《Neurosurgery》杂志 2025 年6月27日在线发表奥地利Medical University of Vienna,的Dorian Hirschmann , Wolfgang Marik , Anna Cho ,等撰写的《对放射外科治疗脑动静脉畸形后畸形血管巢闭塞的评价——动脉自旋标记的前瞻性研究。Evaluation of Nidus Occlusion After Radiosurgery in Brain Arteriovenous Malformations-A Prospective Study Using Arterial Spin Labeling》（doi: 10.1227/neu.0000000000003590.）。
背景与目的：
立体定向放射外科治疗后评价脑动静脉畸形（AVM）畸形血管巢闭塞的金标准是数字减影血管造影（DSA），这是一种侵袭性技术。我们以DSA为金标准进行比较，评估了MRI，特别是动脉自旋标记（ASL）在评估放射外科治疗后畸形巢闭塞中的作用。
完全闭塞是任何动静脉畸形（AVM）治疗的目标。伽玛刀放射外科（GKRS）是一种成熟、安全、有效的治疗脑动静脉畸形方法，无论是单独治疗还是与先前的血管内栓塞联合治疗，治疗成功是有时间依赖性的，直到畸形巢完全闭塞才消除出血的风险。因此，可靠的评估畸形巢闭塞对患者的安全至关重要。
评估畸形血管巢闭塞的金标准是数字减影血管造影（DSA），这是一种有侵袭性的方法，有相关的辐射暴露、操作风险和高成本。相比之下，磁共振成像是一种相对经济、无创、无辐射的检查方法。自1993年以来，许多作者报道了立体定向放射外科（SRS）后畸形巢闭塞的MRI评估。然而，一开始，常规MRI序列的敏感性不超过80%，在< 1 cm的AVM中畸形巢检测不足（ in the beginning, sensitivity of conventional MRI sequences did not exceed 80%, and nidus detection was insufficient in AVMs < 1 cm.）。随着成像技术的发展，近20年后，更具体的技术，包括磁共振血管造影（MRA），如飞行时间（TOF）序列，据报道达到84%甚至更高的敏感性。此外，交错随机轨迹（TWIST）序列的时间分辨血管造影可以显示静脉结构的早期增强。2017年，Kodera等报道了在7例患者中使用动脉自旋标记（ASL） MRI检测残余AVM 畸形巢，敏感性为100%。ASL最初用于评估脑灌注，它产生一种“内源性弥散示踪剂（endogenous diffusible tracer.）”。动脉血液中的质子被颈椎水平的磁脉冲标记，然后可以在颅内检测到根据血流强度，生成彩色编码图像，显示血管畸形中血流增加的区域，代表AV分流（Protons in the arterial blood are labeled by a magnetic pulse at the cervical level and can then be detected intracranially. According to flow intensity, color-coded images are generated which indicate in vascular malformations areas of increased blood flow representing AV-shunting. ）。在过去的几年中，与传统的MRI相比，ASL可以进一步改善治疗和未治疗的AVM的无创可视化。我们进行了这项前瞻性的初步研究，以DSA作为参考标准，评估包括ASL在内的标准化MRI方案评估GKRS治疗后AVM畸形巢闭塞的敏感性和特异性。
方法：
50例经放射外科治疗的脑动静脉畸形纳入本前瞻性单中心研究。所有患者都接受了标准化的MRI检查，包括以下序列：3个平面的二维T2w (TSE)，T1加权磁化制备快速梯度回波（MPRAGE），轴向分辨弥散加权成像，ASL，飞行时间和时间分辨血管造影，交错随机轨迹。在图像采集后3天内，在随后进行DSA作为参考标准之前，由经验丰富的神经放射科医生根据标准化MRI方案评估畸形血管巢闭塞。在前瞻性研究结束后，第二个观察者回顾性评价了所有50例不了解临床和DSA数据的病例的MRI图像。
