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脑血管畸形的伽玛刀治疗
脑血管畸形的伽玛刀治疗
作者:admin 文章来源:本站原创 点击数:21268 更新时间:2012/12/12 16:22:09

脑血管畸形是一种先天性脑血管发生上的异常。按病理改变可分为脑动静脉畸形(arterio-venous malformation AVM)、海绵状血管瘤、静脉型畸形、毛细血管扩张症和混合型等五种。其中以AVM最为常见,占90%以上。适合放射外科治疗的脑血管畸形主要是AVM以及部分选择性的海绵状血管瘤和混合型的脑血管畸形患者。

第一节 脑动静脉畸形的伽玛刀治疗

AVM既往又称为脑血管瘤、血管性错构瘤、脑动静脉瘘等。由于病变部位脑动脉与脑静脉之间缺乏毛细血管,致使动脉与静脉之间直接相通,形成脑动静脉之间短路,并由此产生一系列病理及脑血流动力学改变,引起反复的脑内自发性出血、抽搐、进行性神经功能障碍等临床表现。同时,AVM也是蛛网膜下腔出血最常见的原因之一。

一、历史与发展

早在3000多年前的古埃及时代,古罗马和阿拉伯人就开始对AVM有初步认识。在近代,Hunter最早于1757年描述了颅外AVM,认为远端血管畸形是由于动静脉之间存在异常交通所致。直到18541863年,LuschkaVirchov才首次科学的报告了AVM的病理学改变。脑内AVMPower1888年首先报告,7年以后,Steinheil第一次成功地在临床上诊断出一例AVM患者。

随着对AVM认识的不断增加,神经外科医生开始试图用手术方法切除AVM。尽管Giordano医生于1889年施行的AVM切除手术没有获得成功,但这一历史性创举却成为神经外科治疗AVM的先河。仅在同年,Pean就成功地为一例AVM患者施行了外科切除手术。毕竟由于时代以及科学技术的限制,对相当一部分病人来说,用外科手术切除AVM病灶在当时仍然是相当困难的。Cushing曾于1924年对一例手术无法全切除的AVM患者术后给予深度X线治疗。3年后再次手术时,发现原病灶血管内大都已有血栓形成,病灶与周围正常脑组织之间易于分离,出血易于控制。1927年,随着葡萄牙放射学家Moniz引入血管造影技术,真正意义上的现代外科方法治疗AVM得以发展,尤以瑞典神经外科医生Olivecrona等为代表,在当时对AVM外科治疗的发展作出了重大贡献。20世纪七十年代以后,Yasargil引入了显微外科技术,使AVM的外科治疗进入新的划时代的进展阶段,并持续发展直至达到今天较高的水平。

尽管外科手术切除AVM使相当一部分病人免除了出血的危险性,但确有一定数量的患者因AVM位于重要功能区,不能用手术方法完全切除;或因手术造成严重的伤残甚至死亡。为了消除术前、术后AVM出血的危险性,减少手术创伤和死亡率,Leksell教授根据立体定向技术的原理,于1951年提出了立体定向放射外科的概念。之后,通过10多年的努力,终于在1967年研制出世界上第一台伽玛刀。1970年,SteinerBacklund医生第一次成功地为一例AVM病例施行了伽玛刀治疗。截止200212月底,全世界已有超过31924AVM患者接受了伽玛刀治疗,并获得了良好的临床效果。

二、关于AVM发病的基本知识

1.发生率 有关AVM准确的发病率及患病率,目前尚无可靠的资料统计。其原因是,有相当一部分患者在发生出血或癫痫发作之前,常无任何临床症状。但据估计,在美国和加拿大,约有50万人患有AVM。临床上习惯以神经外科收治的AVM与同期收治的脑瘤之比来描述AVM的发生情况。根据6组共22841例病例统计,其中AVM 782例,占3.4%。在我国,AVM与颅内动脉瘤的发病比例几乎相同,远高于国外文献报道。因此,在我国,AVM同样是蛛网膜下腔出血最常见的原因之一。

2.AVM的年出血率以及与病灶大小的关系 文献中报告有关AVM的年自然出血率为<1%-5%不等,病灶大小与出血率的关系也有截然不同的意见。究其原因,主要与观察时间、计算方法等不统一有关。Karlsson新近采用观察首次出血时间来计算AVM年出血危险性的方法。提出由于AVM属先天性疾病,出生后即存在。因此,计算发生首次出血前的时间即可反映AVM的平均年出血率。Karlsson回顾性研究了2262AVM病例,其中1479例首发症状为出血,且资料完整。结果显示,小型AVM(<2cm3)平均年出血率为3.4%,中大型AVM(>2cm3)平均年出血率为3.7%

3.AVM首次出血与年龄的关系 AVM第一次出血的好发年龄为10-40岁,尤以20岁左右为高峰期。需要指出的是,这并不意味着随年龄的增长,AVM破裂的机会有所减少。图1是根据不同年龄组每年首次出血危险性作用的示意图。可以看出,在20岁年龄组,首次出血的年出血率为4%,而随着年龄的增加,AVM破裂出血的机会也相应增加。到70岁年龄组时,首次出血的年出血率已接近8%。因此,对于已确诊的AVM病例,不论年龄大小,均应尽早选择适当的治疗。

根据不同年龄组AVM首次出血的年出血危险性,用计算法求出不同年龄组人群中AVM首次出血的年龄分布情况,并与实际病例资料进行比较(图2)。从图中可以看出,计算得到的首次出血的年龄分布曲线与实际病例首次出血的年龄分布趋势十分吻合。

4.AVM出血与性别之间的关系 在以往的文献中,曾有报告男性AVM出血的危险性高于女性,最多可高出女性1倍。但Karlsson新近的研究表明,他的病例组中平均女性的出血率为3.6%,而男性病例组仅为3.3%。其中在15-40岁期间,有64%(461/719)的女性发生首次出血;而同一时期男性发生首次出血的比例仅为54%(414/760)。这表明,女性AVM患者在育龄期是发生出血的最高峰期。

