,因微导管无法到位或到位后无法填塞弹簧圈而手术失败为5 分,可操作性评分为1 分者包括36 例(36 /45,80% )Ⅰa 类动脉瘤､2 例(2/11)Ⅰb 类动脉瘤､46 例(46/78,59%) Ⅱa 类动脉瘤､8 例(8 /8)Ⅱb 类动脉瘤,各形微导管可操作性比较(Ⅱb > Ⅰa > Ⅱa > Ⅰb),差异具有统计学意义(P < 0. 01),结果显示,大弯形微导管辅助栓塞Ⅱb 类动脉瘤效果最好,“S”形微导管栓塞Ⅰb 类动脉瘤可操作性最差｡术后造影显示62 个动脉瘤达到了完全栓塞(瘤体包括瘤颈完全不显影),47 个动脉瘤达到了近全栓塞(瘤颈残留),33 个动脉瘤达到了部分栓塞(瘤囊残留),3 例发生了血栓栓塞事件,有3 例发生了支架脱出｡

凭借对动脉瘤在二维层面的理解,尚且不足以成功操作微导管超选复杂动脉瘤,掌握动脉瘤方向在三维层面上的情况有助于顺利超选动脉瘤｡目前针对床突旁动脉瘤的分类方法多样,选择一种分类方法并选择相应的微导管预塑形形状,可给床突旁动脉瘤的临床治疗带来极大帮助｡

3 大脑前动脉瘤微导管塑形方法及效果

大脑前动脉A1 段动脉瘤少见,由于其位置特殊,手术栓塞动脉瘤难度较大,因此微导管塑形尤为重要｡Lee 等通过尝试将微导管蒸汽塑形成“Z”形连续治疗了4 例大脑前动脉A1 段近端动脉瘤,其中2 例微导管塑形成功,但在术中不能保持稳定,另外2 例微导管成功超选动脉瘤,并在整个术中保持稳定,直到弹簧圈填塞完毕,Huo 等通过将微导管塑形成“S”“Z”“U”形,其中“S”形微导管应用于位于大脑前动脉A1 段上壁､指向近端且远离颈内动脉分叉处的动脉瘤病例,“Z”形微导管应用于位于大脑前动脉A1 段上壁､指向近端且靠近颈内动脉分叉处的动脉瘤,“U”形微导管应用于大脑前动脉瘤下壁､前壁或是后壁的动脉瘤,累计治疗了15 例大脑前动脉瘤,其中12 例动脉瘤栓塞难度较大,5 例应用了支架辅助栓塞,所有患者术中即刻造影及术后3 至6 个月造影均显示动脉瘤致密填塞,所有患者恢复良好(格拉斯哥预后评分5 分)｡Cho 等回顾性纳入2002 年至2013 年韩国国立首尔大学附属医院放射科48 例患者(共50 个大脑前动脉A1 段动脉瘤),其中大脑前动脉A1 段近1 /3动脉瘤39 个,根据动脉瘤方向进一步划分为后向动脉瘤(31 个)､上方向动脉瘤(6 个)､下方向动脉瘤(2 个),25 个(21 个后向动脉瘤及4 个上方向动脉瘤)采用了“S”形微导管,9 个(7 个后向动脉瘤及2 个上方向动脉瘤)采用直微导管,5 个(3 个后向动脉瘤及2 个下方向动脉瘤)采用预先成形45°或90°微导管,所有动脉瘤均超选成功,26 个采用了单微导管治疗,3 个采用多微导管治疗,10 个采用了支架或球囊辅助栓塞,术中即刻造影显示,28 个动脉瘤达到了致密填塞或少量瘤颈残留,11 个动脉瘤瘤囊残留,术后随访6 个月,31 个动脉瘤(31/34, 91.2% )达到了完全栓塞｡

