基于形態(tài)學(xué)分析的后交通動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分預(yù)測(cè)模型

溫凌字， 陳 曦， 雷 毅， 冷 碩， 趙國(guó)峰， 鄧 鋼

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是造成蛛網(wǎng)膜下腔出血的主要病因，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤中后交通動(dòng)脈瘤占15%～25%［1-2］。有研究表明大量顱內(nèi)動(dòng)脈瘤終身未發(fā)生破裂［3］，而預(yù)防性治療并發(fā)癥引起的致死和致殘率可達(dá)5%［4］。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一直是困擾臨床的難題，目前研究表明其破裂危險(xiǎn)因素除了年齡、性別、高血壓史、糖尿病史外［1，5-6］，基于影像學(xué)分析的形態(tài)學(xué)因素如瘤體大小、形態(tài)規(guī)則與否、載瘤動(dòng)脈情況、入射夾角（IFA，動(dòng)脈瘤瘤高延長(zhǎng)線與近端載瘤動(dòng)脈夾角）、長(zhǎng)寬比（AR）等越來越多地應(yīng)用于破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估［7-10］。本研究旨在通過比較分析顱內(nèi)破裂和未破裂后交通動(dòng)脈瘤3D-DSA形態(tài)學(xué)參數(shù)，構(gòu)建破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分預(yù)測(cè)模型，為顱內(nèi)未破裂后交通動(dòng)脈瘤治療決策提供參考。

1 材料與方法

1.1 病例選擇與收集

收集2012年1月至2017年6月東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院收治的75例后交通動(dòng)脈瘤患者臨床資料（年齡、性別，既往高血壓病史、糖尿病史、腦梗死史、吸煙史等）。所有患者均經(jīng)腦血管造影確診為后交通動(dòng)脈瘤，其中瘤體未破裂28例（28枚，未破裂組），破裂47例（47枚，破裂組）。排除多發(fā)性動(dòng)脈瘤、夾層動(dòng)脈瘤、假性動(dòng)脈瘤、梭形動(dòng)脈瘤、血泡樣動(dòng)脈瘤及其它特殊動(dòng)脈瘤患者。

1.2 圖像采集與形態(tài)學(xué)相關(guān)參數(shù)測(cè)量

采用Philips FD 20型DSA機(jī)采集所有圖像，以相同高壓注射器、造影參數(shù)及對(duì)比劑行全腦血管造影，通過后工作站三維造影和重建數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和測(cè)量。所有操作和測(cè)量均由2位高年資醫(yī)師在三維重建圖像上選取最佳工作角度完成，并取平均值。

根據(jù)造影后三維重建圖像，測(cè)量形態(tài)學(xué)相關(guān)參數(shù)，如動(dòng)脈瘤深度（Hmax，即瘤體內(nèi)兩點(diǎn)間距離最大徑，視為動(dòng)脈瘤大?。?、動(dòng)脈瘤高度（Hp，即瘤頸平面中點(diǎn)至瘤頂最遠(yuǎn)距離）、動(dòng)脈瘤寬度（W，即垂直于動(dòng)脈瘤高度的瘤體最大直徑）、載瘤動(dòng)脈直徑（Dv）、瘤頸寬度（N）、IFA、流出角（OFA）、子囊及規(guī)則與否，見圖1；計(jì)算AR（瘤體垂直高度與瘤頸寬度的比值）、瘤體高度與寬度比（HWR）、AR面積比（動(dòng)脈瘤面積與瘤頸處載瘤動(dòng)脈面積比值）。AR面積比＝（Hp×W）/（Dv×N）［11-12］。

圖1 根據(jù)3D-DSA成像測(cè)量后交通動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)相關(guān)參數(shù)

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0軟件作統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。臨床和影像學(xué)定量資料用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或秩和檢驗(yàn)，定性資料以百分率（%）表示，兩組間比較用卡方檢驗(yàn)。采用多變量logistic回歸分析確定顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素及回歸系數(shù)。以回歸系數(shù)為每項(xiàng)獨(dú)立危險(xiǎn)因素賦值，對(duì)總?cè)≈底魇茉囌咛卣髑€（ROC）分析，獲取ROC下面積和最佳截?cái)嘀怠＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