三、AVM的病理基础

1.病理基础 AVM是一团发育异常的血管组织,包含有动脉和静脉,中间没有毛细血管间隔。在畸形血管巢内,动脉与静脉在多处直接相通形成短路。AVM的大小不等,多数成锥状,其尖端指向白质深部,底部常位于皮层。有一根至数根供血动脉进入血管巢内。引流静脉常扩张、扭曲,甚至形成静脉瘤样膨大,内有较鲜红的动脉血流动,常可见到搏动。有的血管巢内尚夹杂有脑组织,后者因长时间缺血可出现变性或梗塞。出过血的病灶内可见有不同时期出血的痕迹。

2.分类 由于AVM短路通道的数量、大小、部位等不同,其形态上有很大差别。分类方法也较多。以下简要介绍几种常用的分类方法。

Parkinson等于1980年对100例幕上AVM进行了病理研究,从形态上将AVM分为以下5类。①多单元型 由多根动脉和静脉组成血管巢,内有多处动静脉瘘。该类最为常见,约占82%。②一单元型 只有一根动脉和静脉形成一个动静脉瘘,多为小型AVM,约占10%。③直线型 为最简单的畸形形式,有一根或数根动脉直接通入静脉或静脉窦,较为少见,如大脑大静脉瘤,约占3%。④复合型 由颅内颅外双重供血,引流静脉也可流向颅内和颅外,约占3%。⑤静脉壁型 由一颅外动脉直接与颅内静脉窦相连;或由一颅外动脉经发出头皮、颅骨、硬膜动脉分支后直接导入颅内一大静脉窦,此类更为少见。

史玉泉教授于1982年将完整切除的AVM行灌注后研究,发现由于组成AVM的血管的管径不同,其形态上也有较大的差异。因此将AVM立体形态分为四种类型。①曲张型 动脉静脉均明显扩张、扭曲、襻结成团,动静脉之间相互沟通,无毛细血管,微血管也很少,此类最为多见,约占64.6%。②分支型 供血动脉比较细直,发出很多小分支,挺直延伸与静脉小分支直接沟通。引流静脉一般不很扩张,扭曲不严重,约占11.0%。③动脉瘤型 动、静脉都很粗大,呈不规则球囊状膨大,由很多动脉瘤和静脉瘤组成,约占12.2%。④混合型 由上述三种类型混合组成,占12.2%

3.病理生理及血液动力学变化 由于上述病理解剖上的异常改变,临床导致一系列病理生理和血液动力学方面的变化。主要有以下二个方面。

①动脉压降低 由于畸形血管巢内动静脉之间缺乏毛细血管,动脉血直接流入静脉,使血流阻力减小,病变周围的脑组织得不到应有的灌注,动脉血流向低压区,引起“脑盗血”现象。随着病程的延长,盗血现象会逐渐加重,AVM体积随时间推移而有增大趋势,尤其是儿童和青少年病人更为明显。尽管周围脑动脉因得不到足够的血供而进一步扩张,但依旧不能改变脑缺血的存在。严重时可产生癫痫。受累及的脑缺血范围通常比畸形血管团的范围要大得多。

②静脉压增高 大量动脉血经短路直接进入脑静脉,使静脉压力大大提高,正常区域的静脉血回流受限,脑组织长期处于淤血状态而出现不同程度的脑水肿。同时,脑静脉压又是调节颅内压力的一个重要因素,脑静脉压增高使颅内压的基点提高。再者,扩张成球状的脑静脉可能导致脑脊液循环受阻。静脉压增高或反复多次的出血,也可引起脑脊液吸收障碍。故有相当一部分AVM患者在病程晚期出现颅内压增高。静脉压的增高以及大量血流的冲击,使畸形血管团的静脉部分极度扩张,而该部血管壁又较薄弱,容易出现自发性破裂出血。

四、AVM的临床表现及诊断

1.临床表现 除了少数隐匿性或小的AVM可以没有任何症状和体征外,绝大多数AVM在疾病发展过程中将出现相应的临床表现。常见的有下列一些改变。

①出血 发病较突然,常在体力活动或情绪波动时出现。若AVM位于表浅部位,常引起蛛网膜下腔出血(SAH);若出血位于深部,则可引起脑内血肿或脑室内出血。病人可表现为剧烈头痛,呕吐,意识可有不同程度改变。引起SAH时还可出现颈强直和Kernig征阳性。据统计,以出血作为首发症状者占全部AVM病例的67.8%。出血可以反复发生,最多的可达10余次。

②癫痫 40%-50%病例将在病程的不同时期出现癫痫发作,有的还作为首发症状出现。多以复杂部分性发作为主,也可表现为大发作。癫痫发作的原因主要与“脑盗血”引起AVM周围脑组织缺血缺氧有关。AVM出血时也可伴发抽搐,尤以额、顶叶AVM发生率最高。长时间癫痫发作可造成患者智力减退和神经功能障碍。

③进行性神经功能障碍 约半数患者随病情发展将出现进行性神经功能缺失症状。其表现与AVM的部位、大小、盗血程度、是否出血等有关。常见的为运动或感觉障碍,有的出现不同程度和类型的失语或视力障碍。早期症状多较轻,经休息或治疗后可完全恢复。晚期则因损害加重,难以逆转。

④头痛 长期头痛是AVM病人的常见症状,约有60%以上患者有此主诉。头痛的原因可能与脑血管扩张有关。若出现颅内压力增高或出血,则头痛加重,且常伴有恶心呕吐。

⑤其他症状 大型或巨大型AVM由于盗血严重,周围脑组织严重缺血,导致脑细胞变性或发育障碍,病程晚期可出现智力下降,加之神经功能障碍进行性加重,严重时生活也不能自理。少数表浅的AVM患者可自己感觉到颅内或头皮有博动感或杂音。累及海绵窦的AVM有时了引起眼球突出。后颅窝的AVM一般比较隐匿,一旦出血后病情常较为严重,甚至迅速导致呼吸聚停。