虽然大脑前动脉A1 段动脉瘤血管内治疗难度较大,但是通过合适的微导管塑形,绝大多数动脉瘤得到了致密填塞｡

4 载瘤动脉放置法塑形微导管

在载瘤动脉内放置微导管进行预塑形的方法较新颖,Yamaguchi 等研究结果显示,SL-10 直微导管(Stryker,美国)较其他3 种微导管[Headway 17(MicroVension,美国)､Neurodeo(Medico′s Hirata,日本)､Echelon 10 (Covidien,爱尔兰)]更容易塑形,且在硅胶材质的动脉瘤模型中放置5 min 时最容易获得一个稳定的形状｡15 例动脉瘤的治疗中,微导管均依据载瘤血管走形进行了预塑形,13 例微导管塑形成功匹配动脉瘤超选,其中11 例微导管一直保持稳定,另外2 例微导管发生回踢,需要重新超选,有5 例通过简单的推拉微导管即可超选动脉瘤,另外8 例需要通过微导丝导引超选动脉瘤,术后即刻造影显示,6 例完全栓塞(瘤体和瘤颈完全消失),6 例次全栓塞(瘤颈残留),1 例残留动脉瘤腔｡Namba等应用该方法治疗了5 例基底动脉瘤,其中4 例获得了令人满意的微导管形状,仅1 例微导管需要重新塑形,术后即刻造影显示,4 例完全栓塞,1 例次全栓塞,仅1 例发生并发症(症状性血管痉挛)｡

Hanaoka 等回顾性分析了10 例应用微导管血管内成形技术治疗末端小动脉瘤(< 5 mm),通过将SL-10 微导管超选至载瘤动脉分支处,保持分支处微导管长度与预计微导管超选动脉瘤深度一致,放置5 min,10 例微导管均获得了弯曲角度(平均21. 7°),2 例微导管通过简单的回撤弹入动脉瘤腔,8 例通过简单推送动作进入瘤腔,术中10 例微导管保持稳定,术后即刻造影显示,5 例改良Raymond-Roy分级Ⅰ级,5 例Ⅱ级｡研究显示,微导管通过在血管内成形能在手术中获得较高的稳定性和塑形精准度,微导管载瘤动脉放置法是血管内治疗脑血管终末段小动脉瘤的安全可行的方法｡

5 塑形针外部辅助微导管塑形

传统微导管塑形通常用塑形针塑形芯棒,再将芯棒插入微导管,塑形微导管,Ohshima 等研究显示,在遇到床突旁动脉瘤时,由于动脉瘤情况复杂,微导管塑形的传统方法并不能达到要求,往往需要重新塑形超选动脉瘤,于是研究者将芯棒螺旋盘绕在塑形针上,再将微导管插入芯棒螺旋形成的空隙,弯曲螺旋形的芯棒成角135°,置于130°情况下蒸汽塑形30 s,获得塑形后成角90°的形状,并保持稳定｡但是未见该塑形方法实际应用的相关研究,因此术中效果不得而知,另外实际操作过程中,芯棒螺距难以控制等因素导致可操作性差,影响塑形效果｡但是针对较难超选的动脉瘤,也可尝试用此法进行超选｡

6 虚拟现实技术辅助微导管塑形

根据患者头部CTA 结果,利用虚拟现实技术重建载瘤动脉的四维影像,并按照虚拟现实模拟出的标准模型1∶ 1 辅助微导管塑形｡曲晓杨等将60 例动脉瘤患者均分为常规介入手术组和使用使用虚拟现实技术辅助塑形组(新技术组),比较两组并发症发生率和手术时间,新技术组和常规手术组平均手术时间分别为(39. 700 ± 2. 583)min 及(55. 800 ± 1. 671 )min,差异有统计学意义(P <0.05);新技术组和常规手术组分别有1 例(3. 3% )和5 例(16. 7% )出现并发症,两组并发症发生率差异无统计学意义(P > 0. 05);研究结果显示,新技术辅助塑形微导管较常规手术经验塑形微导管能显著缩短手术时间,并且能在术前更好地掌握载瘤动脉是否有狭窄等相关情况｡目前该技术应用的相关研究数据较少,关于该技术具体使用经验及效果还需进一步研究｡

7 微导管复合塑形方法

微导管复合塑形法指通过分析动脉瘤体中心至载瘤动脉管壁距离､动脉瘤与载瘤动脉夹角数据,确定微导管头端塑形角度,通过分析动脉瘤至颈内动脉血管虹吸段之间的距离确定第二弯塑形角度,若两弯之间血管扭曲,还可以进一步塑形｡杜世伟等通过复合塑形方法行单纯弹簧圈栓塞治疗了51 例胚胎型大脑后动脉的破裂后交通动脉动脉瘤,术中完全栓塞率达到84. 3% (43 例),微导管塑形准确率达90. 2% (47 例微导管可以通过直接推送或者回拉到位),术中88. 2%微导管保持稳定,微导管复合塑形使整个手术更加安全和稳定｡

