JNIS中文版｜于加省教授導讀：人工智能動(dòng)脈瘤測量工具發(fā)現在保守治療期間，破裂的所有動(dòng)脈瘤均有生長(cháng)

《JNIS（中文版）》是神經(jīng)介入專(zhuān)科影響力最高的國際期刊Journal of NeuroInterventional Surgery 《JNIS》（IF 8.572）的官方中文期刊，由中國醫師協(xié)會(huì )神經(jīng)介入專(zhuān)業(yè)委員會(huì )（CFITN）吉印通新媒體平臺「卒中視界」與《JNIS》出版方BMJ中國版權合作，于20*9年4月正式發(fā)布。旨在以中文語(yǔ)言為我國神經(jīng)介入領(lǐng)域醫務(wù)工作者提供JNIS原版學(xué)術(shù)進(jìn)展，并將更多國內優(yōu)秀神經(jīng)介入成果介紹給國際學(xué)界。打開(kāi)一扇窗，架起一座橋。中文版編委會(huì )由*7*名國內頂級醫學(xué)專(zhuān)家組成，每期《JNIS（中文版）》內容由編委精選和精譯，并結合專(zhuān)家個(gè)人經(jīng)驗撰寫(xiě)專(zhuān)家評論以饗同道。

本期譯者：曾浪

本期點(diǎn)評人：于加省教授

檢測破裂高風(fēng)險的動(dòng)脈瘤對于管理決策至關(guān)重要。既往研究已充分證實(shí)，動(dòng)脈瘤的形態(tài)可能存在動(dòng)態(tài)變化，其大小和形狀甚至會(huì )隨著(zhù)每個(gè)心動(dòng)周期發(fā)生變化。然而，現有的大型前瞻性動(dòng)脈瘤風(fēng)險研究往往忽視了這一特點(diǎn)，且人工測量具有挑戰性并存在較大誤差。這項研究使用人工智能（AI）進(jìn)行動(dòng)脈瘤參數測量，得到在保守治療期間破裂的所有動(dòng)脈瘤都在生長(cháng)的結論。作者提出所有或絕大多數破裂的動(dòng)脈瘤實(shí)際上都存在增大的可能，對于動(dòng)脈瘤治療中心，使用動(dòng)脈瘤體積AI測量工具進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測可能會(huì )顯著(zhù)提高動(dòng)脈瘤增大的檢測靈敏度。

背景介紹

腦動(dòng)脈瘤破裂有著(zhù)高發(fā)病率和死亡率。檢測破裂高風(fēng)險的動(dòng)脈瘤對于管理決策至關(guān)重要。傳統觀(guān)點(diǎn)認為破裂風(fēng)險與動(dòng)脈瘤尺寸相關(guān)。然而，現有的大型前瞻性動(dòng)脈瘤風(fēng)險研究往往忽視了動(dòng)脈瘤在形態(tài)學(xué)上是動(dòng)態(tài)的這一特點(diǎn)，且人工測量具有挑戰性并存在較大誤差（圖*）。

目的

在一個(gè)包含超過(guò)5000個(gè)動(dòng)脈瘤患者的數據庫中回顧性檢查破裂前至少進(jìn)行了兩次血管成像的動(dòng)脈瘤，使用AI動(dòng)脈瘤測量工具分析，評估其可能無(wú)法通過(guò)手動(dòng)線(xiàn)性測量和/或人眼檢測到的變化。

圖*. 血管造影容積采集（A）右側后交通動(dòng)脈瘤。多個(gè)分葉形成了復雜的曲面頸部形狀，使得動(dòng)脈瘤幾乎不可能用一個(gè)線(xiàn)性甚至三個(gè)線(xiàn)性測量值來(lái)準確描述。（B）右眼動(dòng)脈瘤，具有顯性和非顯性葉。單次線(xiàn)性測量可能排除較小的子囊，三維測量無(wú)法準確捕捉病變的大小。（C）左側供血的前交通動(dòng)脈瘤。線(xiàn)性測量無(wú)法捕捉到病變的大小。（D）一個(gè)真正的雙葉前交通動(dòng)脈瘤。什么樣的頭尾尺寸能準確地捕捉到病變的大??？此外，病變基底部下方的一個(gè)小的子囊使測量變得復雜。

研究方法

該研究在一個(gè)動(dòng)脈瘤患者數超過(guò)5000例的前瞻性研究數據庫中，查找出就診時(shí)未破裂、在院或隨訪(fǎng)過(guò)程中出現破裂，且在破裂前至少進(jìn)行兩次血管影像學(xué)檢查的動(dòng)脈瘤患者納入隊列。所有患者都在多學(xué)科神經(jīng)血管會(huì )議吉印通行裁定和分析，所有影像讀取均由血管神經(jīng)外科醫生和神經(jīng)放射學(xué)專(zhuān)家完成。