2.诊断 年轻患者若有上述症状,尤其是出现自发性SAH或脑内出血,应首先想到有本病的可能。若病程中还伴有局限性或全身性癫痫发作则更应考虑本病。典型的AVMCT检查时表明为:平扫为一局灶性高、低或低、等混杂密度区,形态不规则,多呈团块状,少数可呈点线状影,边缘多不清。病灶周围可出现局限性脑萎缩,偶有轻度占位效应,一般无脑水肿,但可有脑室扩大或交通性脑积水。出过血的AVM可见血肿腔或软化灶。注射照影剂后AVM表明为团块状强化,有时可见纡曲的血管影,周围可见供血动脉和引流静脉。

MRI在颅内AVM的诊断中具有特有的优越性,它可显示病灶本身及其周围脑组织情况,并可反映畸形血管内的血流情况。在MRI图像上,绝大多数AVM中的血管成分在T1加权和T2加权图像上均表现低或无信号暗区(流空现象)AVM的引流静脉由于血流缓慢,在T1加权图像上表现为低信号,而在T2加权图像上则表现为高信号,供血动脉和钙化区均表现为低或无信号暗区。

磁共振血管造影(MRA)对部分较大的AVM有良好的显示作用。通过图像重建技术,可以从不同的切面观察和了解AVM畸形团的构形以及供血动脉和引流静脉。由于目前MRA的分辨率尚有限,对于较小的AVM,单独使用MRA仍有漏诊的可能。

血管造影仍是AVM诊断的金标准,尤其是数字减影血管造影(DSA)在确定AVM的部位、大小、供血动脉和引流静脉、是否伴有其它血管性病变(如动脉瘤或静脉瘤)等均有重要的参考价值。

五、AVM的分级

由于AVM的大小、部位、形态、供血动脉及引流静脉的构筑模式等均存在不同的差异,这给选择治疗对象、治疗方法、评价疗效及估计预后等带来诸多不便。因此,不少学者根据自己的经验和资料提出了AVM的分级方法。国内最早由史玉泉教授于1984年提出了AVM的分级标准,并经临床手术病例验证,认为简便且易于掌握。SpetzlerMartin1986年也制定了一个分级标准,后被国际同行广泛采用。但需指出,这些分级标准大都是为施行手术治疗的病例而制定的,并不完全适合于放射外科或血管内介入治疗病人的分级。由于目前尚无公认的分级标准,习惯上仍参照上述分级标准。以下简要介绍这两种分级方法。

1.史氏分级法 该分级法主要是侧重以下四个方面对AVM进行分级。①AVM的大小。②AVM的部位。③供血动脉的多少、部位和深浅。④引流静脉的多少、深浅及扩张情况。将以上标准又各分为1-4级,即可得到表 –1

–1 AVM的史氏分级标准表

因素

1

2

3

4

大小

小型,直径<2.5cm

中型,直径在2.5-5.0cm之间

大型,直径在5.0-7.5之间

特大型,直径>7.5cm

部位与深浅

浅表,位于“哑区”

浅表,位于功能区

位于脑深部(包括大脑纵裂、基底节、胼胝体、脑底面等)

涉及脑干或脑深部的重要结构

供应动脉

单独一根大脑中动脉或大脑前动脉的分支,并位于浅表

多根位于浅表或单根位于脑较深部,但不是大脑后动脉的分支

大脑后动脉或大脑前、中动脉的深部分支,椎基动脉分支

大脑前、中、后动脉都参与供血者

引流静脉

单根、表浅,增粗不显著

多根,表浅,但有巨大静脉瘤形成者

深静脉或深、浅静脉都参与者

深静脉增粗曲张呈瘤状者

具体使用时,根据表中的标准对照血管造影片逐条评定。每一级别内如有二项以上标准符合者,即可归入该级。如只有一项标准符合,则从该级别减去半级。例如1例大型AVM,位于浅表功能区,供血动脉及引流静脉均表浅。则此例仅AVM大小属3级,其他指标均属2级,则此例定为2-3级,或2.5级。以此类推,可以将AVM划分为不同级别。很显然,随着级别的不断增高,采用外科手术完全切除AVM的困难及危险性也随之增加。按此分类,4级的AVM几乎极少可能完全切除。

2.Spetzler分级法 此分级方法的特点是采用累积记分的形式来进行分级。评定的指标有三项。①AVM的部位。②引流静脉的模式。③AVM的大小。记分标准见表 –2。其中功能区的AVM指凡邻近感觉、运动、语言功能、视觉、丘脑及下丘脑、内囊区、脑干、小脑脚和小脑深部各核团区域内的AVM。分级时,将三项指标所评定的积分相加,根据得分的多少来划分级别。从表 –2中可以看出,三项指标的积分有12种组合。其总分最低的为1分,仅1个,即位于非功能区、无深静脉引流、直径小于3cmAVM,为1级。最高的为5分,也只有1个,为5级。积分为2-4分的共有10个,它们的分级参见图 –3。此外,作者将AVM明显涉及到脑干、下丘脑者作为不能手术切除的病例,定为6级。

–2 Spetzler分级法记分标准

记分

0

1

2

3

AVM的部位

非功能区

功能区

引流静脉模式

无深静脉引流

有深静脉引流

AVM的大小

<3cm

>3cm<6cm

>6cm

六、 病例的选择

如前所述,目前国内外尚无适合于放射外科治疗的AVM分级标准。如Spetzler分级中的第6级病人,因AVM位于下丘脑或脑干,不适合用外科手术方法切除。但这一类病例并不是伽玛刀治疗的禁忌证。综合文献报道,在选择适合的治疗病例前,应对以下主要影响因素进行估价。

