自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法在急性缺血性卒中早期影像評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

荊利娜，高培毅，2，杜萬良，沈宓，秦海強(qiáng)，克德娜，馬國鋒，周劍

ASPECTS評(píng)分方法目前常用于評(píng)估急性缺血性卒中的早期受累程度以指導(dǎo)臨床治療。ASPECTS評(píng)分方法中將大腦中動(dòng)脈供血區(qū)分為10個(gè)區(qū)域，以評(píng)估皮層及基底節(jié)的低密度、灰白質(zhì)界限消失及島帶征陽性，ASPECTS分值越低，提示受累范圍越大。在一些大型臨床對(duì)照研究中，ASPECTS≥6分作為急性缺血性卒中病例取栓的納入標(biāo)準(zhǔn)[1]。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，文獻(xiàn)報(bào)道中出現(xiàn)了許多基于機(jī)器學(xué)習(xí)的自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法[2-4]，其中包括利用RAPID軟件進(jìn)行自動(dòng)ASPECTS評(píng)分評(píng)估?，F(xiàn)在越來越多的醫(yī)院或科研單位開始采用自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法進(jìn)行急性缺血性卒中患者治療篩選，但是如何正確解讀自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法在實(shí)際臨床中的應(yīng)用價(jià)值目前國內(nèi)尚沒有相關(guān)報(bào)道，本研究通過分析本院應(yīng)用自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)評(píng)估的急性缺血性卒中患者相關(guān)臨床數(shù)據(jù)，探討其在實(shí)際臨床工作中的意義。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性分析2020年6-10月連續(xù)納入的在北京天壇醫(yī)院急性期缺血性卒中綠色通道就診的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床癥狀、體征、影像表現(xiàn)符合缺血性卒中診斷[5]；②完成基線CT檢查，且在影像歸檔和通信系統(tǒng)（picture archiving and communication systems，PACS）附有RAPID軟件的自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)分析結(jié)果，圖像可用于評(píng)估（無明顯運(yùn)動(dòng)偽影等）；③完成MRI檢查（包括DWI與MRA）并可用于評(píng)估。排除標(biāo)準(zhǔn)：①顱內(nèi)出血和（或）腫瘤；②血糖＜2.7 mmol/L或＞22.2 mmol/L；③既往卒中遺留明顯后遺癥，mRS＞2分；④圖像偽跡明顯，無法評(píng)估。

1.2 影像學(xué)檢查方法 急性期缺血性卒中綠色通道檢查方法：CT平掃排除出血性卒中后進(jìn)行MRI檢查，或一站式CT（平掃+CTA+CTP+CTV），所有患者在治療后進(jìn)行影像學(xué)（MRI或CT）復(fù)查。

頭部CT檢查采用飛利浦Brilliance iCT 256層螺旋CT掃描儀。CT檢查覆蓋全腦，平掃CT層厚5 mm，管電壓120 kv，管電流310 mA。CTA+CTP+CTV參數(shù)如下：管電壓120 kV，管電流305 mA，球管轉(zhuǎn)速0.5 s，掃描層厚5 mm。所用對(duì)比劑為碘海醇（350 mgI/mL)，流率為5～6 mL/s（20號(hào)靜脈留置針），高壓注射器經(jīng)右側(cè)肘正中靜脈注入，對(duì)比劑總劑量為55～60 mL，掃描時(shí)間在對(duì)比劑注射后5 s開始，一共掃描15期，總采集時(shí)間約50 s，采集完成后以同樣速率注射20 mL生理鹽水。

MRI檢查采用飛利浦Ingenia 3.0T MR掃描儀。檢查序列包括擴(kuò)DWI、MRA等。DWI采用單次激發(fā)回波平面成像序列，掃描范圍自顱頂至枕骨大孔水平，掃描參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（time of repetition，TR）2340 ms，回波時(shí)間（time of echo，TE）66 ms，層厚5 mm，層間距1 mm，視野200 mm×200 mm，采集矩陣384×248，層數(shù)24層，b=0、1000 s/mm2（b=1000 s/mm2時(shí)，高信號(hào)區(qū)域?yàn)楣Ｋ涝睿?。MRA采用三維時(shí)間飛躍法，掃描參數(shù)：TR 22 ms，TE 3.5 ms，層塊厚度（chunk thickness）20 mm，層塊數(shù)（chunks）4，層間距-0.68 mm，視野200 mm×200 cm，采集矩陣384×248。