來(lái)自受試者的所有計算機斷層掃描血管成像（CTA）和磁共振血管成像（MRA）圖像均由Rapid Aneurysm軟件進(jìn)行回顧性分析，并做定性和定量處理：采集每個(gè)病例的CTA和MRA圖像數據并上傳到Rapid Aneurysm門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，用于血管重建并將影像轉化成血管網(wǎng)絡(luò )的*D表面模型。血管重建過(guò)程由經(jīng)過(guò)培訓的Rapid人員使用基于閾值的半自動(dòng)圖像分割技術(shù)進(jìn)行。Rapid Aneurysm使用統計形狀模型自動(dòng)檢測*D表面模型化的動(dòng)脈瘤。然后為每個(gè)動(dòng)脈瘤自動(dòng)計算測量形狀、大小和載瘤動(dòng)脈參數。根據**0個(gè)具有代表性的直徑大于*.0mm的不同部位動(dòng)脈瘤的訓練集確定邊界值，將計算出的參數與一組固定邊界值進(jìn)行比較，以過(guò)濾誤報。

結果

最終有五名受試者被納入研究，平均年齡為*2.2歲，彼此有不同的病史和藥物治療史。在形態(tài)學(xué)上，4個(gè)UIA呈囊狀、*個(gè)呈梭形，在Rapid Aneurysm軟件處理之前，其中*個(gè)動(dòng)脈瘤已檢測到生長(cháng)。這些患者被建議接受治療，但他們拒絕了。根據神經(jīng)放射學(xué)家的詳細測量和神經(jīng)血管會(huì )議上的裁定，其中2個(gè)動(dòng)脈瘤被認為大小沒(méi)有變化。首次和破裂前最后一次影像學(xué)檢查之間的間隔平均為*.7*年（0.98年-**.4*年）（在線(xiàn)補充表*）。

在線(xiàn)補充表*：受試者基線(xiàn)資料和檢查間隔時(shí)間。

軟件分析表明，5個(gè)UIA在破裂前的最大尺寸、體積和表面積均有所增長(cháng)（圖*A-C）?；€(xiàn)時(shí)UIA的最大尺寸為4.8mm-**.8mm，平均最大尺寸為9.5mm。所有病例的動(dòng)脈瘤最大尺寸均有所增加，從首次掃描到最后一次掃描增加了*.82%-**.*%（圖2A）。所有病例的動(dòng)脈瘤體積均有所增加，從首次掃描到最后一次掃描增加了5.9%-*85.5%（圖2B）。最后，所有病例的動(dòng)脈瘤表面積均有所增加，從首次掃描到最后一次掃描增加了*.27%-*75.8%（圖2C）。受試者*（囊狀動(dòng)脈瘤）和受試者4（梭形動(dòng)脈瘤）的Rapid Aneurysm輸出影像經(jīng)過(guò)疊加處理后直觀(guān)地展示了動(dòng)脈瘤的生長(cháng)（圖*B、D）。除了疊加圖像，Rapid aneurysm還并排顯示了UIA的圖像對比以及相應的定量測量值（圖*A、C）。受試者*的CTA矢狀位MIP（圖4A、B）展示了手動(dòng)線(xiàn)性測量在檢測動(dòng)脈瘤變化時(shí)的挑戰。Rapid Aneurysm *D圖像（圖4C、D）和疊加圖（圖4E）顯示動(dòng)脈瘤體積增加了近*%。

圖2.動(dòng)脈瘤的最大尺寸、體積和表面積隨時(shí)間變化。五名UIA受試者接受了多次掃描，使用Rapid Aneurysm軟件隨時(shí)間監測 UIA。（A）動(dòng)脈瘤最大尺寸（mm）在首次和最后一次掃描之間逐漸增加*.82%-**.*%。（B）動(dòng)脈瘤體積（mm * ）在首次和最后一次掃描之間逐漸增加5.9%-*85.5%。（C）動(dòng)脈瘤表面積（mm 2 ）在首次和最后一次掃描之間逐漸增加*.27%-*75.8%。UIA：未破裂顱內動(dòng)脈瘤。

圖*.Rapid Aneurysm輸出比較。受試者*（A/B）和受試者4（C/D）的Rapid Aneurysm輸出影像。A和C中并排顯示了 UIA 的首次掃描（左）與最后一次掃描（右）的平面輔助影像。B和D顯示的是首次和最后一次掃描的重疊影像，表明動(dòng)脈瘤生長(cháng)。UIA：未破裂顱內動(dòng)脈瘤。