1.AVM的大小 传统的分类方法几乎均是以AVM的最大直径或平均直径来描述AVM的大小。这种方法对于接受显微外科手术的病例来说,无论是术前准备以及术后疗效评价均可作为一个客观的指标。按照大多数学者的意见,≤2-2.5cm以下者为小型AVM;≥5-6cm以上者为大型或特大型AVM;两者之间为中型AVM。由于AVM的形态各异,用最大直径或平均直径往往不能表示畸形血管巢的实际容积,且直径的倍增与容积的变化是二种完全不同的结果。如平均直径为1cm的类球形AVM,容积约为4.19cm3;而平均直径为3cm的类球形AVM,容积约为113.04cm3。可以看出,尽管两者平均直径相差仅2倍,但容积的变化确有25倍之多。而病灶受照容积的变化正是影响放射外科疗效以及并发症的重要因素。因此,近年来不少学者根据各自的资料,采用以容积来描述AVM的大小。其中Karlsson将容积<2cm3自定为小型AVM,≥2cm3(2-50cm3,平均5.8cm3)为中型AVMKondziolka等发现,不超过4cm3AVM,伽玛刀治疗2-3年后完全闭塞率均大于80%;而容积大于4cm3AVM,随着容积的增加,完全闭塞率有逐渐降低的趋势。

2.AVM的部位 目前所采用的AVM的分级标准,几乎无一例外地都把AVM的部位作为一个重要的指标加以重视。其主要原因是,AVM的部位不同将直接影响到治疗结果,并发症的发生率也因AVM的部位不同而存在明显的差异。Karlsson按部位不同将AVM分为三大类:①中央型 指位于脑干、丘脑、下丘脑、基底节、脑室内和脑室旁以及胼胝体等的AVM。②小脑及蚓部型AVM。③周围型 除上述两型以外所有部位的AVM。研究发现,在其它条件不变的情况下,中央型AVM治疗后出现并发症的几率较周围型AVM明显增加。

3.AVM的影像学分型 除了前述国际国内常用的AVM的分类方法外,为了满足临床需要,预测放射外科对AVM治疗的预后,Inoue等根据神经影像学表现,把AVM以血流动力学变化特点分为云雾型、直通型及混合型。在血管造影图像上,云雾型AVM由细小动脉供血,畸形血管巢呈均一的细小颗粒状,引流静脉在早期血管造影片上不显影。直通型AVM由粗大的动脉供血,通过较粗大的直通畸形血管而进入引流静脉,故在血管造影图像上可见早期引流静脉出现。混合型AVM通常体积较大,同时兼有云雾型和直通型AVM的特点。根据MRI、三维CT血管造影图像,AVM又可分为均一型和非均一型。均一型AVMMRI上表现为边界清楚的均一流空信号,三维CT造影显示血管巢为细小颗粒结构组成,边界清楚。而非均一型AVM则在MRI上表现为形状不规则,流空信号不均一的畸形血管团,其间可混杂脑组织,边界常不清楚。对不同类型AVM伽玛刀治疗后的疗效进行对比,发现云雾型、均一型AVM的治疗效果远较直通型和非均一型AVM好。

4.治疗时机的选择 一般来说,AVM一旦被检出即应尽早选择适当的治疗。但值得注意的是,以出血作为首发症状的患者占所有AVM病例的67.8% 。这就意味着多数患者起病较急,常因颅内血肿或蛛网膜下腔出血而引起明显的症状和体征,有的甚至危及生命。因此,一般并不主张在AVM急性出血期内施行伽玛刀治疗。此外,脑内血肿、脑室内积血、蛛网膜下腔出血后引起的脑积水和血管痉挛等,均可使畸形血管团受压变形、移位,甚至显示不完全或根本不显影。若在此期内采用伽玛刀治疗,有可能造成对AVM血管巢的治疗不完全,以致影响治疗效果。目前大多数学者将出血后AVM的伽玛刀治疗时机选择在血肿吸收后进行,也即出血后1-3个月。对于手术后残留或仅行血肿清除术后的AVM病例,通常需待脑水肿完全消失、正常结构复位、全身状态稳定后再考虑伽玛刀治疗。已行栓塞治疗而未完全闭塞的AVM病例,若需联合使用伽玛刀治疗,应尽可能安排在栓塞治疗后的3个月内进行,以防畸形血管再通。

七、定位方法及靶区范围的确定

㈠、定位方法

与肿瘤性病变的伽玛刀治疗相比,AVM伽玛刀治疗时靶区范围的确定通常要困难和复杂得多。原因是,AVM通常形态不规则,供血动脉、畸形血管巢和引流静脉常混杂在一起,难以分辨。此外,相当一部分病例既往还有出血等损害,给病灶范围的确定增加了一定困难。从定位影像技术方面来看,目前常用的几种定位方法在对AVM的定位上仍各存在优缺点。因此,联合选择两种以上定位影像技术对AVM伽玛刀治疗前靶区范围进行定位,这是目前AVM影像定位技术的发展趋势。以下简要介绍常用的几种定位方法在AVM定位中的优缺点。

1.普通血管造影定位 这是AVM伽玛刀治疗最为经典的定位方法。自伽玛刀问世早期即开始用于AVM的定位,至今在大多数伽玛刀治疗中心仍沿用这种方法。其优点是对定位影像设备的要求不高,只要在有X光机的情况下即可完成,且定位准确。若配合使用快速连续摄片方法,可以获得不同时期的血管灌注情况,从而可以将供血动脉、畸形血管巢和引流静脉分辨出来。但普通血管造影最大的缺点是仅能提供二维的影像学资料,对于形态不规则或较为复杂的血管畸形,尚不能清楚地表达其三维构形。此外,与数字减影血管造影相比,普通血管造影的图像分辨率尚不高,且易受颅骨及定位框架伪影的影响。尤其是对于位于颅底、后颅凹等部位的AVM,普通血管造影有时病灶显示不够清晰。近年来高分辨率血管造影技术的出现,部分弥补了这方面的不足。