研究设计
在2018年至2024年期间，我们前瞻性地招募了一系列在我科接受GKRS治疗后AVM畸形巢闭塞状态未知的连续患者。所有患者必须给予书面知情同意才能参与，最低参与年龄为16岁。为了评估畸形巢闭塞状态，在最后一次伽玛刀治疗至少2年后进行标准化MRI协议作为指标测试。随后以行DSA作为参考标准，评价MRI方案的敏感性和特异性。
放射外科技术
所有患者均在我科接受Leksell伽玛刀（Elekta AB）治疗。使用GammaPlan （Elekta AB）作为计划软件。为了制定治疗计划，在立体定向条件下进行了3种成像方式，包括MRI高分辨率T2加权扫描和TOF磁共振血管造影，骨窗计算机断层扫描和双翼标准DSA。根据患者的兼容性，在1.5 T或3T标准扫描仪上进行定位MRI。根据MRI和DSA图像的畸形巢作为靶点，没有额外的边缘。如前所述，为了尽量减少体积分期病例中辐射剂量的重叠，畸形巢被分区，形成不同的体积分期。
对畸形巢闭塞的评价
标准化MRI方案作为指标测试
所有患者都进行了标准化的MRI检查。MRI检查于最后一次GKRS治疗后最早2年在西门子Vida， 3T扫描仪上进行，带有64通道头部线圈。该方案包括3个平面的二维T2w Turbo自旋回波（TSE）序列，每个平面的面内分辨率为0.2 × 0.2 mm，层厚为2mm，重复时间（TR）为5000 ms，回波时间（TE）为96 ms。各向同性1 mm T1加权磁化制备的快速梯度回波（MPRAGE），在增强和不增强的情况下，TE: 3.28 ms, TR: 2000 ms，反转时间：1010 ms。平扫和对比后的T1加权图像仅用于评估潜在的治疗相关变化，而不是评估畸形巢闭塞的一部分。获得轴向分辨弥散加权成像序列，分别为TE: 66和114 ms， TR: 5910 ms, b0, b1000，表观弥散系数图20 ms， TR: 28 ms，提供相位和幅度图像。伪连续ASL测试采用TE: 17 ms， TR: 4600 ms，标记时间为1800 ms，标记后延迟为1800 ms。TOF序列，TE: 3.69 ms, TR: 21 ms，分辨率为0.3 × 0.3 × 0.5 mm，颅内视场200 mm。时间分辨血管造影和对比增强（CE） TWIST TE: 0.95 ms, TR: 2.55 ms，时间分辨为1.74 s，无采集延迟。为了增强对比剂，使用12ml钆基对比剂。ASL序列的获取时间为4:59分钟，整个协议的获取时间约为47分钟。
磁共振分析
2名经验丰富的神经放射学家（L. H.， W. M.）根据标准化MRI方案评估畸形巢闭塞。他们分别评估了每个序列以及畸形巢闭塞的总体方案。观察者1前瞻性地记录了每个病例在图像采集后3天内和DSA前的MRI结果，作为参考标准。前瞻性研究结束后，观察者2回顾性评价了所有50例患者在1期的MRI图像。观察者2对DSA结果和临床数据不知情。研究主管向观察者2展示了研究核磁共振成像方案的图像以及第一次GKRS治疗的治疗定位磁共振成像，没有任何进一步的信息或DSA图像。没有给观察员任何指示。每个序列和整个研究方案的评估由他们自行决定。
DSA作为参考标准
每位患者在评估MRI图像并由观察者1记录闭塞状态后进行DSA检查。如果MRI结果表明残留畸形巢，则在立体定向框架条件下进行DSA，以便在DSA确认的情况下重复GKRS治疗。所有DSA图像均采用西门子ARTIS icono双翼血管造影系统获得。DSA图像由2名接受过AVM治疗专门训练的神经外科医生（J.M.F, W.T.W）评估。
数据分析
