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《Neurosurgical Focus》雜志 2022年7月刊載日本The University of Tokyo的Yasuhiro Takeda, Hirotaka Hasegawa, Taichi Kin ,等撰寫(xiě)的《腦動(dòng)靜脈畸形放射外科治療后閉塞過(guò)程中的血流動(dòng)力學(xué)變化,。Hemodynamic changes during the obliteration process for cerebral arteriovenous malformations after radiosurgery》（doi: 10.3171/2022.4.FOCUS2214.）,。 
對(duì)放射外科治療后腦動(dòng)靜脈畸形(AVM)閉塞的過(guò)程了解甚少。本回顧性研究旨在通過(guò)三維血流磁共振成像(MRI)來(lái)評(píng)估立體定向放射外科(SRS)治療后AVM血流動(dòng)力學(xué)的變化,，以闡明AVM閉塞的過(guò)程,。腦動(dòng)靜脈畸形(AVM)是包括發(fā)育異常的小動(dòng)脈和沒(méi)有毛細(xì)血管的小動(dòng)脈的腦內(nèi)血管的糾結(jié)纏繞（a tangle of blood vessels in the brain that comprises abnormally developed arterioles and venules without capillaries）。動(dòng)靜脈畸形往往無(wú)癥狀,，但有時(shí)會(huì)導(dǎo)致腦出血,，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥和猝死。對(duì)于有出血史的動(dòng)靜脈畸形患者,，以及部分未破裂且有出血高危的動(dòng)靜脈畸形患者,，可選擇開(kāi)顱、血管內(nèi)手術(shù)和放療,。立體定向放射外科(SRS)是一種微創(chuàng)而高效的治療AVMs的方法,。以往的報(bào)道表明，SRS在3 - 5年內(nèi)導(dǎo)致AVM畸形血管巢閉塞的比率為60% - 80%,，且主要并發(fā)癥增加,。然而，在某些情況下,，單次SRS治療不會(huì)導(dǎo)致AVM閉塞,。由于存在殘留的AVM仍有出血的風(fēng)險(xiǎn)，因此考慮對(duì)此類(lèi)患者進(jìn)行額外的放射外科治療,。因此,，準(zhǔn)確評(píng)估SRS治療后AVM閉塞的進(jìn)展非常重要,，因?yàn)檫@將決定后期的治療過(guò)程。數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)是評(píng)價(jià)SRS治療AVM療效的金標(biāo)準(zhǔn),，它可以顯示AVM的血管構(gòu)造,，包括供血?jiǎng)用}、畸形血管巢和引流靜脈,。然而,，DSA不適合SRS治療后的常規(guī)隨訪，因?yàn)樵摍z查可能與神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥相關(guān),。磁共振成像(MRI)已取代DSA用于常規(guī)的SRS治療后成像,。一些MRI序列，如動(dòng)態(tài)動(dòng)脈自旋標(biāo)記MR血管造影(MRA)和時(shí)間分辨對(duì)比增強(qiáng)MRA（ynamic arterial spin-labeling MR angiography (MRA) and time-resolved contrast-enhanced MRA, have）,，已被報(bào)道用于確認(rèn)AVM閉塞。誠(chéng)然,，這樣的MRI序列可以檢測(cè)到微小的AVM殘余,，但它們無(wú)法量化AVM閉塞的進(jìn)展或SRS對(duì)AVM血流動(dòng)力學(xué)的治療效果。時(shí)間平均三維血流MRI是一種采用相位對(duì)比(PC)技術(shù)的定量MRI方法,，可以無(wú)創(chuàng)測(cè)量血流參數(shù),，如血管平均血流[Time-averaged 3D flow MRI is a quantitative MRI method using phase contrast (PC) techniques and allows for the noninvasive measurement of flow parameters, such as mean blood flow in vessels. ]。