2.数字减影血管造影(DSA)定位 数字减影血管造影定位技术是近几年才开始应用于AVM伽玛刀治疗前的定位。其原因是,未经特殊矫正的DSA图像,尽管对AVM畸形血管巢的显示较普通血管造影清楚,也不受颅骨等伪影的干扰,但由于存在明显的图像畸变,定位准确性不高。因而影响了其在临床的应用。自1995年以后,用于矫正DSA图像畸变的专用计算机程序及方法已经问世。使用者只要在DSA机器内安装这一专用程序,即可获得经矫正后的图像。这种图像既保持了DSA图像优于普通血管造影的良好的分辨率,又克服了传统DSA图像畸变的缺点,因而受到临床使用者的亲睐。

除了图像显示清晰外,DSA定位技术的另一大特点是,造影时图像采样时机和次数的选择有更大灵活性。,因而较易捕捉到畸形血管巢显示完整,而引流静脉刚刚出现这一最佳定位时相的影像。

3.CT定位 CT对于AVM的显示大多较为清晰,尤其是增强CT扫描,通常可见AVM呈团块状强化,有时也可见纡曲的供血动脉和引流静脉。此外,CT还能显示AVM邻近组织的结构以及既往曾有出血史所形成的血肿腔。与血管造影定位相比,CT定位可提供AVM较良好的三维形态表达,且定位准确性较高。但普通CT定位也有一定的局限性。如对畸形血管巢的显示常难以达到高度的选择性,所获得的图像上有时难以将供血动脉、畸形血管巢和引流静脉区分开来,这使得靶区范围的确定较为困难。此外,CT定位图像还易受到来自颅骨或异物的影响。因此,对位于颅底、后颅凹的AVMCT定位有时不能达到满意的图像显示。

快速CT的出现已部分弥补了普通CTAVM定位上的缺陷。通过使用特殊软件,在配合使用高压注射器的情况下,快速CT可捕捉到造影剂通过脑血管(畸形血管)不同时相的图像,并通过图像重建技术,重塑AVM的三维空间形态(CT血管造影,CTA),为准确地确定靶区范围提供了良好的条件。唯快速CT价格昂贵,在国内尚难普及,应用受到限制。

4.MRI定位 MRI在确定AVM部位、大小以及与邻近重要结构的关系方面有着明显的优越性。为了充分显示畸形血管巢,并将供血动脉和引流静脉区分开来,通常需选用多序列组合扫描方法。常用的扫描序列应包括T1T2和质子密度加权图像。其中T1加权图像对正常解剖结构显示较好,而T2和质子密度加权图像对畸形血管巢以及供血动脉和引流静脉的显示较佳。MRI定位尤其适合用于深部、重要功能区、已行栓塞后的AVM以及位于颅底和后颅凹AVM的定位。但对于畸形血管巢内存在蔓状钙化而出现的低或无信号暗区,MRI图像上不能与血管的流空现象鉴别,需结合其它定位方法加以鉴别。

5.磁共振血管造影(MRA)定位 MRA除了可通过图像重建技术提供畸形血管的三维构形外,还可使用其原始图像对靶区范围作出定位。在MRA原始图像上,畸形血管巢多数表现为颗粒状略高信号,而供血动脉和引流静脉则表现为均匀的高信号,可以此相互鉴别。此外,MRA原始图像的扫描层厚一般均在1mm以内,且无间隔,定位准确性较高;同时,MRA原始图像也兼有MRI T1加权图像的特点,可以同时显示畸形血管巢以外的其它结构的影像。但由于MRA的分辨率有限,对于较小的AVMMRA定位方法受到一定的限制。

6.功能性磁共振的应用 位于功能区及附近区域的AVM,选择功能性磁共振(fMRI)协助定位,有利于在制定治疗计划时避免损伤重要功能区。通常fMRI需与其它定位方法配合使用。

除了联合使用上述不同的定位影像方法外,在进行剂量计划时,还可使用计划系统工作站内软件提供的图像融合技术,将由不同定位方法获得的影像进行融合处理,以期得到最佳的影像效果。

㈡、靶点范围的确定 AVM治疗时靶区范围的选定曾有过不同的尝试。早期曾将畸形血管巢以及供血动脉和引流静脉一起作为靶区进行治疗;之后,对于较大型的AVM,由于无法在一次伽玛刀治疗时将整个畸形团囊括在靶区范围内,有人又将靶区仅局限在供血动脉上。尽管这两种不同的治疗方法均取得了一定的疗效,但前者产生并发症的机会明显增加;而后一种方法虽然降低了并发症的出现,但畸形血管团的完全闭塞率也明显降低。为了正确选择AVM的治疗范围,不少学者做了大量的研究工作,结果发现,伽玛刀的最佳靶区范围应局限在畸形血管巢本身,而不应包括供血动脉和引流静脉。采用这种方法,一方面减小了治疗靶区的容积,有利于提高边缘治疗剂量,加快AVM血管巢的闭塞;另一方面,由于供血动脉和引流静脉未完全包含在高剂量治疗范围内,因而较少产生损伤或过早闭塞,降低了并发症的发生率。

八、影响疗效的主要因素

1.边缘剂量依赖性 在对AVM闭塞的多因素回顾性研究中发现,年龄、性别、使用的准直器大小、最大中心剂量等均与治疗结果无关,而平均治疗剂量和最小边缘治疗剂量与治疗后AVM是否闭塞直接相关,且使用的平均治疗剂量和平均边缘剂量越高,AVM闭塞的比例也越高。进一步的研究还发现,虽然这两个治疗参数是相互依赖的,但无论两者怎样变化,对治疗后疗效起决定作用的仍然是最小边缘治疗剂量这一参数。图 –4是不同边缘剂量对AVM治疗后闭塞率的影响示意图。

2.平均剂量与闭塞间期的关系 研究发现,平均治疗剂量更多地影响AVM治疗后至完全闭塞所需的等待时间,即闭塞间期。如图 –5所示,这种影响几乎是线性回归的,提示闭塞的过程是能量依赖性的。由此可以预期,AVM的体积愈大,所需的闭塞间期也愈长。即使在治疗后3年乃至更长时间,经治疗后的AVM仍有发生闭塞的可能。因此,不宜将治疗后2年作为观察治疗结果的终结时间点。

