关于锥形束计算机断层扫描和自动血管检测软件在骨关节炎栓塞治疗中应用的研究报告

本研究由意大利米兰大学及其附属医院的研究团队完成，主要作者包括Jacopo Tintori、Jacopo Acquati Lozej、Pierpaolo Biondetti、Roberta Gualteriotti、Velio Ascenti、Luigi Piero Solimeno、Gianpaolo Carrafiello和Anna Maria Ierardi。该研究以“致编辑的信”形式，发表于《心血管与介入放射学杂志》（Cardiovascular and Interventional Radiology），在线发表日期为2025年11月5日。

学术背景 本研究属于介入放射学领域，具体聚焦于慢性疼痛的微创介入治疗。慢性骨关节炎（Osteoarthritis, OA）疼痛是全球性的健康问题，影响高达三分之一的人口。传统的治疗方法，如药物治疗和关节内注射（类固醇、富血小板血浆、透明质酸），对部分患者效果有限或无效。经动脉微栓塞术（Trans-arterial Microembolization, TAME）是一种新兴的治疗选择，其原理是选择性栓塞与关节炎症和疼痛相关的病理性新生血管网络，从而阻断异常的血液供应和神经刺激，达到缓解疼痛的目的。然而，在TAME过程中，准确识别并超选择性地插管至这些纤细、迂曲的靶向血管具有技术挑战性。操作不当可能导致非靶向栓塞（误栓正常组织）或栓塞不完全，影响疗效和安全性。数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography, DSA）是传统的引导手段，但有时难以清晰显示复杂的血管路径。 在此背景下，锥形束CT（Cone-Beam CT, CBCT）和先进的图像后处理技术为介入手术提供了更丰富的三维信息。本研究旨在评估结合使用对比增强CBCT（Contrast-Enhanced CBCT, CE-CBCT）和专门的自动血管检测（Automatic Vessel Detection, AVD）软件，在优化骨关节炎栓塞（Osteoarthritis Embolization, OAE）手术引导方面的应用价值。研究团队假设，这种技术组合可以更清晰地显示靶区血管解剖，自动规划最佳插管路径，从而可能缩短手术时间、减少辐射暴露，并最大程度地降低非靶向栓塞的风险。

详细研究流程 本研究是一项回顾性分析，纳入了8名因慢性骨关节炎疼痛接受TAME治疗的患者。所有患者均对至少6个月前进行的药物疗法或局部关节内注射治疗反应不佳。患者群体包括6名膝关节疼痛（接受膝动脉栓塞，Genicular Artery Embolization, GAE）和2名大转子疼痛综合征（Greater Trochanter Pain Syndrome）患者（接受股外侧旋动脉栓塞，Femoral Lateral Circumflex Artery Embolization, FLC-AE）。所有患者在术前均由骨科医生评估并通过磁共振成像（MRI）确认诊断，并记录了基线视觉模拟量表（Visual Analogue Scale, VAS）和西安大略与麦克马斯特大学骨关节炎指数（WOMAC）评分。 具体的手术与研究流程如下： 1. 手术准备与血管入路：所有手术均在局部麻醉下进行，使用配备C臂CBCT系统的飞利浦Azurion血管造影机。根据靶血管位置选择经皮动脉入路：对于GAE，采用同侧股总动脉顺行穿刺；对于FLC-AE，则采用对侧股动脉逆行穿刺。均置入4F导管鞘。 2. 初步血管造影与CBCT采集：首先进行DSA，手动注射8毫升对比剂以初步识别目标区域的充血（“红晕”）。然而，DSA往往无法清晰显示通往该区域的精确动脉路径。随后，将血管造影导管置于股浅动脉或股深动脉内，执行CE-CBCT扫描协议。以2.5毫升/秒的速率注射总计28毫升对比剂，延迟3秒后开始采集容积数据。这套CE-CBCT数据被自动传输至三维工作站进行重建。 3. 自动血管检测与路径规划：这是本研究的技术核心。在工作站上，使用专门的AVD软件（本研究中使用的是飞利浦的EmboGuide软件）对CE-CBCT数据进行分析。软件首先自动分割出CE-CBCT上显示的靶区充血区域。然后，算法会自动计算从导管尖端到该靶区的最佳动脉路径，识别出所谓的“罪犯动脉”（即供血血管）。这一过程是自动化的，减少了术者手动解读复杂血管解剖的负担和时间。 4. 实时导航与超选择性插管：软件生成的3D血管路径图被实时叠加在透视图像上，作为“路线图”引导术者操作微导管（本研究使用2.0F的Terumo Progreat微导管）。术者依据此叠加图像，将微导管导航至AVD软件所指示的目标血管。 5. 栓塞前确认与栓塞操作：在栓塞前，进行超选择性DSA以最终确认微导管头端位于正确的靶血管内。确认无误后，开始栓塞。本研究中使用的栓塞剂为Biopearl BP200微球（Terumo，日本），将其与生理盐水和对比剂的混合液注入，直至在DSA上观察到靶血管的“修剪”现象（即血流显著减慢或停滞）。需要指出，该微球用于OA的TAME治疗属于超说明书用药，是根据机构内部规程进行的。栓塞结束后，再次进行DSA以确认靶血管完全闭塞，最后通过手动压迫完成止血。 6. 数据记录与分析：研究记录了多个指标用于评估：a) 检出率：CE-CBCT和AVD软件确认靶点并识别正确输入动脉的能力；b) 技术成功率：定义为使用AVD软件成功将微导管置于靶动脉，且术后DSA显示满意的血管修剪；c) 临床成功率：定义为术后3个月时，VAS评分降低50%且WOMAC评分降低至少20%；d) 安全性：根据心血管与介入放射学会（CIRSE）并发症分类标准记录并发症；e) 手术相关参数：总对比剂用量、手术时间（从获得血管通路到手术结束）、辐射剂量（以剂量面积乘积DAP, Gy·cm²记录）和透视时间。此外，在术后1周、1个月和3个月对患者进行随访，记录VAS和WOMAC评分。

