基于列線圖的高血壓患者大腦中動(dòng)脈動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

蘇娜，周甲豐，林博麗，朱冬勤，楊運(yùn)俊，陳勇春

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 放射科，浙江 溫州 325015

隨著CT血管成像（computed tomography angiography, CTA）、磁共振血管成像（magnetic resonance angiography, MRA）等非侵入式檢查技術(shù)的發(fā)展和普及，未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的檢出率越來(lái)越高[1-3]，其中大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery, MCA）是未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤最常見的部位[4]。高血壓是未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者常見的合并癥，約有一半的未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者合并高血壓[5]。既往研究表明高血壓是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[6-8]。然而目前專注于合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)研究少見，亦缺乏臨床實(shí)用的動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型。因此，本研究以合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤患者作為研究對(duì)象，探討高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的危險(xiǎn)因素，并構(gòu)建列線圖預(yù)測(cè)模型，旨在為顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的臨床個(gè)性化診療提供可視化依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 一般資料 收集2009年1月至2020年6月溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院住院治療的合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤患者的臨床及影像資料。納入標(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)CTA診斷為MCA動(dòng)脈瘤的患者；②合并高血壓病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：①多發(fā)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、夾層動(dòng)脈瘤、梭形動(dòng)脈瘤或假性動(dòng)脈瘤；②合并血管畸形、煙霧病等；③CTA圖像質(zhì)量不符合診斷要求。從醫(yī)院的電子病歷系統(tǒng)收集臨床資料，包括性別、年齡、吸煙史和高血壓病史。高血壓病史是指收縮壓≥140 mmHg和（或）舒張壓≥90 mmHg的長(zhǎng)期高血壓病史。最終納入254例合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤患者，其中破裂動(dòng)脈瘤175例，未破裂動(dòng)脈瘤79例，年齡（59.5±10.4）歲，男122例，女132例。

1.2 CTA檢查及圖像重建 CTA檢查由3 臺(tái)不同的CT掃描儀完成，包括320 排CT（日本東芝公司，Aquilion ONE）、64 排螺旋CT（美國(guó)通用公司，Lightspeed VCT）和16層螺旋CT（美國(guó)通用公司，Lightspeed pro）。CTA掃描參數(shù)詳見文獻(xiàn)報(bào)道[9-11]。掃描結(jié)束后，所有數(shù)據(jù)上傳至后處理工作站（Version 4.6, GE Medical Systems）進(jìn)行重建，充分顯示動(dòng)脈瘤及其周圍血管。

1.3 MCA動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)參數(shù) 包括動(dòng)脈瘤大小、瘤頸、動(dòng)脈瘤高度、垂直高度、血管管徑、縱橫比、尺寸比、動(dòng)脈瘤角度、血管角度、血流角度、動(dòng)脈瘤朝向、動(dòng)脈瘤位置、不規(guī)則形態(tài)以及子囊，見圖1。動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)參數(shù)具體定義詳見文獻(xiàn)報(bào)道[9-10]。①血管管徑：近瘤頸端血管管徑（D1）與1.5倍D1處血管管徑（D2）的平均值；②縱橫比：垂直高度與瘤頸寬度的比值：③尺寸比：動(dòng)脈瘤高度與血管管徑的比值；④動(dòng)脈瘤位置：M1段分叉處動(dòng)脈瘤和非M1段分叉處動(dòng)脈瘤；⑤動(dòng)脈瘤朝向：橫斷面朝向（前、后、中間）和冠狀面朝向（上、下、中間）。