3.AVM容积与闭塞率和边缘剂量的关系 AVM的容积大小与其治疗后的闭塞率以及所需的最小治疗边缘剂量成反比,也就是说,AVM的容积愈大,闭塞率愈低,所需的最小治疗边缘剂量也愈低。在这些变量当中,AVM的容积是影响治疗结果的决定因素。

4.AVM闭塞有关的K系数 通过对已闭塞的AVM病例的研究发现,随着AVM容积的增大,治疗所需的最小边缘剂量相应减小。进一步的研究提示,AVM的容积和最小边缘剂量直接影响着闭塞率的高低。这种影响是通过K系数的变化来实现的。K系数=最小边缘剂量*AVM容积1/3。图 –6K系数变化示意图。可以看出,当K系数≥27时,AVM的闭塞率可达80%;而K系数<27时,K值愈小,闭塞率愈低。因此,在治疗前可根据AVM的容积,选择恰当的最小边缘治疗剂量,以期获得满意的治疗结果。

5.复杂型AVM的剂量计划方法 对于中小型的AVM,伽玛刀治疗时多数通过一次性照射即可获得满意的疗效。但对于较大的复杂型AVM或位于重要功能区的AVM,一次性大剂量的治疗有可能引起严重的并发症。因此,可以通过剂量分割或容积分割的方法进行治疗。

①剂量分割方法 所谓剂量分割方法,即在伽玛刀治疗时,对整个AVM血管巢进行照射,但所用的单次边缘剂量较低。通过2次或2次以上的剂量叠加,最终达到治疗目的。这种方法多使用于单组血管供血、AVM容积不太大或AVM周围有重要结构,不能耐受较大剂量辐射的AVM。如位于脑干、下丘脑、基底节区以及视通路旁的AVM的治疗。施行剂量分割治疗的间隔时期目前尚无统一的意见,但多数学者认为两次治疗的间隔时期最好在6-12月以上。

②容积分割方法 所谓容积分割方法,即是将AVM划分成几个部分进行分次治疗,各部分治疗时均根据实际容积选择相应的边缘治疗剂量。这种方法多用于多组血管供血、容积较大或形态不规则以及多发AVM的治疗。其中对于多组血管供血的较大AVM,可根据选择性供血动脉造影确定靶区分割的范围。而对于单组血管供血的AVM,则更多的是按形态特征进行容积分割。采用容积分割时,两次治疗的间隔时期最好在3-6月以上。

九、疗效评估与随访

1.AVM闭塞的标准 AVM伽玛刀治疗后完全闭塞的金标准应根据随访时的脑血管造影检查来作出评估。达到完全闭塞的要求应该满足下列条件:AVM畸形血管巢完全消失,扩张的供血动脉和引流静脉回缩至正常直径,恢复正常的血液循环时间。

2.DSACTMRIAVM治疗后随访中的地位 尽管DSAAVM伽玛刀治疗后评估疗效的金标准,但由于DSA属创伤性检查方法,费用也较高,尚未被作为常规的随访检查方法。通常更多的是利用其它检查方法筛选,估计AVM已完全闭塞后,再用DSA最终确认治疗结果。对于治疗后2-3年以上仍疑有残留的AVMDSA对于确认残存畸形血管巢的部位、大小、供血动脉来源、引流静脉回流方向以及与邻近重要结构的关系等仍然具有重要的参考价值。CTMRIAVM的治疗后的随访中扮演着重要角色。一方面,这是因为CTMRI属无创伤性检查,可以反复多次进行;另一方面,经过数十年的对比研究,目前已有不少学者认为完全可以依靠CTMRI的检查结果来判断AVM是否已完全闭塞,无须再经DSA证实。其中AVM完全闭塞后,CT平扫表现为等密度,部分可伴有钙化,增强后多数可见点状或条束状不规则强化。MRI T1加权图像则多表现为低信号,少数可为等信号或等、低混杂信号;T2加权图像的信号改变呈多样性,但均无流空现象,增强后几乎所有病例均可见轻度点片状强化。MRA检查不再有畸形血管巢影,扩张的供血动脉和引流静脉也恢复至正常直径。

3.疗效 与手术治疗AVM相比,伽玛刀治疗AVM的疗效出现是一缓慢而进行性发生的畸形血管的闭塞过程。畸形血管巢经伽玛刀治疗后,血管壁因放射线作用而出现增生,管腔进行性狭窄,血流速度变缓,最终血管内血栓形成而使畸形血管巢闭塞。这一过程可发生于伽玛刀治疗后6-3年。因此,伽玛刀治疗后疗效的评估多选择在治疗后2年。根据大多数文献报告,在伽玛刀治疗后2年,AVM的完全闭塞率为80%-90%Prasad回顾性总结了2067例伽玛刀治疗后的AVM2722例经手术治疗后的AVM疗效对比,结果显示,能依靠手术切除的AVM,自然有较高的治愈率,但手术治疗不可避免的会伴有较高的并发症和手术死亡率;与之相比,伽玛刀治疗后,虽然AVM的完全闭塞率较手术治疗组低,但最大的优势是并发症低、且没有死亡病例(–3)