1.3 影像分析與數(shù)據(jù)評(píng)估 急性缺血性卒中病例CT圖像的自動(dòng)ASPECTS評(píng)分由RAPID軟件完成。在圖像掃描完成后立刻由軟件自動(dòng)評(píng)估并生成基于CT圖像的RAPID ASPECTS評(píng)估圖，然后與急診頭部CT圖像一同傳至醫(yī)院PACS上。RAPID軟件評(píng)估卒中ASPECTS評(píng)分的具體步驟依據(jù)既往研究[6]。本研究梗死灶以MR DWI高信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)，基于DWI的ASPECTS評(píng)分由2位高年資神經(jīng)放射診斷醫(yī)師進(jìn)行回顧性分析，在進(jìn)行分析時(shí)兩人知道患者病史，但均不知道RAPID軟件的ASPECTS評(píng)分結(jié)果，當(dāng)兩人的分析結(jié)果不一致時(shí)經(jīng)協(xié)商后達(dá)成一致意見?；颊叩陌l(fā)病時(shí)間記錄于患者的病歷中，將患者發(fā)病時(shí)間與CT檢查時(shí)間對(duì)比，獲得患者從發(fā)病時(shí)間到CT檢查時(shí)間的間隔時(shí)長。病變直徑在DWI b=1000圖像上測(cè)量獲得，當(dāng)病變不規(guī)則時(shí)測(cè)量病灶最大徑；當(dāng)出現(xiàn)多發(fā)病變時(shí)，測(cè)量最大病灶的最大徑。責(zé)任血管閉塞狀態(tài)由CTA或MRA評(píng)估獲得。CTA或MRA原始圖像先傳輸至后處理工作站上進(jìn)行最大密度投影、容積顯示技術(shù)等三維重建，然后傳至PACS系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。符合正態(tài)分布的連續(xù)變量采用表示，不符合正態(tài)分布的連續(xù)變量或有序變量用M（P25～P75）表示，分類變量采用例（%）表示。連續(xù)變量根據(jù)是否符合正態(tài)分布采用Student’st檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)進(jìn)行比較。ASPECTS評(píng)分與發(fā)病到CT檢查時(shí)間、病灶直徑相關(guān)性分析采用Spearman分析。自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS一致性比較采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation efficient，ICC）。ASPECTS評(píng)分分為ASPECTS≥6分與ASPECTS＜6分兩組，對(duì)二分類ASPECTS一致性檢驗(yàn)采用Cohen’s kappa檢驗(yàn)。計(jì)算獲得自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)在每個(gè)分區(qū)（M1～M6，腦島、豆?fàn)詈?、尾狀核及?nèi)囊）的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 收集急性缺血性卒中綠色通道患者123例，其中急性梗死病灶位于大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery，MCA）供血區(qū)84例（68.3%），非MCA供血區(qū)病灶39例（31.7%）（38例位于后循環(huán)，1例位于大腦前動(dòng)脈供血區(qū)）。在39例非MCA供血區(qū)病灶中，25例（64.1%）患者RAPID-ASPECTS 10分，因?yàn)镽APID-ASPECTS目前僅用來判斷MCA區(qū)病灶，說明自動(dòng)ASPECTS判斷準(zhǔn)確；14例（35.9%）判斷不準(zhǔn)確，這14例中11例ASPECTS 9分（8例誤以為位于尾狀核，3例誤以為位于腦島），3例ASPECT 7分（每例病灶均誤以為位于尾狀核、豆?fàn)詈伺c內(nèi)囊）。在84例MCA病灶中，12例（14.3%）患者病灶RAPID軟件左右側(cè)判斷錯(cuò)誤，這12例中5例誤診為對(duì)側(cè)病灶A(yù)SPECTS 9分，5例誤診為對(duì)側(cè)病灶A(yù)SPECTS 8分，1例對(duì)側(cè)7分，1例對(duì)側(cè)6分。