單因素分析臨床基本資料顯示，破裂組、未破裂組患者年齡、性別、高血壓病史、糖尿病史、腦梗死史、吸煙史等差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表1；單因素分析影像學(xué)參數(shù)顯示，破裂組、未破裂組患者動(dòng)脈瘤 Hmax、Hp、W、IFA、OFA、AR、AR 面積比、HWR、子囊及其規(guī)則與否等差異均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），N、Dv 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表 2。

取單因素分析后有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的因素作多因素 logistic 回歸分析，結(jié)果顯示 Hmax（β＝1.328，OR＝3.773，P＝0.043）、IFA（β＝0.076，OR＝1.079，P＝0.003）、AR（β＝2.086，OR＝8.055，P＝0.049）為獨(dú)立危險(xiǎn)因素，見表3。納入以上3個(gè)因素賦值構(gòu)建動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分預(yù)測(cè)模型，破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分總分（R）＝1.3×（Hmax）＋0.1×（IFA）＋2.1×（AR）。評(píng)分 R 經(jīng)ROC分析顯示ROC下面積為0.982；以R＝19為臨界點(diǎn)，R≥19提示動(dòng)脈瘤破裂，R＜19提示未破裂，其靈敏度為93.6%，特異度為92.9%，見圖2。

表1 兩組患者臨床基本資料比較 n（%）

表2 兩組患者動(dòng)脈瘤形態(tài)參數(shù)單因素分析結(jié)果

圖2 ROC分析動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分R值結(jié)果

3 討論

對(duì)于未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，若能明確其破裂風(fēng)險(xiǎn)可指導(dǎo)后續(xù)治療方案制定?；颊咝詣e、年齡、高血壓史、吸煙史等臨床指標(biāo)均可影響動(dòng)脈瘤發(fā)生與發(fā)展［1-2］。但若能通過影像學(xué)檢查，結(jié)合動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)指標(biāo)，將更加直觀量化其破裂可能。本研究通過回顧性研究分析動(dòng)脈瘤破裂危險(xiǎn)因素并綜合相關(guān)因素構(gòu)建破裂評(píng)分預(yù)測(cè)模型，旨在更加直觀地量化破裂風(fēng)險(xiǎn)值，為后續(xù)臨床治療提供參考。

根據(jù)日本未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤（UCAs）研究［3］，瘤體所在位置與其破裂風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，因?yàn)椴煌课粍?dòng)脈瘤和載瘤動(dòng)脈血流狀態(tài)不同，后交通動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)明顯高于大腦中動(dòng)脈動(dòng)脈瘤。Zheng等［13］研究發(fā)現(xiàn)，破裂動(dòng)脈瘤中后交通動(dòng)脈瘤占38.2%，為動(dòng)脈瘤最好發(fā)部位。本研究主要針對(duì)后交通動(dòng)脈瘤。大樣本研究表明，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤臨床指標(biāo)可預(yù)測(cè)其破裂，女性、高齡、吸煙史和高血壓史等均加大動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)［1，5-6］。 但本研究可能因樣本量較小，破裂與未破裂組患者臨床基本資料差異未見統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1），為此再比較影像學(xué)參數(shù)差異（表2）。

表3 破裂動(dòng)脈瘤多因素logistic回歸分析

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤大小是目前最為公認(rèn)的動(dòng)脈瘤破裂的危險(xiǎn)因素。Grochowski等［14］研究發(fā)現(xiàn)未破裂動(dòng)脈瘤≤10 mm。 van Donkelaar等［15］近期前瞻性研究發(fā)現(xiàn)1 620例動(dòng)脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血患者50%以上破裂動(dòng)脈瘤直徑＜7 mm?！? mm顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是破裂致蛛網(wǎng)膜下腔出血的重要因素，38%破裂動(dòng)脈瘤、73%未破裂動(dòng)脈瘤＜7mm，后交通動(dòng)脈瘤≤7 mm亦有很高的破裂風(fēng)險(xiǎn)［3］。 王鈺等［16］分析 294 枚顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈瘤大小與破裂風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)，3～5 mm、5～10 mm、＞10 mm動(dòng)脈瘤破裂率分別為38.6%、44.4%、50.0%。Al Matter等［17］通過 10 年隨訪觀察發(fā)現(xiàn)破裂動(dòng)脈瘤位置不同，其大小亦不相同。本研究顯示破裂組、未破裂組后交通動(dòng)脈瘤大小分別為（7.23±2.28） mm、（3.97±1.42） mm，未破裂組明顯小于破裂組，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），logistic回歸分析后顯示 β＝1.328，OR＝3.773，P＝0.043，瘤體越大破裂風(fēng)險(xiǎn)越大；根據(jù)β值，Hmax賦值為1.3。

