摘要：作为一种侵入性较小的方法，血管内方法已被用于脑动脉瘤的直接手术治疗。随着成像技术、设备、治疗技能和围手术期管理的快速且革命性的改进，血管内治疗的成功率逐年提高。特别是对于手术难度较大的动脉瘤（如大型动脉瘤或类似微小血泡状动脉瘤），血管内治疗备受期待。血流导向器作为突破性设备之一，改善了这些动脉瘤的临床结果。另一个挑战是，机器人技术可能通过允许远程手术解决操作者辐射暴露的问题。本文介绍了近期利用新设备和技术的挑战，并结合我们自身的经验。
引言：最初，血管内栓塞仅被视为夹闭治疗脑动脉瘤的替代方案。然而，随着线圈技术的安全性和可靠性的提升，患者开始倾向于选择微创方法并要求进行血管内治疗，从而使得线圈栓塞的使用率逐渐增加。如今，在日本，一半的动脉瘤患者接受线圈栓塞治疗，而在西方国家，这一比例超过70%-80%。这种显著的进步得益于成像技术、设备、治疗技能和围手术期管理的快速且革命性的改进。诸如血流导向器和血流扰动器等不使用线圈的新设备，可能会改变血管内治疗的基本概念。
以下是根据我个人经验和面对复杂动脉瘤时所面临的挑战，对血管内治疗方法演变的介绍和讨论。
二十年间血管内治疗方法的演变
过去20年间，每五年似乎都会出现一次技术发展的巨大变化，带来新的设备和新技术。从2001年至2020年的20年可以分为四个阶段，我针对未破裂动脉瘤的策略包含了每个阶段的关键因素和临床结果。在此期间，我们共治疗了1461例未破裂动脉瘤。
第一阶段（2001-2005年：n = 236）引入了二维或三维形状记忆线圈，以及各种尺寸和软硬度的选择。此阶段引入了球囊辅助技术，但由于球囊导管的刚性和大直径，它们仅适用于特定病例。因此，三分之二的动脉瘤采用单一微导管的简单方法进行治疗。
第二阶段（2006-2010年：n = 339）确立了围手术期抗血小板管理。当时的外科共识是从术前至少一周开始使用双联抗血小板药物，并在术后继续服用数月。这类抗血小板药物有助于减少围手术期缺血性并发症。在此阶段，开发并改进了配备三维数字减影血管造影（3D-DSA）和路径图技术的双平面血管造影机，提升了我们对血管结构的理解。球囊颈成形技术得到普及，其中一半的动脉瘤通过球囊辅助线圈栓塞完成治疗。
第三阶段（2010-2014年：n = 433）首次在日本开发了双导管技术，并被用于涉及分支的复杂动脉瘤治疗中。颈桥支架扩大了非常宽颈动脉瘤的适应症，其中一半适合球囊辅助栓塞的病例转而采用支架辅助线圈栓塞。
第四阶段也是最近阶段（2015-2020年：n = 453），血流导向支架的引入带来了突破。血流导向器应用于颈动脉中的大型动脉瘤，并取得了良好的临床和血管造影效果。内部闭塞和简单线圈栓塞的数量显著减少。我们对动脉瘤技术和方法的各种历史变化如图1所示。
关于治疗动脉瘤的位置，后循环动脉瘤在第一阶段占39%，但其比例随着时间逐渐下降，到第四阶段降至16%。这一变化是由于后期前循环动脉瘤栓塞适应症扩大的结果。并发症的发生率也随这些阶段下降（图2）。总并发症率从第一阶段的12%降至第四阶段的2.7%。特别是严重并发症的发生率大幅下降：从第一阶段的5.7%降至第四阶段的0.7%。这一良好的结果主要归功于技术和设备的改进。成像技术的发展，例如高分辨率透视、双平面系统中的清晰路径图、三维重建图像和锥形束计算机断层扫描（CT），提高了我们对精细血管结构的理解，并尽可能安全和精确地进行操作。设备的改进，包括通路导管、微导管、球囊导管、支架、线圈和血流导向器，以及使用这些新设备的新策略，有助于实现复杂动脉瘤的栓塞。
针对大型动脉瘤的挑战