比较MRI和DSA检查结果，计算应用MRI方案的敏感性、特异性、阳性预测值（PPV）和阴性预测值（NPV）。对两个观察者分别进行了计算。为了评估观察者间的可变性，计算每个序列和整个方案的Cohen κ系数，包括95% CI。系数解释如下：κ < 0.45：一致性差，0.45 < κ > 0.75：一致性较好，κ > 0.75：一致性极好度量变量以计数和百分比表示。根据无正态分布数据，采用非参数值。计算标准化MRI方案的敏感性和特异性以及PPV和NPV。采用IBM SPSS Statistics for Windows Version 29.0.2.0 （IBM）。
道德的声明
本研究已获得机构伦理委员会（EK 1497/2018）的批准，并符合赫尔辛基宣言的原则。已获得所有研究参与者的书面知情同意。
结果：
所有MRI诊断为闭塞的患者均经DSA证实。观察者评定AVM开放的（patent）有26例和28个AVM，经DSA证实为开放的有22例（85/79%）。在所有MRI序列中，ASL的敏感性最高。在3例患者中，根据1名观察者，ASL是唯一正确显示残余畸形血管巢的序列。总体而言，标准化MRI方案检测残留畸形巢的敏感性和特异性分别为100/100%和86/79%。观察者间一致性极好（κ = 0.92, 0.81-1.00）。在本前瞻性研究的最后随访中，70%的动静脉完全闭塞。
研究人群
患者招募情况如图1所示。总共有57名患者入组。1例患者因植入物不兼容而不能行3T MRI。因此，56例患者根据该方案接受了MRI评估。然而，6例患者被排除在结果分析之外。原因为4例拒绝行DSA， 2例因运动伪影导致MRI图像质量不高。因此，49名患者完成了研究。患者的基线特征见表1。
图1。病人招募流程图。
患者中位年龄为33.5岁（17-69岁），52%为男性。MRI和DSA之间的中位时间为51.5（1-137）天。
动静脉畸形与患者特征
49例患者中，1例有2个AVM接受GKRS治疗；因此，总共评估了50例AVM。表1描述了AVM的特征。AVM多位于脑叶，畸形巢直径为2.6 (0.7-6.5)cm。静脉引流深的占44%，定位清晰的占54%。Spetzler-Martin （SM）评分中位数为2（1-5）。GKRS治疗的中位次数为1（1-3）。治疗计划主要以50%等剂量线为主，处方中位剂量为19Gy。最后一次GKRS治疗至MRI检查的中位时间为28（22-204）个月。三分之一的患者在GKRS前接受过部分栓塞，一半的患者既往有出血史。
表1。50例AVM的基线特征分析。
对畸形巢闭塞的评价
在50例AVM中，观察者1评价畸形巢闭塞24例，观察者2评价畸形巢闭塞22例。因此，根据MRI，分别有26例和28例被评为开放的（表2）。在所有病例中，完全闭塞任何观察者按MRI上的诊断，这一发现是由DSA验证。相比之下，在26例（观察者1）和28例（观察者2）MRI上被评为开放的病例中，分别有4例和6例通过DSA证实AVM闭塞。因此，对于两个观察者来说，检测残余畸形巢的标准化MRI方案的敏感性为100%。特异性分别为86%（观察者1）和79%（观察者2）。因此，残余畸形巢的整体MRI方案的PPV为85%（观察者1）和79%（观察者2），两名观察者的NPV均为100%。整体方案的观察者间一致性非常好（κ = 0.92, 0.81-1.00）。
MRI序列与DSA序列对比的详细结果见数字内容补充1 （http:// links./NEU/E855）。T2、TOF、TWIST和ASL的独立敏感性分别为77/ 91%、68/82%、76/76%和95/95%，视观察者而定。特异性分别为75/86%、93/86%、93/95%和85/ 79%。观察者间的一致性对T2和TOF序列很好，对TWIST和ASL序列很好（见表2）。值得注意的是，3例仅根据ASL序列被观察者1正确诊断为残余畸形巢，因为它们在T2， TOF和TWIST上被评为消失。因此，ASL是检测残余畸形巢最敏感的序列。然而，观察者1认为ASL图像质量不足，而由于运动伪影，两名观察者都认为TWIST在另一个病例中质量不足。
表2。各MRI序列的AVM闭塞状态及整体MRI结果与DSA的比较作为参考
闭塞率
