磁共振结合3D-slicer软件评估颅内未破裂动脉瘤形态的准确性分析

 

3D-slicer软件重建颅内动脉瘤MRA对于瘤颈、横径及顶颈距等IA形态参数上与DSA之间无差异,并且基于多模态序列的血管成像能准确评估动脉瘤的形态,尤其是大型或巨大型动脉瘤,不仅能清楚的展示瘤体形态,还能判断瘤腔内的血栓情况。...



颅内动脉瘤(Intracranial aneurysm,IA)为颅内正常血管的局部异常突起,在人群中的患病率约为3%-5%[1, 2],其一旦破裂造成蛛网膜下腔出血(Subarachnoidhemorrhage, SAH),有50%-60%的患者因此直接死亡,20%-25%的患者终生严重残疾[3]。随着无创影像检查的发展和普及,颅内未破裂动脉瘤(Unruptured intracranial aneurysm, UIA)的检出率较前有所提高。

目前血管数字减影(Digital subtraction angiography,DSA)是诊断IA的金标准,但属于有创操作,存在一定风险[4]。磁共振血管成像(Magnetic resonance angiography, MRA)具有无创、成像快捷和价格低廉的优势,在动脉瘤诊断方面应用日趋广泛[5],但却不能评价瘤腔内的信息[6]。运动致敏驱动平衡序列(Motion-sensitized driven equilibrium,MSDE)结合高分辨(High resolution, HR)扫描技术可以清晰地区分显示瘤腔内血流、血栓、动脉瘤壁及周边组织形态[7, 8],但为二维影像,显示动脉瘤不够直观。本研究采用3D-slicer软件对颅内动脉瘤MRA数据进行三维重建,并将其与存在血栓的动脉瘤的MSDE序列进行融合,测量重建结果瘤颈宽度、瘤体横径及顶径距这三个形态参数,并与DSA上所测的数据比较,评价3D-slicer软件对MRA数据重建的准确性。

方法

将所得MRA数据以DICOM格式输出至3D-Slicer软件,用volume rendering模块对其进行三维重建,选择瘤颈宽度、瘤体横径、顶径距进行测量(图1a),同时在3D-DSA上测量对应参数(图1b),重建和测量分别各由1名神经外科医师进行。如果瘤腔内有血栓信号,则需导入HRMSDE与MRA进行多模态融合,再行IA三维重建并测量参数(图1a-e)。使用统计学软件SPSS V22.0,取α=0.05为检验水准。

结  果

本研究共有有动脉瘤16例,其中床突旁颈内动脉动脉瘤3例,大脑中动脉动脉瘤5例,前交通动脉动脉瘤1例,后交通动脉动脉瘤3例,大脑后动脉动脉瘤1例,基底动脉顶端动脉瘤2例,椎动脉动脉瘤1例;其中血栓性动脉瘤10例(62.5%);本研究属于计量资料配对设计,经正态性检验,3D-slicer软件MRA重建与DSA两种测量方法所得参数的差值均不符合正态性分布,因此采用计量资料配对设计WilCoxon秩和检验;两种方法在瘤颈平均值、瘤体最大径平均值、动脉瘤顶颈距平均值均无差异无统计学差异。详见表1。





讨 论

MRA是近20年来发展起来的一种无创磁共振动脉血管显影方法,其采用"流动相关增强"机制,其对动脉瘤形态评估的有效性已经得到研究证实,在临床的应用日趋广泛,特别是近年来3T高场强磁共振的出现,较低场强磁共振有更高的信噪比、空间分辨率和成像质量,扫面时间也更短,对动脉瘤的显影已经达到和DSA及CTA相媲美的效果[6, 9]。

对于瘤腔内存在血栓的动脉瘤,术前对血栓的了解不仅是术前准备的必要信息,更是术中取栓成功的关键[10, 11]。术前充分了动脉瘤的形态,瘤腔内血栓的大小、部位及形态,可以使术者对术中多种可能复杂的情况进行预测,提前做好相关处理准备,如暴露颈动脉做临时阻断、血管搭桥术、取栓术、动脉瘤孤立手术等各种技巧及方法,避免盲目夹闭造成动脉瘤血栓脱落至载瘤动脉远端或因栓子阻碍而使动脉瘤夹闭不全,同时还可使术中取栓有的放矢,避免盲目抽吸而致载瘤动脉破坏或血栓取出不完全。