血流导向器（FDs）被引入作为治疗大型脑动脉瘤的替代方案。FDs可以通过将血流从动脉瘤囊中分流出来促进动脉瘤闭塞，随后用密集编织网覆盖开口，保留患病的母动脉。这促进了动脉瘤自然血栓形成和缩小，并通过内腔重建过程使母动脉重塑。体内平衡的重新建立可能有助于获得有利的血管造影和身体状态，并缓解症状（图3）。
与传统的母动脉闭塞和囊状线圈填塞技术相比，使用血流导向器在安全性、有效性和成本方面更有益。特别是对于大型颈动脉海绵窦动脉瘤（CCAs），传统线圈栓塞的效果有限，因为它无法防止复发和减少肿块效应。母动脉的闭塞可能导致颅内灌注障碍，引发缺血性并发症。文献报道显示，包括我们的报告在内，血流导向器在治疗大型CCAs方面显示出有希望的临床和影像学疗效。然而，由于FDs的高金属覆盖率带来的副作用引发了一些问题，例如诱发支架内血栓形成的血栓并发症，导致母动脉或被封闭分支的闭塞。围手术期强有力的抗血小板管理对于预防这种并发症至关重要。另一种延迟并发症是动脉瘤破裂。这是由于部分动脉瘤血栓形成引起的壁剪切应力转移或部分强流入射流造成。特别是具有窄颈的大症状性床突旁动脉瘤伴有较高的延迟破裂风险。尽管尚未建立绝对有效的预防措施，但前置囊状线圈放置和重叠支架现在正作为治疗措施进行尝试，但尚未达成共识。
血泡样动脉瘤的挑战
破裂的血泡样动脉瘤（BBA）是最难进行根治治疗的动脉瘤之一。传统上，建议对颈内动脉背侧（即所谓的腹侧）BBAs采取直接入路的包裹和夹闭或闭塞（带或不带外-内动脉搭桥术）。然而，BBA的壁通常非常薄且脆弱，其形态过于浅薄，难以夹闭，因为这种动脉瘤被认为是在局灶性动脉夹层后形成的。这就是为什么它在手术过程中容易引发灾难性破裂的原因。此外，在成功闭塞后若远端颈动脉出现缓慢回流，则脉络膜前动脉偶尔会发生逆行血栓形成，导致缺血性并发症。
使用球囊或支架辅助线圈栓塞的血管内治疗往往失败，原因在于术中线圈穿透或破裂，以及对动脉瘤再生长的效果较少。理想的治疗策略被认为是覆盖瘤颈而不触碰动脉瘤本身。根据这一理念，引入了诸如血流导向器之类的紧密网格支架（图4）。特别是，重叠的血流导向器比支架辅助线圈栓塞和直接手术方法产生了更好的结果。Shah等人报告称，血管内治疗可能具有更好的安全性，并提供更好的功能结果。Rouchaud还描述了手术解构技术相较于血管内技术具有更高的初始完全闭塞率（77.3%对比33.0%），但围手术期卒中的风险更高（29.1%对比5.0%）。在降低围手术期再出血、脑积水、术后梗死和术后血管痉挛发生率方面，FD明显优于手术治疗。然而，这种针对BBAs的新血管成形选项存在以下两个风险：一是由于没有预加载抗血小板药物而导致的围手术期血栓生成；二是由于程序刚刚完成后血液仍通过网格流入动脉瘤而导致止血效果不确定。为了更安全和适当的治疗，进一步改进设备和技术至关重要。
机器人技术的挑战
机器人技术是最受瞩目的技术创新之一。一些血管内治疗机器人能够执行简单的二维运动，如推动、拉动和扭转导管等设备，而另一些则能够执行复杂的三维常规手术。允许的运动范围极其微小，同时保持稳定性。因此，在不久的将来，机器人技术在血管内手术常规临床实践中的应用可能是可行的。虽然CorPath GRX血管机器人系统（西门子医疗，埃尔兰根，德国）已经在心血管领域被引入并在临床上得到了先进应用，但其在神经血管介入中的应用具有挑战性，因为接入路径通常弯曲且狭窄，并且需要非常温和的操作以确保不会损伤极其脆弱的脑动脉。
同时，在脑栓塞中，应尽快进行再通，因为治疗延误会导致严重的脑梗死。然而，如果执行机械取栓的医生不可用，患者将通过滴注和转运方法被送往另一家卒中中心，或者将呼叫卒中专家。在这种情况下，专家使用远程手术系统进行远程紧急手术可以减少等待或运输时间带来的损失。