圖1 MCA動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)參數(shù)示意圖

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料用M（P25，P75）表示，采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料用頻數(shù)（百分比）表示，采用χ2檢驗(yàn)。將單因素分析結(jié)果中P＜0.1的參數(shù)納入多因素Logistic回歸分析，并構(gòu)建列線圖預(yù)測(cè)模型（R語(yǔ)言軟件https://www.R-project.org）。采用受試者工作特征曲線下面積（area under receiver operating characteristic curve, AUC）評(píng)估模型的診斷效能。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 臨床及形態(tài)學(xué)特征 臨床及形態(tài)學(xué)特征見表1。合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤破裂率為68.9%。MCA動(dòng)脈瘤破裂組患者較未破裂組更年輕（P＜0.05），但兩組間性別和吸煙史差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。相比于未破裂組，破裂組患者的動(dòng)脈瘤大小、尺寸比、縱橫比和血管角度更大，而血管管徑和動(dòng)脈瘤角度更小，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。兩組間動(dòng)脈瘤位置、動(dòng)脈瘤朝向、不規(guī)則形態(tài)及子囊差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中，分叉處動(dòng)脈瘤占63.4%，分叉處動(dòng)脈瘤破裂率為77.6%。

表1 合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤患者的臨床及形態(tài)學(xué)特征

2.2 多因素Logistic回歸分析 將單因素分析結(jié)果中P＜0.1的變量作為自變量、破裂與否作為因變量，進(jìn)行多因素Logistic回歸分析，結(jié)果顯示，性別、年齡、動(dòng)脈瘤大小、縱橫比、動(dòng)脈瘤角度、不規(guī)則形態(tài)和位置與高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂密切相關(guān)（均P＜0.05）。其中性別、縱橫比、不規(guī)則形態(tài)和位置是高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

2.3 列線圖預(yù)測(cè)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn) 列線圖構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型具有良好的診斷效能（AUC=0.866，95%CI= 0.818～0.905），預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率為82.68%，靈敏度為83.43%，特異度為72.15%（見圖2）。與其他因素相比，縱橫比占據(jù)了列線圖評(píng)分標(biāo)度的較大部分（見圖3）。進(jìn)一步ROC曲線分析顯示，縱橫比閾值為0.8時(shí)具有良好的診斷效能（AUC=0.782），預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度為74.41%，靈敏度76.00%，特異度72.15%。列線圖對(duì)高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)值和實(shí)際觀測(cè)值之間具有良好的一致性，見圖4。高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)示例：男性患者，57歲，動(dòng)脈瘤位于M1段分叉處，形態(tài)不規(guī)則，大小為

圖2 高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的ROC曲線

圖3 預(yù)測(cè)高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的列線圖

圖4 高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型列線圖的校準(zhǔn)曲線

7.4 mm，縱橫比為0.87，動(dòng)脈瘤角度為59.1°。依據(jù)列線圖進(jìn)行各項(xiàng)得分評(píng)估，計(jì)算出總得分約為111.5，對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為0.896，即本例動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)為89.6%，見圖5。

圖5 高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)示例

3 討論

本研究構(gòu)建了高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)模型，具有良好的預(yù)測(cè)性能，并進(jìn)一步提供列線圖以便于臨床實(shí)際應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，縱橫比、不規(guī)則形態(tài)、位置和性別是高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