–3 AVM治疗结果对比

治疗方法

病例数

平均完全闭塞率%

平均致残率%

平均手术死亡率%

伽玛刀

显微手术

血管内栓塞

2067

2722

1085

78.4

94.7

3.3

3.6

11.7

8.8

0

4.4

1.5

4.伽玛刀治疗后对未完全闭塞的AVM再出血的保护作用 新近的研究发现,对于中小容积的AVM,伽玛刀治疗后,即使畸形血管巢尚未完全闭塞,但出血的危险性明显降低。在对影响出血的单因素研究中发现,AVM的容积、治疗时的年龄、平均剂量和边缘最小剂量与出血危险性降低有关。然而采用多因素分析方法研究表明,边缘最小剂量似乎是唯一的决定因素。伽玛刀治疗对未完全闭塞的AVM出血的保护作用可能的机理是:①血管壁的进行性增厚,使血管壁的压力降低,从而降低了出血的危险性;②由于出血的危险性与AVM容积有关,AVM部分闭塞后,容积自然缩小,对出血具有一定的保护作用;③AVM内血栓的形成,使畸形血管巢内在通的血管数量减少,按照随机的原理,发生出血的几率也降低;④上述诸因素的联合作用,使通过AVM的血流量减少,从而降低了出血的危险性。

对于容积较大的AVM,这一保护作用似乎不明显。可能的原因是:①由于AVM容积较大,限制了较高边缘剂量的使用,受照畸形血管巢无论是血管壁的增厚、容积的缩小、血栓形成的程度和血流量的减少均较中小型AVM变化小;②对于较大AVM,通常难以在一次伽玛刀治疗时将整个畸形血管巢完全包括在治疗范围内,而遗漏或未被治疗的AVM部分仍然具有自然出血的危险性。

十、并发症及其防治

1.影响并发症出现的因素 AVM伽玛刀治疗后出现的并发症主要是指由于脑组织受辐射后新出现或加重的神经系统的症状和体征。根据文献报告,并发症的发生率可在0%-5%之间,平均为3.6%。根据近期的研究发现,并发症的出现可能与下列因素的影响有关:①位于脑中心区域的中央型AVM,其并发症的发生率明显高于位于脑浅表部位的周围型AVM。②伽玛刀治疗前曾接受过放射治疗的AVM患者较未接受放疗者更易出现并发症。③既往曾有出血史的AVM患者,伽玛刀治疗后并发症的发生率反较未出血的患者低,这可能与出血后AVM附近存在的软化灶、血肿腔以及瘢痕胶质增生组织对辐射有较强的放射耐受性有关。④伽玛刀治疗时,靶区的平均剂量越高,并发症的发生率也越高。

2.常见并发症类型

①放射性脑水肿 伽玛刀治疗后出现的脑水肿早期为血管源性,由于放射线所致的血脑屏障破坏,造成毛细血管通透性增加,血浆外溢。随着病程的进展,脑组织缺血缺氧,脑水肿类型可发展为混合型。脑水肿的程度可轻可重,严重时可引起头痛、恶心、呕吐和颅内压增高,累及功能区的脑水肿还可引起或加重神经功能缺失症状。影像学检查在早期发现和确定脑水肿程度以及随访观察脑水肿的消涨有着重要的参考价值,尤其是MRI T2加权图像对检测放射性脑水肿非常敏感。资料显示,有高达30%左右的AVM在伽玛刀治疗后可出现影像学上可见的脑水肿,但绝大多数为无症状者,无需特殊治疗。仅少数有症状的患者需要行脱水和/或激素治疗。经积极治疗后,绝大多数脑水肿可于1-6月后逐渐消退,仅极少数发展为放射性脑坏死。

②放射性脑坏死 放射性脑坏死是伽玛刀治疗后脑组织发生的不可逆损害,常发生于受照射AVM的邻近脑组织。多由于受照射AVM的容积较大,致使AVM周围的脑组织受到大面积辐射、或由于治疗时所选用的中心剂量太高、或因早期出现的放射性脑水肿没有得到及时、良好的控制,病情进一步加剧而引起。典型的放射性脑坏死在CT/MRI检查时表现为:平扫为低密度/信号影,伴有较大范围的水肿,且水肿常沿白质束的走行方向分布,范围通常较广泛,可累及1-数个脑叶,并有明显的占位效应;增强后可见坏死中心区有轻度点片状强化,坏死区边缘可出现较淡的环状强化,边界不清楚;增强延迟CT扫描,坏死区强化可略有增加。

③放射性动脉损伤 较大的动脉在接受了常规治疗剂量的伽玛刀照射后,并不引起严重的损伤或闭塞。但直径较小的动脉在接受了≥10Gy的照射后即可出现内膜增生,≥15Gy即可导致小动脉狭窄甚至完全闭塞。若AVM的邻近小动脉或兼有供给邻近脑组织血供的供血动脉发生闭塞,势必造成邻近脑组织的缺血缺氧,严重时出现脑梗塞并引起相应的临床症状。

④迟发性囊肿形成 在对AVM伽玛刀治疗后长达2-7年以上的长期随访中,发现极少数患者在已闭塞的原AVM部位或邻近区域出现迟发性囊肿,有的呈进行性增大,并引起相应的临床症状。目前认为囊肿的形成主要与局部血脑屏障破坏有关。

3.并发症的预防 如前所述,伽玛刀治疗后并发症的出现与AVM的部位、治疗前是否曾接受放射治疗以及治疗时所使用的剂量有密切的关系,因此,如果在治疗中充分考虑这些因素对治疗结果的影响,完全可以将并发症的发生率控制在较低的范围内。一般来说,做好以下几方面的工作将有助于降低并发症。①首先,应严格掌握治疗适应证。尤其是对中央型或位于功能区较大容积的AVM,不应勉强行一次性足量的照射。比较稳妥的方法是选择剂量分割或容积分割的方法进行治疗;也可先经部分栓塞治疗,待AVM容积缩小后再联合使用伽玛刀治疗。②精确的剂量计划是获得良好治疗结果、降低并发症的重要环节。为了得到最优化的剂量计划效果,必须选择和组合使用好定位影像技术,如单独使用DSACTMRIMRA、或联合使用DSA+CTDSA+MRICT+MRI+MRA等,以求获得良好的定位图像。其次,采用多靶点、小准直器联合照射技术,尽量减少周围脑组织的辐射量。③在治疗剂量的选择上,应充分兼顾疗效与并发症两个对立面因素,因人而议、个性化的选择治疗剂量。具体实施时,一方面应尽可能使预测疗效的K系数≥27,以期在治疗后2年内,使AVM的完全闭塞率达到80%左右;另一方面,可参考使用匹斯堡大学Flickinger等根据综合计算公式获得的剂量-容积等效应曲线,将发生放射性脑坏死的比例控制在3%以内。④定期复查,尽早发现无症状的影像学改变,及时处理早期可逆性神经功能障碍。