最終入組分析的病例為位于MCA供血區(qū)的72例，年齡范圍為24～90歲，平均年齡62.43±15.10歲，男性54例（75.0%）。從發(fā)病到CT檢查的時(shí)間間隔為4.13（2.38～5.65）h，從CT檢查到DWI序列檢查時(shí)間間隔為19.33（2.02～23.86）h。72例的自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS（圖1～圖2）評(píng)分中位數(shù)分別為8（5～9）分、7（3～9）分。72例中42例（58.3%）可見責(zé)任血管閉塞，其中閉塞血管位于頸內(nèi)動(dòng)脈2例，大腦中動(dòng)脈M1段21例，M2段6例，同時(shí)累及頸內(nèi)動(dòng)脈與大腦中動(dòng)脈13例。

2.2 自動(dòng)ASPECTS評(píng)分的診斷價(jià)值及相關(guān)性分析 基于分值的自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS之間的ICC=0.746（95%CI0.514～0.858，P＜0.001）。將自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS分為ASPECTS≥6分與ASPECTS＜6分兩組進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，Cohen’s kappa=0.742。基于區(qū)域分布的急性缺血性卒中病例自動(dòng)ASPECTS評(píng)分的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度見表1，其中皮層區(qū)（M1～M6）的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為47.61%、98.47%及78.94%；深部區(qū)（腦島、豆?fàn)詈?、尾狀核及?nèi)囊）的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為62.68%、67.27%及64.93%。

圖1 同一例急性缺血性卒中患者的自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS評(píng)分評(píng)估

圖2 72例急性缺血性卒中病例的自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS的評(píng)分分布

ASPECTS評(píng)分與臨床相關(guān)指標(biāo)的分析結(jié)果如下。自動(dòng)ASPECTS評(píng)分與發(fā)病到CT檢查的時(shí)間間隔的Spearman相關(guān)系數(shù)r為-0.198（P=0.101），DWI ASPECTS評(píng)分與發(fā)病到CT檢查的時(shí)間間隔的Spearman相關(guān)系數(shù)r為-0.130（P=0.284）?；贒WI的病變直徑隨著ASPECTS分值減少而增加，自動(dòng)ASPECTS評(píng)分與病灶直徑的Spearman相關(guān)系數(shù)r為-0.709，DWI ASPECTS評(píng)分與病灶直徑的Spearman相關(guān)系數(shù)為-0.848（均P＜0.001）。自動(dòng)ASPECTS＜6分組基于DWI病變直徑為116.50（97.25～123.00）mm，自動(dòng)ASPECTS≥6分組的病變直徑為29.00（14.75～44.50）mm，兩組有明顯差異（P＜0.001）（圖3）。DWI ASPECTS＜6分組病變直徑為103.00（67.25～121.25）mm，DWI ASPECTS≥6分組的病變直徑為24.50（13.75～41.25）mm，兩組具有明顯差異（P＜0.001）。自動(dòng)ASPECTS評(píng)分在血管閉塞組與非閉塞組分別為7（4～9）分、9（7～10）分，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）；DWI ASPECTS評(píng)分在血管閉塞組與非閉塞組分別為5（1～7）分、9（8～9）分，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）（圖4）。