主要研究结果 本研究的所有8例手术均取得了明确的结果： 1. 影像学检出与路径识别：在所有病例中，虽然DSA上都能看到靶区“红晕”，但通往该区域的血管路径最初均不明确。CE-CBCT成功显示了与患者疼痛部位相对应的充血区域及其供血血管。AVD软件则在此基础上，自动识别出了所有的“罪犯动脉”及其血管路径。具体而言，在5例GAE手术中识别出两条供血血管，在1例GAE和所有2例FLC-AE手术中识别出一条供血血管。 2. 技术成功：在所有病例（100%）中，术者均成功按照AVD软件生成的叠加路线图引导，将微导管超选择性地置入了目标血管。术后DSA均证实了靶血管的满意栓塞（血管修剪）。这证明了该技术组合在实现精确插管方面的高度可行性。 3. 临床疗效：术后3个月的随访显示，所有患者均达到了预设的临床成功标准。具体数据如下：GAE组（6例）平均VAS评分降低了70.5% ± 11.0%，平均WOMAC评分降低了32.8% ± 11.2%；FLC-AE组（2例）平均VAS评分降低了70% ± 14.2%，平均WOMAC评分降低了24.7% ± 10.3%。这表明该治疗方法对膝关节和大转子区域的慢性OA疼痛均有显著的短期缓解效果。 4. 安全性：研究期间未发生任何并发症，显示了该技术引导下TAME治疗的安全性。 5. 手术效率与辐射暴露：平均手术时间为34分钟，平均透视时间为12.5分钟，平均对比剂用量为41.25毫升，平均辐射剂量（DAP）为79.6 Gy·cm²。这些数值为评估该技术的效率提供了基线数据。研究指出，AVD软件与术中CBCT成像的无缝集成，生成了详细的三维路线图，使介入放射科医生能够快速识别供血血管，从而潜在地减少了反复“试错”式造影的需要，这可能是缩短手术时间和减少辐射剂量的关键因素。

结论与意义 本研究的结论是，将对比增强CBCT与自动血管检测软件结合应用于骨关节炎栓塞治疗，是一种可行且有效的技术方案。它能够高精度地显示靶区血管解剖，自动规划并引导超选择性插管，从而实现了100%的技术成功率，并在此小样本队列中取得了100%的短期临床成功率，且无并发症发生。 该研究的科学价值在于，首次系统性地探讨并证实了CE-CBCT联合AVD软件在OAE这一特定应用场景中的实用性和优势。它将先进的医学影像技术与智能算法相结合，为解决介入手术中“看清”和“到达”微小靶血管的经典难题提供了一个具体的、可操作的技术范式。其应用价值非常直接：通过提高手术的精确性和可预测性，有望提升TAME治疗OA的疗效一致性，降低操作难度和学习曲线，并可能通过减少不必要的造影和透视来优化患者和医护人员的辐射安全。这对于推广这种新兴的疼痛介入治疗技术具有积极意义。

研究亮点 1. 技术创新性应用：本研究并非发明新技术，而是创新性地将已相对成熟的CBCT成像与专门的AVD软件（EmboGuide）整合，并应用于骨关节炎栓塞这一较新的临床领域，验证了其工作流程的有效性。 2. 明确的问题导向与解决方案：研究直指OAE手术中的关键技术瓶颈——靶血管识别与超选择性插管困难，并提供了一个清晰、步骤化的技术解决方案（DSA初步定位 → CE-CBCT容积成像 → AVD自动分析路径 → 3D路线图实时导航），逻辑严密。 3. 全面的评估指标：研究不仅关注最终的临床疗效（VAS/WOMAC），还系统评估了技术成功率、安全性以及手术效率参数（时间、辐射、对比剂用量），为全面评价该技术提供了多维度的数据支持。 4. 初步的疗效验证：在小样本中实现了极高的技术成功率和临床成功率，为零并发症，为后续更大规模的研究提供了有力的前期证据和乐观的展望。

其他有价值的内容与局限性 作者在讨论中也客观指出了本研究的局限性：首先，这是一项回顾性、描述性研究，样本量小（仅8例），且随访时间有限（平均13周）。其次，患者群体包含了两种不同的解剖靶区（GAE和FLC-AE），存在异质性。最重要的是，研究缺乏对照组（例如，仅使用传统DSA引导的OAE），因此无法量化CE-CBCT+AVD组合相较于标准方法究竟在多大程度上减少了辐射、对比剂用量或手术时间，也无法确证其是否直接带来了更高的临床成功率。这些局限性使得研究的结论更多是提示性和探索性的。作者明确指出，需要更大规模的对比研究来验证这些初步发现。此外，文中提到CBCT采集因C臂旋转较慢而对运动伪影更敏感，但在四肢和髋关节手术中，患者移动通常有限，因此该缺点在本应用场景中影响较小。这些坦诚的讨论增强了报告的科学严谨性。

这项研究为介入放射科医生提供了一份关于如何利用先进影像导航技术优化骨关节炎栓塞手术的详细技术报告。它展示了影像引导介入治疗向更精准、更智能、更安全方向发展的一个实例，尽管初步但前景鼓舞人心。