圖4.受試者*初次檢查（A）和*年后（B）的CTA矢狀位MIP。這些圖像位于幾乎相同的截面平面中。然而，盡管體積發(fā)生了5.9%的變化，但線(xiàn)性尺寸沒(méi)有明顯變化。（C, D）未破裂顱內動(dòng)脈瘤的首次掃描（左）與最后一次掃描（右）圖像。（E）此平面的不同顯示重疊的首次和最后一次掃描，說(shuō)明動(dòng)脈瘤生長(cháng)。

結論

本研究發(fā)現，在保守治療期間破裂的動(dòng)脈瘤都表現出生長(cháng)，其中只有一部分可以被人工測量檢測到；對動(dòng)脈瘤生長(cháng)缺乏敏感性。AI輔助的動(dòng)脈瘤體積和表面積檢測工具代表了動(dòng)脈瘤大小和生長(cháng)的測量技術(shù)革命。有充分的理由相信，單純動(dòng)脈瘤測量的方法會(huì )導致測量不準確、對生長(cháng)缺乏敏感性以及缺乏特異性/通用性。未來(lái)的研究應使用AI工具對大樣本病例進(jìn)行動(dòng)脈瘤測量和前瞻性研究。

專(zhuān)家點(diǎn)評

腦動(dòng)脈瘤破裂有著(zhù)較高死殘率，因此檢測破裂高風(fēng)險的動(dòng)脈瘤對于管理決策至關(guān)重要。普遍認為動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險與其尺寸相關(guān)，然而人工測量動(dòng)脈瘤參數具有難度并存在較大誤差。該研究中作者證實(shí)AI輔助下的體積測量對大小變化更敏感，且使用人工智能 （AI） 測量工具來(lái)研究保守期間破裂的動(dòng)脈瘤參數，發(fā)現在保守治療期間破裂的動(dòng)脈瘤均有生長(cháng)。這一發(fā)現對指導臨床實(shí)踐具有重要啟示。另外，作者提出了這樣一種可能性，即以前認為會(huì )增加動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險的因素實(shí)際上會(huì )增加擴大的風(fēng)險，而擴大又會(huì )增加破裂的風(fēng)險，動(dòng)脈瘤破裂起著(zhù)類(lèi)似于混雜因素的作用。

研究的一個(gè)缺陷顯然是樣本量的不足，且受試者之間的檢查資料類(lèi)型和掃描技術(shù)的不一致。盡管如此，這里的結果并不是要提供明確的答案，而是為神經(jīng)血管學(xué)科提出重要可能——使用AI技術(shù)支持的工具來(lái)執行以前不可能進(jìn)行的研究。另一個(gè)潛在局限性是沒(méi)有UIA病例作為對照，該分析中使用的數據庫是治療數據庫，因此無(wú)法獲得未破裂、未治療動(dòng)脈瘤的長(cháng)期數據?？赡苄枰罅繉φ諛颖静拍芙⒖煽康脑鲩L(cháng)率-破裂風(fēng)險關(guān)系，且研究需要多中心協(xié)作。

專(zhuān)家簡(jiǎn)介

JNIS中文版編委

于加省

醫學(xué)博士、主任醫師、副教授、博士生導師，華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院附屬同濟醫院神經(jīng)外科一病區主任兼神經(jīng)外科副主任。學(xué)會(huì )任職：湖北省卒中學(xué)會(huì )副會(huì )長(cháng)、湖北省卒中學(xué)會(huì )神經(jīng)外科分會(huì )主任委員、湖北省醫師協(xié)會(huì )神經(jīng)介入分會(huì )主任委員、中國卒中學(xué)會(huì )神經(jīng)介入分會(huì )第一屆青年委員會(huì )副主任委員、中國研究型醫院學(xué)會(huì )神經(jīng)微侵襲治療專(zhuān)業(yè)委員會(huì )常務(wù)委員、中國卒中學(xué)會(huì )復合介入神經(jīng)外科分會(huì )第一屆委員會(huì )常務(wù)委員、中國醫師協(xié)會(huì )神經(jīng)介入專(zhuān)業(yè)委員會(huì )第一屆委員會(huì )委員、中國抗衰老促進(jìn)會(huì )神經(jīng)系統疾病專(zhuān)業(yè)委員會(huì )委員、《吉印通實(shí)驗外科雜志》審稿專(zhuān)家、《神經(jīng)損傷與功能重建》審稿專(zhuān)家、《中國微侵襲神經(jīng)外科雜志》審稿專(zhuān)家。

翻譯者簡(jiǎn)介

曾浪

華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院附屬同濟醫院神經(jīng)外科博士在讀。

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