表1 CT自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度

3 討論

CT檢查一直以來是急性缺血性卒中的一線檢查方法，而對(duì)于臨床經(jīng)驗(yàn)不足的急診醫(yī)生常對(duì)腦梗死早期CT征象識(shí)別有難度，因此近年來發(fā)展了通過自動(dòng)分析軟件對(duì)CT圖像進(jìn)行ASPECTS評(píng)估以提高對(duì)大面積梗死灶的早期識(shí)別，以及時(shí)篩選出符合溶栓和（或）取栓治療的病例。筆者發(fā)現(xiàn)許多研究者在進(jìn)行回顧性分析時(shí)將病例進(jìn)行了人為篩選，限定了自動(dòng)ASPECTS分析的應(yīng)用范圍，且分析的都是已知有責(zé)任血管閉塞的MCA供血區(qū)梗死[2，7-9]，因此不會(huì)出現(xiàn)如本研究結(jié)果中的實(shí)為后循環(huán)病灶RAPID軟件誤以為MCA區(qū)病灶。有的研究中入組病例僅為大面積梗死[4]，由于病例不夠全面，自動(dòng)ASPECTS評(píng)估判斷小范圍梗死灶的準(zhǔn)確性就得不到體現(xiàn)，這讓影像醫(yī)生在撰寫影像報(bào)告時(shí)就不知如何正確看待此情形下的評(píng)分結(jié)果。此外，既往報(bào)道中沒有出現(xiàn)RAPID軟件識(shí)別左右側(cè)錯(cuò)誤的情況，臨床工作中神經(jīng)科醫(yī)生可以根據(jù)患者的癥狀體征區(qū)分腦內(nèi)缺血梗死灶的側(cè)別，但是對(duì)于RAPID軟件主要根據(jù)CT密度進(jìn)行判斷，沒有結(jié)合病史的選項(xiàng)，因此會(huì)發(fā)生這樣的錯(cuò)誤。本文的數(shù)據(jù)為急性卒中綠色通道患者到達(dá)醫(yī)院后的一線數(shù)據(jù)，沒有經(jīng)過人為篩選，因此更能反映實(shí)際臨床工作中自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)在急診狀態(tài)下對(duì)醫(yī)生做出臨床抉擇時(shí)發(fā)揮的作用與價(jià)值。

圖3 自動(dòng)ASPECTS不同分值組卒中病灶直徑比較

圖4 血管閉塞與未閉塞組的ASPECTS評(píng)分比較

本研究中對(duì)基于分值的ASPECTS分析發(fā)現(xiàn)自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS之間的ICC=0.746，說明兩者具有很好的一致性，與Hoelter等[8]的結(jié)果相似。當(dāng)把ASPECTS評(píng)分分為ASPECTS≥6分與ASPECTS＜6分兩組時(shí)，自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)的Cohen’s kappa=0.742，也說明兩者一致性較好，這與Maegerlein等[6]的研究結(jié)果相似。以上結(jié)果提示CT自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)能夠很好地評(píng)估急性缺血性卒中受累范圍的大小，并可以區(qū)分出DWI ASPECTS＜6分與DWI ASPECTS≥6分的患者。本研究結(jié)果顯示當(dāng)自動(dòng)ASPECTS＜6分時(shí)梗死直徑＞100 mm，提示梗死面積大，而ASPECTS≥6分的病灶直徑為二十幾毫米，即梗死面積小，因此在有效時(shí)間窗內(nèi)快速篩選出梗死核心小的患者，對(duì)于急診醫(yī)生及時(shí)有效篩選適合取栓的病例具有重要的臨床意義，可顯著改善患者預(yù)后[10]，對(duì)于低年資醫(yī)生特別有幫助，尤其是在缺乏多模式CT檢查、無法24 h開通MRI檢查時(shí)。

Maegerlein等[6]認(rèn)為自動(dòng)ASPECTS評(píng)估的準(zhǔn)確性具有時(shí)間依賴性，在發(fā)病時(shí)間1 h內(nèi)的自動(dòng)ASPECTS與最終MRI ASPECTS（基于FLAIR/DWI）的一致性差，而發(fā)病時(shí)間＞4 h的病例兩者的一致性好，在他們研究中的這組病例均為大血管閉塞組，通常大血管閉塞組梗死面積大，本研究也顯示血管閉塞組總體ASPECTS評(píng)分明顯小于未閉塞組，因此隨著發(fā)病時(shí)間到檢查時(shí)間的延長，病灶越大越容易識(shí)別，自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法容易識(shí)別發(fā)病時(shí)間＞4 h的病灶，而在無大血管閉塞組未發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。本研究病例包含了大血管閉塞組與未閉塞組，從發(fā)病到CT檢查的時(shí)間間隔中位數(shù)為4 h左右，而發(fā)病1 h內(nèi)病例只有1例，因此未進(jìn)行類似分析。