MSDE序列是一种新型的“黑血”技术,即使不用对比剂增强扫描,也能抑制血管内的血流信号,而使瘤腔内血栓清晰成像[7, 8, 12],本研究对UIA行MSDE序列扫描,能较好的抑制血流信号而清晰显示瘤腔形态,然后采用3D slicer软件将MSDE扫描所得HRMRI数据与MRA数据融合,在此基础上对颅内血管和动脉瘤进行三维重建,勾画出瘤腔内血栓形态,可全面反应动脉瘤形态,提供给术者最完整、直观的动脉瘤信息(图1f)。

综上,3D-slicer软件重建颅内动脉瘤MRA对于瘤颈、横径及顶颈距等IA形态参数上与DSA之间无差异,并且基于多模态序列的血管成像能准确评估动脉瘤的形态,尤其是大型或巨大型动脉瘤,不仅能清楚的展示瘤体形态,还能判断瘤腔内的血栓情况,是UIA形态学评估的准确简便的好方法。

参考文献

[1] Ajiboye N, Chalouhi N, Starke RM, Zanaty M, Bell R. UnrupturedCerebral Aneurysms: Evaluation and Management. ScientificWorldJournal.2015;2015:954954.

[2]Williams LN, Brown RD, Jr. Management of unruptured intracranial aneurysms.Neurol Clin Pract. 2013;3:99-108.

[3] WanA, Jaja BN, Schweizer TA, Macdonald RL, collaboration obotS. Clinicalcharacteristics and outcome of aneurysmal subarachnoid hemorrhage withintracerebral hematoma. J Neurosurg. 2016:1-8.

[4] WongSC, Nawawi O, Ramli N, Abd Kadir KA. Benefits of 3D rotational DSA comparedwith 2D DSA in the evaluation of intracranial aneurysm. Acad Radiol.2012;19:701-7.

[5] WangZ, Kolega J, Hoi Y, Gao L, Swartz DD, Levy EI, et al. Molecular alterationsassociated with aneurysmal remodeling are localized in the high hemodynamicstress region of a created carotid bifurcation. Neurosurgery. 2009;65:169-77;discussion 77-8.

[6] MineB, Pezzullo M, Roque G, David P, Metens T, Lubicz B. Detection andcharacterization of unruptured intracranial aneurysms: Comparison of 3T MRA andDSA. J Neuroradiol. 2015;42:162-8.

[7]Nagahata S, Nagahata M, Obara M, Kondo R, Minagawa N, Sato S, et al. WallEnhancement of the Intracranial Aneurysms Revealed by Magnetic Resonance VesselWall Imaging Using Three-Dimensional Turbo Spin-Echo Sequence withMotion-Sensitized Driven-Equilibrium: A Sign of Ruptured Aneurysm? ClinNeuroradiol. 2014.

[8] WangJ, Yarnykh VL, Yuan C. Enhanced image quality in black-blood MRI using theimproved motion-sensitized driven-equilibrium (iMSDE) sequence. J Magn ResonImaging. 2010;31:1256-63.

[9]Rustemi O, Alaraj A, Shakur SF, Orning JL, Du X, Aletich VA, et al. Detectionof unruptured intracranial aneurysms on noninvasive imaging. Is there still arole for digital subtraction angiography? Surg Neurol Int. 2015;6:175.

[10]Lejeune JP, Thines L, Proust F, Riegel B, Koussa M, Decoene C. Selectivemicrosurgical treatment of giant intracranial aneurysms. Neurochirurgie. 2016.

[11] LanQ, Zhu Q, Chen A, Yu J, Liu S. [Surgical treatment of intracranial aneurysmsvia the pterional keyhole approach]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2015;95:3209-12.

[12]Obara M, Kuroda K, Wang J, Honda M, Yoneyama M, Imai Y, et al. Comparisonbetween two types of improved motion-sensitized driven-equilibrium (iMSDE) forintracranial black-blood imaging at 3.0 tesla. J Magn Reson Imaging.2014;40:824-31.


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