3.1 高血壓對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的影響 既往研究表明高血壓是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并將其納入破裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分[5-8]。一項(xiàng)基于6項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究數(shù)據(jù)的匯集分析顯示，合并高血壓的未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的PHASES評(píng)分增加1分[12]。ZHU等[13]通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法研究1 897例穩(wěn)定和不穩(wěn)定未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的臨床及形態(tài)學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)高血壓為動(dòng)脈瘤不穩(wěn)定的危險(xiǎn)因素。高血壓患者動(dòng)脈瘤破裂率與非高血壓患者存在差異。XIA等[14]對(duì)574例前交通動(dòng)脈動(dòng)脈瘤患者的研究發(fā)現(xiàn)，高血壓患者動(dòng)脈瘤破裂率為88.76%。本研究結(jié)果顯示，高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂率為68.9%，較文獻(xiàn)報(bào)道的前交通動(dòng)脈動(dòng)脈瘤破裂率低。最近發(fā)表的一項(xiàng)中國(guó)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤研發(fā)項(xiàng)目，回顧性分析了20個(gè)醫(yī)療中心的3 965 例囊性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的前瞻性數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示高血壓患者顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂率為53.98%，其中未定期高血壓監(jiān)測(cè)的高血壓患者顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂率為71.02%[15]。高血壓可導(dǎo)致復(fù)雜的血管內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)環(huán)境，尤其是顱內(nèi)血管分叉處[16-17]。其形成的高血流動(dòng)力學(xué)壓力增加顱內(nèi)動(dòng)脈分叉處血管壁剪切力的作用，是引起動(dòng)脈壁破壞性重建的重要作用力。此外，高血壓會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈瘤腔內(nèi)長(zhǎng)期的低剪切力環(huán)境，從而促進(jìn)血管壁發(fā)生炎性反應(yīng)并導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化，引起動(dòng)脈瘤壁變脆變薄，增加動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于合并高血壓的未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者應(yīng)維持血壓正常化，從而降低動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)[15]。

3.2 動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型 近年來(lái)已有大量文獻(xiàn)基于動(dòng)脈瘤形態(tài)學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)、影像組學(xué)等參數(shù)構(gòu)建顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)模型。顏格等[18]基于112例顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的臨床及CTA形態(tài)學(xué)特征，構(gòu)建動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度為78.5%，AUC為0.806。CHEN等[19]基于1 007例顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的臨床、CTA形態(tài)學(xué)和血流動(dòng)力學(xué)信息，構(gòu)建多種模型預(yù)測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)并進(jìn)行驗(yàn)證，模型最高AUC為0.886，準(zhǔn)確度為82.3%。ALWALID等[20]基于393 例顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者的CTA圖像的影像組學(xué)特征，構(gòu)建動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型并進(jìn)行驗(yàn)證，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度為76%，AUC為0.86。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤進(jìn)一步亞組研究表明，MCA動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型亦具有良好的預(yù)測(cè)性能。LIU等[9]基于臨床和CTA形態(tài)學(xué)特征預(yù)測(cè)MCA動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)測(cè)模型AUC為0.76。一項(xiàng)多中心研究基于臨床、CTA形態(tài)學(xué)及影像組學(xué)模型預(yù)測(cè)MCA動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明在訓(xùn)練數(shù)據(jù)集、時(shí)間驗(yàn)證數(shù)據(jù)集和外部驗(yàn)證數(shù)據(jù)集中AUC分別為0.848、0.865和0.721，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度分別為0.795、0.813和0.733[21]。與既往研究結(jié)果類似，本研究基于動(dòng)脈瘤CTA形態(tài)學(xué)對(duì)高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度為82.68%，模型具有良好的診斷效能（AUC=0.866）。

3.3 動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素 既往研究表明顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的相關(guān)危險(xiǎn)因素繁多且不統(tǒng)一，包括臨床（性別、年齡、吸煙、高血壓等）、形態(tài)學(xué)（大小、形狀、位置、縱橫比值、尺寸比值等）、血流動(dòng)力學(xué)（壁面切應(yīng)力、震蕩剪切指數(shù)等）以及影像組學(xué)等特征。本研究結(jié)果顯示，縱橫比、不規(guī)則形態(tài)、位置和性別是高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。既往研究發(fā)現(xiàn)女性患者顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)高于男性，主要是因?yàn)榕泽w內(nèi)雌激素會(huì)在絕經(jīng)后明顯下降，進(jìn)而降低組織內(nèi)的膠原蛋白水平，增加血管脆性[22]。近期一項(xiàng)Meta分析結(jié)果亦表明女性顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂的風(fēng)險(xiǎn)高于男性，但這種性別差異不能用動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)的臨床和形態(tài)學(xué)危險(xiǎn)因素的差異來(lái)解釋[23]。他們認(rèn)為，與男性相比，女性未破裂顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者采用更積極的治療方法是合理的。有研究認(rèn)為不規(guī)則形態(tài)與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤壁的不穩(wěn)定性和更高的破裂風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，其原因可能是不規(guī)則形態(tài)造成動(dòng)脈瘤瘤腔內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變，進(jìn)而加重血管壁內(nèi)皮細(xì)胞損害[24-25]。動(dòng)脈瘤形態(tài)不規(guī)則被認(rèn)為是血管壁破壞性重塑、血栓形成或血管壁增生所致。有研究報(bào)道，分叉處動(dòng)脈瘤是MCA最常見的動(dòng)脈瘤，破裂率遠(yuǎn)高于MCA其他部位，而且與嚴(yán)重出血或血腫有關(guān)[26-27]。本研究結(jié)果顯示分叉處動(dòng)脈瘤占比為63.4%，分叉處動(dòng)脈瘤破裂率為77.6%，與既往報(bào)道類似。這可能與分叉處MCA復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)及血流動(dòng)力學(xué)特征有關(guān)。