ASPECTS分值代表受累范圍大小，ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)的10個(gè)區(qū)域可以反映病變受累位置，那自動(dòng)ASPECTS評(píng)估的梗死區(qū)域是否就是實(shí)際的梗死區(qū)呢？本研究中我們對(duì)CT自動(dòng)ASPECTS進(jìn)行基于區(qū)域位置的分析發(fā)現(xiàn)其在10個(gè)區(qū)域的平均總體敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為53.64%、85.99%及73.33%；皮層區(qū)與深部區(qū)的敏感度特異度及準(zhǔn)確度均有差異，與深部區(qū)相比，皮層區(qū)的敏感度低、特異度高、準(zhǔn)確度亦較高。Austein等[2]利用RAPID軟件分析層厚為2.5 mm的CT圖像評(píng)估10個(gè)區(qū)域的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度，與Austein等的研究結(jié)果比較，本文基于RAPID軟件的自動(dòng)ASPECTS方法評(píng)估皮層區(qū)域、深部區(qū)域病灶的敏感度較高（0.19vs47.61%，0.48vs62.68%），皮層區(qū)特異度相近（0.93vs98.47%），深部區(qū)域特異度較低（0.89vs67.27%），皮層區(qū)域、深部區(qū)域的準(zhǔn)確度均相近（0.78vs78.94%，0.69vs64.93%）。Herweh等[9]報(bào)道了e-ASPECTS軟件自動(dòng)評(píng)估所有區(qū)域的敏感度為46.46%，特異度為94.15%。需要指出的是，不論用哪種CT自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)都不能用來進(jìn)行獨(dú)立診斷，更不能取代醫(yī)生，其價(jià)值更多的是輔助醫(yī)生進(jìn)行臨床決策，因此急診放射科醫(yī)生在診斷時(shí)不能過度依賴自動(dòng)ASPECTS系統(tǒng)的評(píng)估結(jié)果，也需結(jié)合臨床癥狀體征與影像綜合判斷。

本文存在如下幾個(gè)方面的局限性：一是病例數(shù)較少，需要大樣本數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證；二是本文梗死體積的判定標(biāo)準(zhǔn)是CT檢查后19 h左右的DWI高信號(hào)確定的，在這時(shí)間段內(nèi)梗死體積可能會(huì)發(fā)生變化，由于查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)有的利用CT檢查后約2 h的DWI[4]、卒中治療后3～5 d后MR圖像[6]、卒中發(fā)病1～8 d后的CT或MR圖像[2]及卒中治療后的隨訪CT圖像[11-12]確定實(shí)際梗死區(qū)域作為參考比較標(biāo)準(zhǔn)，因此，綜合以上文獻(xiàn)我們認(rèn)為本文方法相對(duì)來講能夠較好地確定梗死范圍及位置。

總之，基于分值的CT自動(dòng)ASPECTS與DWI ASPECTS評(píng)分法一致性較高，提示了CT自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法可以評(píng)估急性卒中受累區(qū)域的大小，并且有助于區(qū)分ASPECTS≥6分與ASPECTS＜6分的患者。基于區(qū)域分布的自動(dòng)ASPECTS評(píng)分法評(píng)價(jià)受累位置的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度分別為53.64%、85.99%及73.33%，且每個(gè)區(qū)域存在差異，因此具體受累區(qū)域要結(jié)合臨床癥狀體征綜合判斷。另外，對(duì)于CT自動(dòng)ASPECTS分值高（≥6分）的病例，有可能發(fā)生將后循環(huán)病灶誤以為前循環(huán)病灶或發(fā)病側(cè)別混淆的情況，因此最終診斷需要結(jié)合患者具體癥狀體征綜合判斷。

【點(diǎn)睛】基于分值的自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)可以評(píng)估急性缺血性卒中受累范圍的大小?；趨^(qū)域分布的自動(dòng)ASPECTS評(píng)分系統(tǒng)的敏感度、特異度及準(zhǔn)確度存在差異，需要結(jié)合患者臨床癥狀體征綜合判斷。