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Hemodynamic and Anatomical Factors in Arteriovenous Malformation Clinical Presentation: 45 Case Studies

Published online by Cambridge University Press:  08 November 2021

Alan Chalil*
Affiliation:
Department of Clinical Neurological Sciences, Western University, London, Ontario, Canada
Eduardo F. Raupp
Affiliation:
Interventional Neuroradiology, Santa Casa, Porto Alegre, Brazil
Gary R. Duckwiler
Affiliation:
Department of Radiological Sciences, Ronald Reagan UCLA Medical Center SMH, Los Angeles, California, USA
Fernando Viñuela
Affiliation:
Department of Radiological Sciences, Ronald Reagan UCLA Medical Center SMH, Los Angeles, California, USA
Stephen P. Lownie
Affiliation:
Department of Clinical Neurological Sciences, Western University, London, Ontario, Canada Division of Neurosurgery, Department of Surgery, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada
*
Corresponding author: Alan Chalil, Department of Clinical Neurological Sciences, University Hospital, 339 Windermere Rd, London, ON N6A 5A5, Canada. E-mail: alanchalil@gmail.com, alan.chalil@lhsc.on.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Background:

Hemodynamic factors have been implicated in hemorrhage from cerebral arteriovenous malformations (AVMs). The goal of this endovascular study is to analyze the hemodynamic variability in AVM feeders in a balanced group of ruptured and unruptured AVMs of various sizes and at both superficial and deep locations.

Methods:

We monitored feeder artery pressure (FP) using microcatheters in 45 patients with AVMs (16 with hemorrhage, 29 without) during superselective angiography and AVM embolization.

Results:

Mean FP was 49 mm Hg. Significant determinants of FP were the systemic pressure (p < 0.001), AVM size (p = 0.03), and the distance of the microcatheter tip from the Circle of Willis (p = 0.06), but not the presence of hemorrhage, patient age, or feeder artery diameter. The FP in ruptured AVMs was 7 mm Hg higher than in unruptured ones (53.8 mm Hg vs. 47.1 mm Hg, p = 0.032). The presence or absence of venous outflow stenosis and the position of the AVM nidus (superficial or deep to the cortical surface) were important anatomical predictors of AVM presentation.

Conclusion:

The pressure in the feeding artery supplying an AVM is the result of factors which include the systemic arterial pressure, the size of the AVM nidus, and the distance of the AVM from the Circle of Willis. The correlation between these variables makes it difficult to study the risk of hemorrhage as a function of a single factor, which may account for the variation in the conclusions of previous studies.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Facteurs hémodynamiques et anatomiques liés à des malformations artério-veineuses observées cliniquement : 45 études de cas.

Contexte :

On estime que des facteurs hémodynamiques peuvent être impliqués dans des cas d’hémorragie attribuables à des malformations artério-veineuses (MAV) cérébrales. L’objectif de cette étude endovasculaire est donc d’analyser la variabilité hémodynamique des artères nourricières en lien avec des MAV. Pour ce faire, nous avons compté sur un échantillon également réparti de MAV rompues et non rompues, de tailles diverses et situées à la fois en surface et en profondeur.

Méthodes :

Au moyen de micro-cathéters, nous avons surveillé la pression des artères nourricières (PAN) de 45 patients donnant à voir des MAV (16 avec hémorragies, 29 sans hémorragies) pendant des examens d’angiographie supersélectifs et lors de l’embolisation de ces MAV.

Résultats :

La PAN moyenne était de 49 mm Hg. Les déterminants significatifs de cette PAN ont été la pression systémique (p < 0,001), la taille des MAV (p = 0,03), la distance entre l’extrémité du micro-cathéter et le cercle de Willis (p = 0,06) mais pas la présence d’une hémorragie, l’âge des patients ou le diamètre des artères nourricières. La PAN dans des cas de MAV rompues s’est avérée plus élevée de 7 mm Hg que dans des cas de MAV non rompues (53,8 mm Hg contre 47,1 mm Hg ; p = 0,032). À noter que la présence ou l’absence d’une sténose affectant le débit sanguin de même que la position du foyer (nidus) de la MAV (superficielle ou profonde par rapport à la surface corticale) sont apparues comme des facteurs anatomiques prédictifs importants d’une MAV.

Conclusion :

La PAN d’une MAV est donc le résultat de facteurs tels que la pression artérielle systémique, la taille du foyer des MAV et la distance entre les MAV et le cercle de Willis. La corrélation entre ces facteurs rend difficile l’étude des risques d’hémorragie en fonction d’un seul d’entre eux, ce qui peut expliquer la variabilité des conclusions contenues dans des études précédentes.

Information

Type
Original Article
Copyright
© The Author(s), 2021. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Figure 1: Representative microcatheter image. (A) (left). Anteroposterior left internal carotid angiogram, late arterial phase, Towne projection. Left middle cerebral M1 segment ( M) provides arterial blood supply to AVM located at white star (✩) via feeders ( F). Blood flow passes through AVM into three venous drainers ( D). (B) (right). Microcatheter angiogram, identical projection as in (A). Microcatheter tip is located at black star (★). Distance from microcatheter to AVM is indicated by dashed line. Distance from microcatheter tip to Circle of Willis is indicated by solid line extending to proximal M1.

Figure 1

Table 1: Gender distribution, laterality of the AVM nidus, presence of aneurysm, position of nidus, and nature of venous drainage in all patients and in patients with and without hemorrhage

Figure 2

Table 2: Patient age, AVM size, feeder diameter, catheter distances, and hemodynamic data in all patients and in patients with/without hemorrhage

Figure 3

Figure 2: Arteriovenous malformations feeder artery pressure (FP) vs. size.

Figure 4

Figure 3: Arteriovenous malformations presenting with hemorrhage: Feeder pressure vs. AVM size.

Figure 5

Figure 4: Arteriovenous malformations presenting with no hemorrhage: Feeder pressure vs. AVM size.

Figure 6

Table 3: Results of unadjusted and multivariable (adjusted) linear regressions, predicting feeder artery mean pressure

Figure 7

Table 4: Hemodynamic data obtained from previous studies of cerebral AVMs

Figure 8

Table 5: Literature review of similar studies correlating AVM hemodynamics and clinical presentation