縱橫比是指動(dòng)脈瘤垂直高度與瘤頸寬度的比值，被認(rèn)為與動(dòng)脈瘤的破裂密切相關(guān)[28]。本研究亦表明縱橫比是高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素?？v橫比值越高，動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)越大。既往研究認(rèn)為縱橫比大于某區(qū)間上限時(shí)（1.4或1.6），動(dòng)脈瘤瘤腔內(nèi)的血流速度明顯升高，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)脈瘤破裂風(fēng)險(xiǎn)增加[29]。雖然已有較多研究結(jié)果表明縱橫比的重要性，但各個(gè)研究得出的閾值并不一致[28-30]。本研究結(jié)果顯示高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤的縱橫比閾值為0.8時(shí)，其破裂風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度為74.41%，AUC為0.782。本研究中縱橫比的閾值明顯低于既往研究，可能與本研究對(duì)象為合并高血壓的MCA動(dòng)脈瘤患者有關(guān)。SUN等[31]對(duì)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤進(jìn)行血流動(dòng)力學(xué)分析顯示，當(dāng)血壓從120/80 mmHg升高至160/100 mmHg時(shí)，最大壁應(yīng)力增加30%～40%，且在縱橫比大的顱內(nèi)動(dòng)脈瘤中增加更高，而時(shí)間平均剪切力均降低，提示高血壓狀態(tài)下，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤長(zhǎng)期受低剪切力影響，破裂風(fēng)險(xiǎn)增加。因此筆者推測(cè)縱橫比可能是反映高血壓與MCA動(dòng)脈瘤破裂相關(guān)的形態(tài)學(xué)參數(shù)，但需后續(xù)進(jìn)一步研究證實(shí)。

本研究尚有一定的局限性。首先，本研究為單中心回顧性研究，將有高血壓病史的MCA動(dòng)脈瘤患者納入研究，并未考慮到高血壓患者日常血壓控制情況對(duì)研究結(jié)果的影響；其次，本研究?jī)H分析了MCA動(dòng)脈瘤患者的臨床因素和CTA形態(tài)學(xué)特征，并未納入血流動(dòng)力學(xué)和影像組學(xué)等特征；第三，本研究采用傳統(tǒng)的人工方法測(cè)量動(dòng)脈瘤的形態(tài)學(xué)參數(shù)，并未應(yīng)用自動(dòng)分割測(cè)量方法。因此，本研究結(jié)果有待后續(xù)結(jié)合血流動(dòng)力學(xué)、影像組學(xué)等特征分析，借助機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行多中心研究驗(yàn)證。

綜上所述，縱橫比、不規(guī)則形態(tài)、位置和性別是高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤破裂的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，臨床實(shí)際工作中需引起重視；基于列線圖預(yù)測(cè)高血壓患者M(jìn)CA動(dòng)脈瘤的破裂風(fēng)險(xiǎn)具有可行性，為臨床個(gè)性化診療提供可視化依據(jù)。