长期放射影像学结果显示在补充数字内容2 （http://links./NEU/E856）。研究结束时，畸形巢总体闭塞率为70%（35/50）。值得注意的是，最后一次随访时的闭塞状态与SM分级显著相关（P = 0.002）。因此，在研究结束时尚未完全消除的所有患者中，80%（12/15）为SM 3级或更高级别。对于这些患者，计划在研究纳入期之外进行进一步的GKRS治疗。
病例1
一名20多岁的患者接受单次GKRS治疗右侧中央区域SM2级AVM（图2A-2D）。在GKRS和T2、TOF和TWIST序列被评估闭塞后115周进行标准化MRI方案（T2序列如图2E所示）。相比之下，ASL表明残留的AV分流与初始引流静脉兼容（图2F）。无立体定向框架的DSA证实了早期静脉引流（图2G），但未进行额外治疗。1年后进行的随访DSA显示AVM完全闭塞，未看到早期引流静脉（图2H）。
图2。A和B，右内动脉注射后右侧中心区Spetzler-Martin 2j级AVM的侧位和额位血管造影（圆圈=畸形巢，箭头=引流静脉）。在C、T2加权和D飞行时间MRI图像（圆形）上也可见畸形巢。伽玛刀放射外科治疗两年后，在E、T2w、F图像上，AVM被评为闭塞，但动脉自旋标记显示持续的AVM分流（圆圈）。G，血管造影显示早期引流静脉（箭头）。然而，1年后，重复血管造影证实AVM完全闭塞，无需进一步治疗。
病例2
另一名20多岁的患者因小的SM 3级AVM 引起桥脑症状性出血（图3A和3B）。患者被送入重症监护室并接受了DSA检查（图3C和3D）。由于估计有较高的并发症发病率，因此放弃了血管内栓塞。3个月后接受GKRS。在治疗120周后进行的标准化MRI检查中，除了ASL序列显示有残留畸形巢外，未发现任何残留畸形巢（图3E和3F）。随后立体定向条件下的DSA证实了这一发现，并进行了再次治疗（图3G和3H）。病人痊愈了，没有任何神经系统后遗症。
图3。一位20多岁的患者在桥脑AVM出血（圆圈）后（a， T2加权MRI， B，飞行时间，圆圈=畸形巢），接受了DSA和GKRS。C（侧位）、D（正位），右侧椎动脉注射后GKRS治疗前血管造影（箭头=早期引流静脉，圆圈=畸形巢）。在2年后的标准化MRI方案中，根据T2图像，E， AVM被评为闭塞，F，但在动脉自旋标记上看到AV分流（圆圈）。因此，行DSA检查，患者再次接受治疗。在G、侧位和H位血管造影上可见早期引流静脉（箭头）。AVM，动静脉畸形；DSA，数字减影血管造影；GKRS，伽玛刀放射外科
病例3
一例成年患者右顶盖AVM脑出血。DSA进一步显示右侧额部AVM和左侧额部硬膜动静脉瘘（AVF）。在栓塞AVF和右额叶AVM后，患者对2个AVM进行GKRS治疗（图4A- 4D）。121周后，TOF图像显示右额叶AVM持续存在（图4E）。然而，ASL仅表明位于右侧顶盖的AVM和位于左侧额部的AVF通畅（图4F+4G）。DSA证实右侧额叶畸形巢残留（图4H）。这是唯一一例ASL序列假阴性结果。尽管如此，两个AVM在MRI协议中都被评为开放的，因此，导致了真正的阳性总体发现。
图4。该患者接受GKRS治疗右额叶部分栓塞后的AVM。A和B，颈内动脉正位和侧位血管造影（箭头=早期引流静脉）。C和D，椎动脉注射后破裂的顶盖AVM的正位和侧位血管造影（箭头=早期引流静脉）。E， GKRS治疗后121周的MRI显示TOF（F和G）中持续存在的右额AVM畸形巢（圆形），但在ASL中仅可见右侧正中AVM和左额动静脉瘘（圆形）。H， DSA证实右侧颈内动脉注射后右侧额部引流静脉早期充盈（箭头），ASL未见。这是唯一一例假阴性的ASL。然而，MRI方案的总体结果为真阳性。ASL，动脉自旋标记；AVM，动静脉畸形；GKRS，伽玛刀放射外科
讨论：
对一种标准化MRI方案的评价