本研究旨在通過(guò)時(shí)間平均三維血流MRI評(píng)估SRS治療后AVM血流動(dòng)力學(xué)的變化,，量化SRS對(duì)AVM血流動(dòng)力學(xué)的影響,，并闡明AVM閉塞的過(guò)程。選取2015年7月至2017年12月間經(jīng)SRS治療的24例AVM患者,，根據(jù)AVM閉塞時(shí)間分為兩組:A組,，3年內(nèi)閉塞(n = 15);B組，閉塞時(shí)間≥3年或未閉塞(n = 9),。采用時(shí)間平均3D血流MRI（using time-averaged 3D flow MRI）測(cè)量SRS治療前后最大供血?jiǎng)用}血流(ml/min)（Blood flow (ml/min) in the largest feeding artery）,。SRS治療后供血?jiǎng)用}血流下降的速度作為與基線血流變化的百分比來(lái)計(jì)算（The decreasing rate of blood flow in the feeding artery after SRS was calculated as the percent change from baseline blood flow. ）。采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較兩組在SRS治療后4個(gè)月和12個(gè)月血流量下降情況,。本回顧性研究得到了東京大學(xué)倫理委員會(huì)的批準(zhǔn),。在初步治療時(shí)，我們獲得了所有患者的書(shū)面知情同意,，以供未來(lái)使用他們的臨床資料進(jìn)行研究,。2015年7月至2017年12月，我院共收治70例AVM患者,，使用Leksell伽瑪?shù)?Elekta AB)進(jìn)行SRS治療,。為了準(zhǔn)確評(píng)估SRS對(duì)AVM血流動(dòng)力學(xué)的影響，我們排除了46例患者(n = 11),，因?yàn)樗麄冎案深A(yù)過(guò)AVM,，使用了多階段SRS (n = 7),， AVM體積小(<1ml, n = 13)，缺乏血流MRI數(shù)據(jù)(n = 14),，或有一個(gè)非常短的供血?jiǎng)用}的AVM足以用于測(cè)量血流(n = 1),。由于這些因素可能會(huì)影響AVM的血流動(dòng)力學(xué)，因此排除了之前接受過(guò)干預(yù)和多階段SRS治療的患者,。體積小于1ml的AVMs被排除在外,，因?yàn)檫@些小病變?cè)?D血流MRI上不能很好地顯示。最終納入研究的24例患者分為A組(n = 15)和B組(n = 9),。A組為3年內(nèi)MRI和DSA均證實(shí)AVM閉塞的患者,。(2例3年內(nèi)MRI證實(shí)AVM閉塞，但由于檢查時(shí)間安排,，DSA確認(rèn)需3年后才能進(jìn)行),。B組為MRI或DSA檢查3年以上有殘留動(dòng)靜脈畸形患者。3年后將患者分為兩組,，因?yàn)檎缦惹皥?bào)道的那樣,，在SRS治療AVM的過(guò)程中，AVM閉塞的中位持續(xù)時(shí)間為30-35個(gè)月,。
使用3-T掃描儀(Magnetom Skyra, Siemens)進(jìn)行時(shí)間平均三維血流MRI,，不使用對(duì)比劑，使用20通道頭陣列線圈,。3D PC-MRI的成像參數(shù)如下:TR 37.7 msec, TE 5.46 msec, number of excitations 2 (直到 20197月) and 1 (從 20198月起), flip angle 10 , generalized autocalibrating partial parallel acquisition (GRAPPA) factor 3, FOV 199 220 mm, matrix 348 384, voxel size 0.57 0.57 1 mm, slices 64 (直到20197月)和 128 (從 2019年9月起), bandwidth 365 Hz/ pixel. ,。掃描矩陣為174x194，采用零填充和低通濾波器對(duì)矩陣進(jìn)行重構(gòu)(zero filling and the low-pass filter were applied for reconstruction of the matrix. ）,。對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了麥克斯韋校正（The image data were corrected for Maxwell terms）,。在所有情況下，我們將100厘米/秒作為三個(gè)方向(前后,、左右和上下)的速度編碼,。平均時(shí)間3D血流MRI掃描時(shí)間為7.5 min。MRI掃描分別在SRS治療前和SRS治療后約4,、12和24個(gè)月進(jìn)行,。
