《Journal of Vascular Surgery》:Anatomic Feasibility of Off-the-Shelf FEVAR Devices: An Anatomic Study
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目的:开窗式腔内动脉瘤修复术(FEVAR)可用于治疗累及内脏分支的复杂主动脉瘤,但受限于患者特异性的解剖学变异。现货型(OTS)器械有望缩短制造周期,但其可行性取决于不同人群间的解剖兼容性。设计:该回顾性解剖学研究分析了一个大型多中心数据集,评估标准化OTS开
目的:开窗式腔内动脉瘤修复术(FEVAR)可用于治疗累及内脏分支的复杂主动脉瘤,但受限于患者特异性的解剖学变异。现货型(OTS)器械有望缩短制造周期,但其可行性取决于不同人群间的解剖兼容性。设计:该回顾性解剖学研究分析了一个大型多中心数据集,评估标准化OTS开窗支架配置用于肾旁及肾周腹主动脉瘤(AAA)的解剖可行性。方法:研究人员回顾性分析了2018年1月至2023年12月期间接受FEVAR评估的8,238例患者的计算机断层扫描血管造影(CTA)数据。测量指标包括腹腔干(CA)、肠系膜上动脉(SMA)、左肾动脉(LRA)和右肾动脉(RRA)的开口距离及其相对于CA的分支角度。采用贪婪集合覆盖算法确定实现开窗目标血管对准(FTVA)所需的最少OTS配置数量。研究评估了累积覆盖率及按主动脉直径分层的聚类情况。所有分析均为探索性和描述性的。结果:SMA、LRA和RRA的解剖数据有效率分别为57.1%、96.1%和96.8%。CA作为所有分析的参考点。8种配置可覆盖81.9%的SMA、49.7%的LRA和52.9%的RRA解剖形态。SMA覆盖率在16种设计时超过90%,而每侧肾动脉均需约20种配置方可达到80%覆盖率。未发现血管起源随主动脉直径(中位数28 mm;四分位距26–30.5 mm)呈聚类分布。对于三血管组合,前100种配置的覆盖率低于70%;四血管组合则低于25%。结论:标准化双开窗OTS平台(涵盖CA与SMA)对大多数患者具有解剖可行性,而肾动脉变异限制了多血管标准化;联合肾动脉分支的双开窗器械或可完全规避上述限制。
腹主动脉瘤作为重大全球公共卫生负担,其中肾旁/肾周腹主动脉瘤(JAAs/PAAs)及胸腹主动脉瘤(TAAAs)破裂风险极高,未经治疗者死亡率超过80%。传统开放手术虽有效,但围术期并发症显著,包括恢复延迟、肾功能衰竭及脊髓缺血,尤其对合并症较多的高龄患者影响更甚。腔内动脉瘤修复术(EVAR)革新了肾下腹主动脉瘤的治疗,围术期风险更低、恢复更快;然而,涉及肠系膜上动脉(SMA)、腹腔干(CA)及肾动脉(左肾动脉 [LRA]、右肾动脉 [RRA])等内脏动脉的复杂动脉瘤,需要开窗式EVAR(FEVAR)或分支式EVAR(BEVAR)等先进技术,通过移植物上的开窗或分支保留内脏血管血流。
尽管FEVAR和BEVAR技术已获进展,但主动脉解剖的高度变异性仍是关键挑战。患者特异性解剖特征——包括血管起源距离、分支角度及主动脉迂曲度——要求高度定制化的器械。当前患者特异性移植物的制造需术前CTA规划及4–8周制作周期,造成治疗延迟。OTS解决方案采用预设开窗/分支位置,有望加速手术部署,但其成功依赖于解剖兼容性。现有研究显示OTS开窗器械适用性仅约60%,凸显了数据驱动优化以最大化覆盖率、减少定制需求的必要性。在欧洲,尚无CE标记的OTS开窗器械上市。
解剖差异不仅增加器械对准难度,还提升了内漏、靶血管闭塞或终末器官灌注不良的风险。经济因素同样严峻:定制移植物单例手术成本达20,000–40,000美元,对老龄化社会中的医疗系统构成沉重负担。近十年来,医师改良移植物(PMEGs)已用于复杂解剖以避免FEVAR的漫长等待时间,其疗效已获反复验证,但关于改良移植物结构耐久性及靶血管通畅率的长期结果仍较缺乏。
该研究由维也纳市Klinik Ottakring血管与腔内外科Hofmann等研究人员开展,发表于《Journal of Vascular Surgery》,旨在利用大型多中心数据集评估标准化OTS开窗支架配置用于JAAs/PAAs的解剖可行性,为OTS器械设计提供数据支撑。研究人员采用的主要关键技术方法包括:基于Terumo Aortic提供的完全匿名化CTA回顾性数据队列(8,238例2018年1月至2023年12月期间评估FEVAR的JAAs/PAAs患者);以CA为原点构建圆柱坐标系,测量SMA、LRA、RRA的极坐标距离与角度及肾上主动脉直径;运用贪婪集合覆盖算法(greedy set-cover algorithm),在±2 mm距离及±10°角度容差内识别最大化FTVA的最少OTS配置;通过欧氏距离和最短弧角距离预计算邻接列表,迭代选取覆盖最多患者的配置直至饱和或达100种配置;进行多血管联合分析(SMA-LRA、SMA-RRA、LRA-RRA、SMA-LRA-RRA组合);开展敏感性分析采用±4 mm及±15°放宽容差;运用K-means与层次聚类(8个聚类)与贪婪算法结果对比;采用matplotlib绘制散点图及六边形密度图(gridsize=30)可视化分布。