在本研究中，评估GKRS治疗后50例AVM畸形巢闭塞的标准化MRI方案的NPV均为100%。因此，在所有根据MRI评估为闭塞的病例中，DSA证实闭塞。此外，整个协议的观察员间协议非常好。由于放射科医生的放射影像检查结果可能不同，因此观察者之间的一致对于再现性至关重要。在所有单个序列中，ASL具有最高的观察者间一致性。这些发现与其他人的研究结果相吻合，他们报告了TOF的良好观察者间一致性和ASL的良好一致性。当通过MRI评估GKRS治疗后AVM的畸形巢闭塞状态时，最重要的参数是对残余畸形巢的敏感性。残留畸形巢在MRI上无法识别，导致假阴性结果，这意味着患者仍有出血的风险。在该研究的50例前瞻性评估病例中，没有假阴性结果。相反，畸形巢闭塞的4例在MRI上被评为开放的，导致假阳性结果。然而，这些患者没有出血的风险，因此这些发现的相关性不如假阴性。在过去，MRI作为评估GKRS治疗后畸形巢闭塞的方法已经被其他人评估，他们报告畸形巢<1 cm的情况下缺乏可视性。此外，根据Lee等，MRI检测GKRS后残余AVM畸形巢的敏感性在76.7%至84.9%之间。然而，这些研究没有使用ASL或TWIST序列。
美国ASL的作用
在我们的研究中，ASL序列是评估畸形巢闭塞最敏感的。在3例AVM畸形巢未闭的病例中，ASL是唯一显示持续AVM分流的MRI序列。虽然ASL灌注不能提供高的结构分辨率，但它可以有效地显示AV分流。因此，它用于评估GKRS治疗后AVM畸形巢闭塞程度似乎是显而易见的。Heit等在一项包括15例使用ASL的患者的回顾性研究中报告了SRS治疗后ASL残留畸形巢检测的100%敏感性和95%特异性。Kodera等的一项前瞻性研究，在7例小队列患者中使用ASL成像确定了SRS治疗后所有AVM畸形巢残留病例。因此，ASL被认为是评估SRS治疗后畸形巢闭塞的一种很有前景的方法。
在我们的研究进行期间，另外两项研究前瞻性地评估了ASL成像与DSA相比，在GKRS治疗后检测持续性AVM畸形巢的敏感性和特异性：Roja –Villabona等报道了30例患者的MRI方案（包括ASL MRA和CE时间分辨MRA）的100%敏感性和100%特异性。此外，Leclerc等在28例患者中发现ASL/TOF与常规MRI序列相比具有优越性。检测残余畸形巢的敏感性和特异性分别为85%和100%，而常规CE序列的灵敏度和特异性分别为55%和100%。必须提到的是，在后一项研究中，观察者对动静脉畸形的位置是不知情的，因此，在ASL成像中容易忽略微小的信号改变。与此方法相反，Rojas-Villabona等进行的研究以及我们的研究中的观察者可以获得预先存在的图像来模拟传统的临床随访场景。这种方法上的差异可能是Leclerc等研究中敏感性降低的原因。
值得注意的是，与我们的研究类似，Leclerc等使用ASL灌注成像，而Roja – Villabona等使用ASL血管造影。Leclerc等和Rojas-Villabona等的令人鼓舞的结果可以在我们的研究中得到证实，这是迄今为止最大的研究，包括50例AVM病例。在我们的研究中，只有1例AV分流未被ASL检测到。原因尚不清楚；然而，可能的机制可能包括先前用Onyx栓塞治疗，以及与对侧颅底AV瘘共存，和后颅窝AVM共存（The reason remains unclear; however, possible mechanisms may include prior treatment by embolization with onyx and coexistence of a contralateral pial AV-fistula, as well as an AVM in the posterior fossa.）。
局限性
虽然这是第一个比较50例AVMs GKRS治疗后MRI与DSA的前瞻性研究，但病例数仍然有限。因此，结果必须通过更大的序列来验证，最好采用多中心方法。尽管观察者之间非常一致，但不同观察者对MRI图像的解释可能会有所不同，或者可能取决于经验和能力。实施和评估DSA的神经外科医生没有对MRI结果视而不见，因为DSA是参考标准。
结论：
MRI评价畸形血管巢闭塞包括ASL对残留畸形血管巢检测高度敏感，对接受放射外科治疗颅脑动静脉畸形患者具有替代有创DSA检查的潜力。
包括ASL在内的全面MRI方案对残余AVM畸形血管巢的检测敏感性达到100%。因此，由训练有素的神经放射科医生对畸形血管巢闭塞进行标准化的MRI评估，可能会取代因颅内AVM而接受GKRS的患者的侵袭性DSA检查。