8 微导管血管内成袢技术

微导管血管内成袢技术是通过将微导管头端预塑形,在体内或体外成1 ~ 2 个袢,用导丝将微导管头端导引过动脉瘤颈至远端分支血管处,顺直微导管,通过回撤,从而使微导管成功超选动脉瘤｡

Li 等通过血管内成袢技术治疗了10 例动脉瘤,微导管在治疗过程中均保持稳定,均到达了致密栓塞或是近全栓塞,未发生手术并发症,黄清海等应用血管内成袢技术对21 例未破裂颅内巨型动脉瘤实施了支架辅助栓塞术,其中7 例患者应用了血流导向装置,术后即刻造影显示,瘤颈残留1 例,瘤体残留6 例,MR血管成像随访(术后6 ~36 个月),2 例治愈,2 例瘤内血栓进一步形成,3 例明显复发(2 例接受再治疗,1 例拒绝治疗),其余14 例中的12 例达到了致密栓塞或近全栓塞,2 例部分瘤体残留,术中仅1 例出现末端血管出血｡Cho 等回顾性分析了应用内成袢技术治疗的59 例床突旁动脉瘤,所有患者手术成功,其中应用最多的是单微导管技术(25 例),44 例(44 /59,74. 6% )均达到了致密或近全填塞,53 例患者术后平均随访(10.9 ± 5. 9)个月,仅1 例发生动脉瘤复发,未出现1 例微导管内成袢相关并发症｡因此可以认为,微导管血管内成袢技术在治疗颅内巨型动脉瘤或与载瘤动脉成角刁钻的动脉瘤整体安全可行｡

9 不同型号的微导管栓塞颅内动脉瘤

微导管能否成功进入动脉瘤不仅取决于载瘤动脉的解剖学情况以及手术技巧,还取决于微导管的性能｡不同型号的微导管的可塑形性及形状保持能力都不相同,这对术者预塑形微导管产生重要影响,尤其是将微导管塑造成一个立体弯曲形状时,不同型号微导管需要被预塑形成不同角度｡

Fujimoto 等的研究中,4 种不同类型的微导管[Excelsior SL-10(Stryker,美国)､Echelon 10(Medtroni,美国)､Headway 17 (MicroVention TERUM,美国)､Excelsior XT-17(Stryker,美国)]被插入塑形针螺旋缠绕成线圈(1､2 或3 圈)并蒸汽塑形30 s,观察并测量不同微导管状态,其中螺旋缠绕1 圈的微导管解开后均为半圆状,平均旋转角度为204°,平均直径8. 7 mm;螺旋缠绕成2 圈的微导管平均旋转角度为472°,平均直径7. 7 mm,平均旋转1. 2 圈;螺旋缠绕成3 圈的微导管平均旋转角度为671°,平均直径7. 9 mm,平均旋转1. 8 圈｡之后置于37 ℃等渗盐水10 min,比较与初始状态(蒸汽塑形30 s 后的状态)的导管末端旋转角度及线圈直径大小变化,观察发现,XT-17 与Headway 17 的变化幅度较其余2种微导管小,认为XT-17和Headway 17具有相似的形状保持能力且较其余2 种微导管强｡但目前不同型号的微导管通过塑形成立体弯并应用于颅内动脉瘤治疗中的相关研究较少｡根据本中心临床经验及相关资料阅读,我们推荐对Headway 17､TJMC 10 微导管进行1∶ 1 塑形(与目标角度相同),对Echelon 10 及Excelsior XT-17 予以1∶ 2 塑形(以目标角度的2 倍塑形),对Excelsior SL-10 及Echelon-14 予以1∶ 3 塑形(以目标角度的3 倍塑形),未来仍需更多的研究结果来支撑这一结论｡

综上所述,目前我们针对微导管塑形不仅仅依靠经验,还可以通过三维打印动脉瘤模型辅助塑形微导管,甚至针对不同位置的动脉瘤､不同动脉瘤瘤顶与载瘤动脉关系而采取不同塑形形状的微导管,以上微导管塑形方法均有较高的安全性和有效性,但是针对未破裂动脉瘤,我们仍需提高第1 次超选成功率,降低手术并发症发生率,针对破裂动脉瘤,目前更多的是凭借经验超选动脉瘤,未来我们期待人工智能技术能给动脉瘤微导管塑形带来一些帮助｡