研究结果部分按以下小标题展开:
**描述性分析**:在8,238例患者中,SMA、LRA、RRA的解剖位置信息有效率分别为84.5%、96.1%和96.8%。三者联合信息占81.7%,SMA与LRA联合占82.7%,SMA与RRA联合占83.3%,LRA与RRA联合占94.9%。SMA距CA中位距离14 mm(四分位距11.5–18.0 mm),中位角度6°(四分位距0–14°);LRA中位距离30.5 mm(25.0–37.0 mm),中位角度87°(73–99°);RRA中位距离28.0 mm(23.0–35.0 mm),中位角度-64°(-75°至-52°)。LRA和RRA位置变异度高于SMA。
**双血管对准**:以CA开窗为参考点,前8种配置分别实现SMA的81.9% FTVA、LRA的49.7% FTVA和RRA的52.9% FTVA。SMA的FTVA曲线在4种和9种配置处出现拐点,16种配置时超过90%;而LRA和RRA的FTVA曲线呈渐进上升,分别需20种和19种配置方可达80%覆盖率。作为对比的8聚类分析未优于贪婪算法。放宽容差至±4 mm和±15°的敏感性分析显示,前8种配置对SMA、LRA、RRA的FTVA分别提升至94.9%、77.9%和79.0%。
**腹腔干上主动脉直径**:研究人群中位直径28 mm(四分位距26–30.5 mm)。约25%同时具有SMA位置和直径数据的患者中,78.6%直径介于25–33 mm;此范围内前8种SMA配置的FTVA为83.0%,占所有记录直径及SMA位置患者的64.8%。SMA水平中位直径24 mm(22–27 mm)。未发现血管位置随主动脉直径聚类的证据,表明血管位置基本独立于近端主动脉大小。
**多血管FTVA**:双血管组合分析显示,前100种配置未能使任何双血管组合达到70% FTVA。三血管组合时,前100种配置覆盖率低于25%。即便是放宽容差后的敏感性分析,前20种配置仍未能使任何双血管组合达到80% FTVA,前100种配置仅使三血管组合达到约65% FTVA,表明内脏动脉位置存在高度变异性和异质性。
讨论部分,研究人员首先确认CA与SMA的双开窗OTS平台具有解剖可行性,而肾动脉变异限制了三窗及以上OTS器械的发展。针对这一矛盾,研究人员提出混合策略:以标准化CA-SMA双开窗作为稳定、快速部署的平台用于急诊、亚急诊甚至择期手术,肾动脉则通过PMEGs的台上开窗技术或原位激光开窗实现个体化对准,避免定制制造的时间延迟。在最危急病例中,暂时性或永久性肾缺血可作为挽救生命的权宜选择,肾替代治疗作为补救措施。另一种潜在方案是将向下朝向的肾动脉内分支(inner branches)整合入该平台,因分支较开窗对轴向和旋转对准精度的依赖更低,或许能更好适应肾动脉位置变异。研究人员同时指出,PMEGs作为现有解决方案,任何新型OTS器械需证明其优于PMEGs方可广泛推广。
研究人员进一步回顾了现有OTS器械的临床证据:Cook Zenith t-Branch用于紧急肾旁/肾周动脉瘤的多中心分析显示技术成功率92%;系统综述显示t-Branch、E-nside和TAMBE等系统在大于1,100例患者中技术成功率64%–100%,再干预主要驱动因素为内漏和内脏分支闭塞。理论适用性分析显示t-通货为39%–88%,E-nside为43%–75%,TAMBE为33%–94%。然而这些器械主要针对TAAAs设计,用于JAAs/PAAs存在挑战;例如E-nside要求内脏水平主动脉腔径≥24 mm,而本数据集约50%患者低于此阈值。近期单开窗OTS器械(预制SMA开窗)已显示可实现急诊快速修复;激光开窗EVAR(LFEVAR)技术成功率97%,30天死亡率4.5%,靶血管两年通畅率超90%;自动化激光改良移植物(ALMEG)系统结合术前影像规划与机器人激光切割,有望减少操作者变异。这些进展共同表明,下一代器械需在机械完整性、精准度和操作效率间取得平衡。
该研究的局限性包括:回顾性匿名CTA数据可能存在选择偏倚(成像质量、采集协议、器械适用性纳入标准);并非所有患者血管数据完整,成对删除可能影响分布;固定容差阈值(±2 mm、±10°)虽为当前FEVAR设计所用,但可能未完全涵盖术中变异;未纳入靶血管通畅率、内漏率或长期器械稳定性等临床结局;数据集主要反映单一制造商的人群和测量惯例,外推性受限。
**研究结论**:综上所述,该研究发现下一代OTS双开窗支架平台(标准化CA和SMA开窗)具有解剖可行性,并可辅以模块化配置应对解剖变异。该概念的另一种潜在完全OTS迭代方案是将CA-SMA双开窗与肾动脉分支相结合。然而,本分析也凸显了完全OTS FEVAR策略的固有限制,尤其是肾动脉整合方面,提示当前解剖学约束可能阻碍普遍适用解决方案的实现,尚待进一步技术进步。