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Ankyras模拟用于颅内动脉瘤血流导向:标准化工作流程整合临床验证研究

期刊:Journal of NeuroInterventional SurgeryDOI:10.1136/jnis-2026-025755

本研究由Alan R Rheaume、Christine Denice、Seyed Morsal Mosallami Aghili等作者完成,主要作者来自Stony Brook Medicine神经外科,通讯作者为David Fiorella教授。该研究发表于 *Journal of NeuroInterventional Surgery*(JNIS),于2026年在线发表,DOI为10.1136/jnis-2026-025755。

研究背景与目的

颅内动脉瘤(intracranial aneurysm,IA)的血管内治疗中,血流导向装置(flow diverter,FD)的精确尺寸选择对手术成功至关重要。FD尺寸不当可导致支架过长、覆盖分支血管、贴壁不良、内漏、支架内狭窄甚至血栓形成等并发症。传统二维血管造影测量依赖术者经验,难以充分捕捉血管迂曲、管腔不规则及装置与血管壁的动态相互作用。近年来多种虚拟支架模拟平台相继开发用于FD尺寸规划,其中Ankyras是一种基于三维旋转血管造影(3D rotational angiography,3DRA)的模拟软件,可预测编织型FD释放后的长度与着陆区。然而既往验证研究多采用二维血管造影作为参考标准,且真实世界临床工作流中的前瞻性整合验证仍然缺乏。本研究旨在通过标准化临床工作流中整合Ankyras,并以三维DynaCT中心线分析作为高级验证参考标准,评估Ankyras对Pipeline Flex栓塞装置(Pipeline Embolization Device,PED)释放长度和近端着陆区(proximal landing zone,PLZ)的预测准确性。研究假设Ankyras能够精确预测PED的释放后长度和着陆区。

研究设计与工作流程

本研究为回顾性分析,数据来源于前瞻性维护的机构数据库,纳入2024年4月至2025年10月间接受Ankyras引导FD治疗的未破裂前循环动脉瘤成人患者。共54例连续患者(63个颅内动脉瘤)接受57次PED治疗。排除标准包括靶段既往支架植入、多支架重叠、弹簧圈伪影、缺少术后DynaCT成像以及术后DynaCT对比剂充盈不佳无法重建中心线等,最终46例动脉瘤治疗纳入定量分析,其中1例因颈内动脉分叉对比剂充盈不良而进一步排除于PLZ分析,故PLZ分析样本量为45例。

研究工作流包括三个主要阶段。术前阶段:所有患者术前接受二维和三维旋转血管造影,DICOM数据上传至Ankyras平台。Ankyras模拟分四步完成:三维血管模型分割与阈值调节;使用笔刷和橡皮擦工具优化分割、封闭孔洞并去除伪影;放置近端和远端标记后自动生成中心线,若中心线疝入动脉瘤囊则进行拉直修正;选择装置并进行模拟。模拟由脑血管技师创建并由神经介入医师审核,记录模拟支架长度(simulated length,SL)。术中阶段:所有手术在全身麻醉下经股动脉或桡动脉入路进行,PED尺寸根据Ankyras模拟在预定着陆区选择,术中实时投影并操控模拟图像作为视觉参考。术后行DynaCT及近端ICA对比剂注射。术后分析阶段:将DynaCT重建导入3D Slicer进行PED和ICA分割,利用Vascular Modeling Toolkit生成ICA中心线,修剪至支架近端和远端边缘以确定释放长度(deployed length,DL)。随后将分割重建和中心线以STL文件导入ParaView计算沿中心线的累积弧长,从ICA分叉至支架远端和近端分别记录远端着陆距离和PLZ。准确性通过平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、均方根误差、百分比误差、Pearson和Spearman相关系数、配对t检验及Bland-Altman分析进行评估。

主要研究结果

57次Ankyras引导PED治疗均达到手术成功,无术中重大并发症,2例因贴壁不良需辅助支架植入。患者以女性为主(88.9%),平均年龄54.2岁,动脉瘤均位于ICA,最常见于颈动脉-眼动脉段(25.4%)、床突上段(22.2%)和床突旁段(20.6%)。多数动脉瘤小于5 mm(74.2%)且为宽颈(96.8%)。