所有流量測(cè)量均采用商業(yè)軟件(Amira、Thermo Fisher Scientific;IV-FLOW, Maxnet Co. Ltd.)Amira用于血流MRI檢查混疊偽影（check for aliasing artifacts on flow MRI）,，IV-FLOW用于測(cè)量血管內(nèi)血流,。為了評(píng)估AVMs的閉塞過(guò)程，我們重點(diǎn)觀察SRS治療前后最大供血?jiǎng)用}的血流變化(ml/min)(圖1),。選擇SRS治療前MRI上血流最發(fā)達(dá)的供血?jiǎng)用}作為靶區(qū),，定義為最大的供血?jiǎng)用}。測(cè)量點(diǎn)置于AVM病灶前最大供血?jiǎng)用}外周。IV-FLOW是一款利用3D或4D血流MRI分析血流的軟件,，在使用區(qū)域生長(zhǎng)法分割血管時(shí),，自動(dòng)提取血管中心線。通過(guò)在中心線上設(shè)置垂直平面,，用戶可以量化血管中任何一點(diǎn)的血流,。整個(gè)研究工作由第一作者(y.t)完成，他是一名具有3年以上腦MRI流量研究經(jīng)驗(yàn)的委員會(huì)認(rèn)證神經(jīng)外科醫(yī)生,。除了測(cè)量血流,，SRS治療后供血?jiǎng)用}血流下降率以治療前血流量的百分比計(jì)算。在整個(gè)隊(duì)列中,，SRS后4個(gè)月時(shí),，供血?jiǎng)用}的平均血流量較基線下降29%，12個(gè)月時(shí)下降71%,?？偟膩?lái)說(shuō)，SRS治療后血流量下降A(chǔ)組快,，B組慢,，SRS治療后4個(gè)月和12個(gè)月血流量下降率兩組間有顯著差異(分別為p = 0.02和P<0.001)。
本研究通過(guò)追蹤AVM最大供血?jiǎng)用}的血流變化,，定量評(píng)估SRS后AVM的血流動(dòng)力學(xué)變化。我們的研究結(jié)果表明,，利用時(shí)間平均的三維血流MRI評(píng)估AVM的血流動(dòng)力學(xué)有助于量化AVM閉塞的進(jìn)展或SRS治療的療效,。目前還沒(méi)有確定的方法來(lái)量化AVM閉塞的進(jìn)展或SRS對(duì)AVM的治療效果;因此，在每次隨訪中,，醫(yī)生通過(guò)常規(guī)MRI評(píng)估動(dòng)靜脈畸形的形態(tài)變化,。Srinivas等通過(guò)MRI比較了SRS治療后AVMs的血流動(dòng)力學(xué)和形態(tài)學(xué)變化，包括時(shí)間分辨的3D血流,。他們的結(jié)果顯示,，血流動(dòng)力學(xué)變化在SRS治療前后有顯著差異，盡管一些形態(tài)學(xué)特征,，如供血?jiǎng)用}直徑和AVM體積在SRS前后沒(méi)有顯著差異,。他們認(rèn)為動(dòng)靜脈畸形的血流動(dòng)力學(xué)改變可能先于形態(tài)學(xué)改變。我們的結(jié)果與他們的結(jié)果一致,。在本研究中,，根據(jù)對(duì)SRS的反應(yīng)將AVM患者分為兩組，兩組之間在SRS治療后4個(gè)月和12個(gè)月AVM血流動(dòng)力學(xué)出現(xiàn)顯著差異,，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于形態(tài)學(xué)消失,。因此，追蹤SRS治療后AVM的血流動(dòng)力學(xué)變化可能有助于預(yù)測(cè)后續(xù)的閉塞結(jié)果,，因?yàn)锳VM血流動(dòng)力學(xué)的變化可能先于形態(tài)變化,。Alaraj等也報(bào)道了評(píng)估AVM血流動(dòng)力學(xué)變化的重要性,。這些研究人員使用2D PC-MRI和NOVA軟件(VasSol公司)成功地觀察到與栓塞相關(guān)的AVM血流動(dòng)力學(xué)的顯著變化。他們的研究結(jié)果表明,，通過(guò)多次栓塞可以減少AVM的血流,，他們的研究設(shè)計(jì)與我們的相似。