相對(duì)動(dòng)脈瘤大小指標(biāo)，AR值引入可將動(dòng)脈瘤瘤體大小與瘤頸大小同時(shí)納入分析。囊內(nèi)血流狀態(tài)可由瘤頸和瘤體大小共同作用，進(jìn)而改變其穩(wěn)定性。宋劍平等［18］研究發(fā)現(xiàn)，AR值越大，瘤體破裂風(fēng)險(xiǎn)越大，破裂組、未破裂組動(dòng)脈瘤AR值分別為2.1±0.9、1.7±0.6。 Zeng 等［19］研究發(fā)現(xiàn)兔動(dòng)脈瘤 AR 值較大時(shí)瘤腔內(nèi)血流速度相對(duì)較慢，血流渦流時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，處在缺氧狀態(tài)，自由基等有害物質(zhì)無法及時(shí)清除，進(jìn)一步加劇了瘤腔內(nèi)血管內(nèi)皮細(xì)胞損害，促使瘤體破裂。李元輝等［20］回顧性分析180枚顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，其中破裂149枚，破裂、未破裂動(dòng)脈瘤AR值分別為1.76±0.72、1.35±0.48，破裂組AR值大于非破裂組。本研究破裂組、 未破裂組 AR值分別為 2.23±0.69、1.32±0.37（P＜0.001），logistic 回歸分析后 β＝2.086，OR＝8.055，P＝0.049，提示AR值是預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素；根據(jù)β值，AR賦值為2.1。

IFA也是影響顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的因素之一。Baharoglu等［12］研究116枚顱內(nèi)動(dòng)脈瘤發(fā)現(xiàn)IFA影響動(dòng)脈瘤穩(wěn)定狀況，破裂組、未破裂組IFA分別為（124.9±26.5）°、（105.8±18.5）°，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Zheng等［13］在分析破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)特征時(shí)也發(fā)現(xiàn)破裂動(dòng)脈瘤IFA明顯大于未破裂者。Meng等［21］通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析表明，增加IFA導(dǎo)致渦流區(qū)域更加深入動(dòng)脈瘤腔，同時(shí)伴有更高的峰值血流速度及瘤頂處流體動(dòng)能更高。Baharoglu等［22］采用形態(tài)學(xué)及血流動(dòng)力學(xué)分析271枚顱內(nèi)動(dòng)脈瘤，發(fā)現(xiàn)IFA與壁面切應(yīng)力（WSS）呈線性正相關(guān)，IFA越大WSS越大。本研究中破裂組、未破裂組IFA分別為（113.26±22.11）°、（63.75±21.84）°，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與文獻(xiàn)報(bào)道一致；納入logistic回歸分析后 β＝0.076，OR＝1.079，P＝0.003， 提示其是動(dòng)脈瘤破裂的危險(xiǎn)因素，賦值為0.1。

本研究多因素分析75枚動(dòng)脈瘤，根據(jù)OR值大小，明確Hmax、IFA、AR是能有效預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。由這3個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素賦值構(gòu)建動(dòng)脈瘤破裂評(píng)分預(yù)測(cè)模型，R＝1.3×（Hmax）+0.1×（IFA）+2.1×（AR）。R 值越大，破裂風(fēng)險(xiǎn)越大。以 R＝19為臨界點(diǎn)，R≥19提示動(dòng)脈瘤破裂，R＜19提示未破裂，其靈敏度為93.6%，特異度為92.9%。

綜上，本研究結(jié)果顯示，3D-DSA可快速評(píng)估后交通動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)，為治療提供參考。但本研究限于單中心資料，樣本量相對(duì)較小，可能會(huì)對(duì)最后結(jié)果產(chǎn)生一定影響。后期將擴(kuò)大樣本量，多中心參與，進(jìn)一步驗(yàn)證研究結(jié)果。