由于使用荧光透视，外科医生和工作人员的累积辐射暴露会成为一个问题；因此，能够在单独房间内操作而无需暴露的能力也可以促进医务人员的安全和健康。
此外，该系统在预防病毒传播和医务人员辐射暴露方面显得极具前景。
因此，我们开发了一种具有感官反馈系统功能并能同时控制导管和导丝的新机器人系统。
结构
我们的机器人支持系统设计为闭环系统中的主从结构。外科医生的控制台是主端，导管操纵器是从端。我们的系统有两个独立的从端，分别操纵连接到远程主驱动器的微导管和微导丝，后者配有两根操纵杆。这种设计可用于双手执行神经血管介入中的常规导管插入。从端操纵器具有超过1牛顿的足够输出功率，可准确再现主端干预，无滑动或延迟。在湿式血管模型中成功进行了微导管插入和进入动脉瘤模型的操作，对应于三维处理，而不会对血管或动脉瘤壁施加过度压力。该机器具有独特功能，可通过传感器系统指示卡住的导丝上的阻力反作用力。它通过使用原本开发的插入力测量装置启用传感反馈，该装置检测血管壁上的压力应力，并通过声音音阶向操作员发出警报。该系统有助于防止机器过度动作（图5）。
图5
带有导管、导丝机器人和插入力传感器的从属机器人系统。导管和导丝分别同时操作。它们与插入力测量装置结合在一起。
远程遥感手术
模拟了偏远地区之间的遥感手术。血管造影室中的从属机器人是原始机器，主端设在单独的房间。它们通过本地网络系统使用超文本传输协议（HTTP）通信连接。外科医生通过查看共享血管造影监视器的个人电脑显示器进行操作。从属机器人导管插入并将线圈插入血管造影室中的硅胶血管模型中的动脉瘤（图6）。我们的机器人迅速响应外科医生的操作，并相当准确地响应操纵杆的快速移动。外科医生可以通过听取血管造影室电脑麦克风实时拾取的插入力音调来控制操作，例如停止操作并重新插入设备。
图6
动脉瘤栓塞的远程实验遥感手术。主端（a）的操作，距离血管造影室50米，与从端（b）完全一致。
然而，为了实际临床使用，还需要以下改进和对策。需要加强网络作为应对更高性能传输控制系统延迟的对策。虽然操作者的动作可以在简单模型中很好地重现，但其与快速动作及在急弯血管内的精确对应性难以确定。需要澄清在因硬件故障和传输错误导致手术过程中出现并发症时的责任伦理问题。重要的是，需要进行独立的指定操作培训以操作机器人，并应共享培训时间以在临床实践中部署新型机器人技术。由于远程接触导致患者与其治疗医师之间关系减弱可能会引起沟通问题。
这种新的远程干预方式将帮助专业人士在没有神经血管专家在场的情况下进行神经血管介入。虽然目前从端的动作完全由主刀医生像傀儡一样控制，但未来将装备并由深度学习的人工智能自动控制从端动作。机器人智能不仅有助于进行实际手术，还能在真实外科医生的密切观察下进行自动手术。该系统在预防病毒传播和医务人员辐射暴露方面显得极具前景。它还将使医疗专业人员能够在偏远地区操作并创建普及医疗环境。
结论
血管内方法作为动脉瘤的某种治疗选择的适应症正在增加。对于极其困难的动脉瘤，如血栓性动脉瘤、BBAs和长梭形扩张等，尚未完全实现彻底根治的结果。此外，在使用非线圈方法（即血流导向器或血流扰动器）时，应考虑血管内工具的较高设备成本。进一步改进这些设备和技术是必不可少的，但在没有此类适应症或血管内治疗在临床上被证明效果较差的情况下，应重新评估诸如搭桥闭塞等传统有效治疗方法。
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