利用血流MRI觀察血流動(dòng)力學(xué)變化有助于發(fā)現(xiàn)新的血流動(dòng)力學(xué)生物標(biāo)志物,。在我們的研究中,，我們通過(guò)ROC曲線分析，探討了4個(gè)月和12個(gè)月時(shí)供血?jiǎng)用}血流下降率是否可以預(yù)測(cè)閉塞預(yù)后(A組與B組),。4個(gè)月和12個(gè)月降低率的最佳截止點(diǎn)分別為0.25和0.72,。最理想的情況是能夠預(yù)測(cè)未來(lái)的閉塞及其時(shí)間過(guò)程，因?yàn)閺腟RS到AVM閉塞的潛伏期(latent period)在很大程度上取決于每個(gè)患者,。我們的結(jié)果表明,，SRS治療后12個(gè)月供血?jiǎng)用}血流減少小于0.72，表明SRS治療后3年內(nèi)AVM閉塞的可能性較低,，這表明3D血流MRI在評(píng)估AVM血流動(dòng)力學(xué)方面是有用的,。到目前為止，我們對(duì)SRS后AVM的時(shí)間變化知之甚少,。Schneider等人描述了SRS治療后AVMs的病理結(jié)果,。他們的結(jié)果表明，病變的病理順序從內(nèi)皮膜受損開(kāi)始,，隨著內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞的增殖和膠原蛋白的產(chǎn)生,，導(dǎo)致透明質(zhì)酸硬化，最終阻塞血管壁結(jié)構(gòu)（pathological sequence of changes began with damage to the endothelial membrane, leading to hyaluronic acid sclerosis with the proliferation of intimal smooth muscle cells and production of collagen and eventual occlusion of the vessel wall structure. ）,。這些發(fā)現(xiàn)與照射后的時(shí)間和成像顯示的尺寸縮小有很好的相關(guān)性（orrelated well with time after irradiation and with size reduction shown on imaging. The res）,。我們的研究結(jié)果與這些發(fā)現(xiàn)是一致的。在我們的研究中,整個(gè)隊(duì)列供血?jiǎng)用}血流在SRS后4個(gè)月下降了29%,在SRS后12個(gè)月下降了71%,A組和B組之間血流減少有顯著差異,。由于AVM體積和AVM流入高度相關(guān),供血?jiǎng)用}的血流量減少,可能反映了輻射誘導(dǎo)AVM的病理學(xué)變化,特別是減少AVM體積與最終的微血管閉塞相關(guān),。值得注意的是，在許多情況下,，供血?jiǎng)用}血流減少的速度并不均勻,。A組有流量下降先慢后快直至閉塞的情況，反之亦然,。尚不完全清楚SRS治療后導(dǎo)致AVM病灶消失的過(guò)程,，但據(jù)報(bào)道，隨著時(shí)間的推移,，除了血管變窄外,，偶爾還會(huì)出現(xiàn)血栓。動(dòng)靜脈畸形中偶爾出現(xiàn)血栓可能與供血?jiǎng)用}血流突然減少有關(guān)。在1000天左右的觀察期內(nèi),，多數(shù)情況下血流量降至0,。這一結(jié)果可能表明SRS治療后出血風(fēng)險(xiǎn)降低。雖然以前的研究報(bào)道SRS血流后出血的減少僅是AVM閉塞引起的,，但也有可能是AVM血流量的減少可能導(dǎo)致AVM壓力的降低,，從而導(dǎo)致出血事件的減少。需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明SRS治療后AVM出血和閉塞的機(jī)制,。在本研究中,，我們使用時(shí)間平均的三維血流MRI來(lái)揭示SRS治療后動(dòng)靜脈畸形的血流動(dòng)力學(xué)變化。SRS后4個(gè)月和12個(gè)月AVM血流動(dòng)力學(xué)的變化有顯著差異,，這取決于對(duì)SRS的反應(yīng),。追蹤SRS治療后AVM血流動(dòng)力學(xué)變化有助于評(píng)估AVM閉塞的進(jìn)展和SRS的治療效果，可能有助于預(yù)測(cè)后續(xù)的閉塞結(jié)局,。
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