46例支架长度分析显示,标记长度(labeled length,LL)平均为15.93±2.92 mm,SL为21.44±3.53 mm,DL为21.49±3.52 mm。SL与DL之间呈强相关性(Pearson r=0.913,p<0.001;Spearman ρ=0.924,p<0.001),MAE为1.24 mm(95% CI 1.01至1.47),均方根误差为1.46 mm。SL与DL配对差异无统计学意义(p=0.835)。Bland-Altman分析显示平均偏倚为−0.05 mm,95%一致性界限为−2.93至2.84 mm。SL的绝对百分比误差(6.02±4.31%)显著低于LL(25.45±9.22%,p<0.001),最大绝对误差为2.59 mm(相对误差18.25%)。

45例PLZ分析显示,Ankyras预测PLZ为25.84±4.79 mm,实际释放PLZ为25.69±4.71 mm,二者强相关(Pearson r=0.936,p<0.001;Spearman ρ=0.906,p<0.001),MAE为1.34 mm(95% CI 1.04至1.65),均方根误差为1.69 mm,配对差异无统计学意义(p=0.572)。Bland-Altman分析显示平均偏倚为0.14 mm,95%一致性界限为−3.20至3.49 mm,未发现系统误差或比例误差。

气球血管成形术对模拟准确性无显著影响:无球囊成形术组SL绝对百分比误差为5.42±4.20%(n=19),球囊成形术组为6.44±4.42%(n=27),p=0.43;PLZ相应值为5.28±4.38%和5.58±4.59%,p=0.83。

探索性事后离群值分析中,13例SL−DL误差≥3 mm的病例经标准化校正后平均误差从20.3%(4.33 mm)降至4.71%(0.93 mm)。定性评估中,25例匿名病例由5名脑血管技师独立评估,多数一致意见正确识别所有12例高精度模拟(灵敏度100%),但仅正确识别13例低精度模拟中的5例(特异性38.5%),阳性预测值60%,阴性预测值100%。Fleiss κ为0.129(p=0.004),提示视觉匹配评估的评分者间一致性较低。

结论与研究价值

本研究首次将Ankyras前瞻性整合至标准化FD治疗工作流,并采用三维DynaCT中心线定量分析作为验证参考标准,证实Ankyras在预测PED释放长度和着陆区方面具有高准确性。在标准化回顾性优化后,整体SL准确率达94.0%(平均绝对误差6.0%),最大绝对误差2.59 mm。模拟DL和PLZ与实际释放值高度吻合,MAE分别为1.24 mm和1.34 mm。Ankyras在术前装置选择、术中着陆区引导和术后评估各阶段均提供实用价值,有助于减少操作者认知负担,可能改善手术效率并减少手术时间。与传统二维血管造影测量相比,Ankyras能更好地捕捉血管迂曲和装置-血管相互作用。与制造商LL相比,Ankyras显著提高了长度预测精度(94.0%对74.5%)。本研究还提示,模拟精度依赖于高质量3DRA和正确阈值分割,术者经验可识别并纠正分割问题。尽管存在单中心、PED专用及未破裂ICA动脉瘤的局限性,研究支持将模拟引导规划整合入当代神经介入工作流,并建议未来开展多中心前瞻性研究评估模拟平台对动脉瘤闭塞率、并发症和手术效率的影响。

研究亮点

本研究的突出贡献在于通过三维DynaCT中心线分析这一更精确的参考标准进行验证,优于既往以二维血管造影为主的间接测量方法,可减少二维投影导致的测量偏倚和操作者间变异。此外,研究采用了标准化临床工作流,将模拟贯穿术前规划、术中引导和术后评估全流程,并包含探索性标准化误差校正方法,为未来前瞻性应用提供了实践框架。研究还通过盲法定性评估揭示了视觉判断的主观局限性,支持定量三维模拟在临床决策中的价值。

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