4.并发症的治疗 伽玛刀治疗后一旦出现并发症,应根据程度不同选用下列方法进行治疗。

①脱水剂的使用 常用的脱水剂有甘露醇、山梨醇、甘油果糖、速尿等。由于脱水剂的使用时间可能较长,应注意保持水、电解质平衡,并防止肾功能损害。

②激素治疗 如果发生较严重的并发症,需要配合使用皮质激素。激素治疗在减轻水肿、稳定神经细胞膜、减少神经细胞变性坏死有着重要的作用。常用的有甲基强的松龙、地塞米松、强的松等。使用激素时,早期通常剂量稍大,以后减量维持,持续时间可根据病情变化而定。当随访影像学检查提示病情稳定后,再逐渐停药,以免出现反跳现象。对伴有严重系统性疾病,如高血压、糖尿病等的患者,激素治疗应十分慎重。

③扩血管治疗 脑放射性损伤的病理改变,早期主要反映在血管壁的损害,继之血管狭窄、血栓形成直至完全闭塞,周围脑组织因缺血缺氧而发生变性坏死。因此,选择性地扩张脑血管,对改善脑供血、减少坏死的发生有重要意义。常用的药物有尼莫通、尼莫的平等。

④促进神经功能恢复药物的使用 常用的有维生素类药物、能量合剂等。

⑤迟发性囊肿的治疗 早期可使用脱水剂治疗。若囊肿进行性增大,药物治疗无效,可考虑定向内置Ommaya,通过反复抽吸囊液,减轻对邻近脑组织的压迫。反复治疗无效者,可手术切除迟发性囊肿。

⑥其它治疗 高压氧治疗、抗凝治疗、推拿、按摩以及康复治疗在减轻并发症程度,促进神经功能恢复方面均有着积极的作用。

十一、复杂性AVM的联合治疗

所谓复杂性AVM是指大型、巨大型、多发性、伴有动脉瘤或大的静脉瘤以及位于特殊功能区、靠目前单一的治疗方法难以达到满意疗效的AVM。由于这类AVM结构上的特殊性,目前所采用的包括显微外科手术、血管内介入治疗、普通外放疗和立体定向放射外科治疗在内的单一治疗方法,均难以将其完全治愈;或因单一的治疗方法并发症的发生率较高,无法在临床上实施。因此,联合使用现有的多种治疗方法,是提高这类AVM治愈率、减少并发症的有效办法。

1.显微外科手术+伽玛刀治疗 ①对于已经显微外科手术治疗后,AVM未能完全切除、或因AVM破裂出血已行血肿清除后仍有残留的AVM,伽玛刀是一种良好的补充治疗。伽玛刀治疗的时间应该等待术后脑水肿完全消失、正常结构复位、全身状态稳定后进行。②对于某些周围型较大的AVM、或因邻近重要功能区、血供异常丰富的AVM,为了部分闭塞AVM、减少AVM容积和血流量,也可考虑先行伽玛刀治疗。在随访影像学检查证实AVM体积缩小、血供减少、AVM核心部分闭塞后再行显微外科手术,彻底切除AVM

2.血管内栓塞+伽玛刀治疗 血管内栓塞治疗在迅速减少AVM容积和血流量方面有着十分明显的作用,但完全闭塞AVM的比例目前尚不尽如人意。根据近期文献报告,单独采用血管内栓塞治疗,AVM的中位闭塞率仅为3.3%,而致残率和死亡率分别达8.8%1.4%。因此,对大多数AVM病例来说,血管内介入治疗常需与显微外科手术或伽玛刀治疗结合使用。在与伽玛刀治疗结合使用时,应适当考虑下列因素。①治疗时期的选择 对于周围型以及估计栓塞后较少产生并发症的部分中央型AVM,栓塞和伽玛刀治疗可以在同一天内完成。栓塞后的最后一次血管造影图像常作为伽玛刀治疗时的定位图像。对于位于重要功能区、中央型以及后颅凹的AVM,大多数学者为了减少并发症的出现,常选择在栓塞治疗后、确认无并发症出现或并发症已经稳定后再施行伽玛刀治疗,但治疗间期最好不要超过栓塞后1-3月,以防AVM再通。大型和巨大型的AVM因可能需要多次栓塞治疗,故这类AVM的栓塞与伽玛刀治疗常分期进行。②靶区范围的确定 对于已接受栓塞治疗后的AVM,伽玛刀治疗时靶区范围的确定目前仍有不同的分歧。一种观点认为,AVM已被栓塞的部分不再需要进一步的伽玛刀照射,伽玛刀治疗的范围仅限于未被栓塞、仍有血液流通的AVM部分。这样可以减少伽玛刀照射的容积,有利于降低并发症。持另一种观点的学者根据AVM栓塞后出现畸形血管再通的事实,认为即使是经过栓塞且血管造影上已暂时不显影的AVM部分,仍然应包括在伽玛刀的治疗范围内。至于照射容积较大可能出现的并发症,可以通过适当降低治疗剂量等方法加以预防。有关这方面的结论尚需通过大宗病例的对比研究和长期随访才能获得。③伴有动、静脉瘤的AVM的联合治疗 对明确伴有动脉瘤的AVM,由于出血的危险性主要来源于动脉瘤,因此,目前大多数学者均主张在伽玛刀治疗前先行动脉瘤和/或动脉瘤+AVM栓塞治疗。静脉瘤的治疗并不象动脉瘤那样迫切,常随着AVM容积的缩小、血流量的减低,静脉瘤也随之缩小甚至消失,无需进一步特殊处理。

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