多模態(tài)超聲影像組學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)對(duì)缺血性腦卒中進(jìn)展的預(yù)測(cè)價(jià)值

鄒金秀 李紹東

流行病學(xué)顯示,腦卒中是全球第二大致死性疾病,我國(guó)腦卒中患病率為1 596/10萬,年發(fā)病率為345.1/10萬,2017年因腦卒中所致傷殘調(diào)整壽命年達(dá)2 010/10萬人,2018年腦卒中死亡人數(shù)高達(dá)157萬[1-2]。急性缺血性腦卒中(CIS)是最常見的腦卒中類型,發(fā)病率占全部腦卒中的80%～85%,多由血管阻塞、痙攣等原因造成腦部血流不暢,從而誘發(fā)的腦組織缺氧缺血性壞死[3]。進(jìn)展性缺血性腦卒中(PIS)通常指CIS發(fā)病后6 h～7 d內(nèi)患者神經(jīng)功能缺損癥狀呈階梯式或持續(xù)性趨勢(shì)加重的過程,梗死面積擴(kuò)大會(huì)帶來嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙,具有致殘率高、致死率高等特點(diǎn)[4-5]。因此,臨床應(yīng)早期識(shí)別、早期診斷PIS,并積極防治,以改善患者預(yù)后。目前,臨床診斷PIS多以影像學(xué)手段為主,CT在識(shí)別后循環(huán)缺血與小梗死病灶方面靈敏度低、顱腦MRI檢查時(shí)間長(zhǎng)且禁忌證多,難以在基層醫(yī)院普及。多模態(tài)超聲影像組學(xué)包括彩色多普勒超聲(CDUS)、超聲造影(CEUS)、剪切波彈性成像技術(shù)(SWE)等超聲技術(shù),從多模態(tài)超聲組學(xué)數(shù)據(jù)中篩選出多個(gè)特征數(shù)據(jù),并建立特征組合模型,有助于更真實(shí)地反映疾病的全貌[6-7]?；诖?本研究分析基于CDUS、CEUS、SWE的多模態(tài)超聲影像組學(xué)聯(lián)合血清實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)對(duì)PIS發(fā)生的預(yù)測(cè)價(jià)值,旨在幫助臨床篩選高危人群。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2019年8月至2023年5月就診于徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院的100例急性腦卒中患者,其中男56例,女44例;年齡35～79歲,平均年齡(57.98±1.62)歲;體重指數(shù)(BMI)(23.48±1.82)kg/m2;疾病類型:高血壓46例,糖尿病34例,冠心病36例,吸煙41例。根據(jù)發(fā)病6 h至7 d內(nèi)患者美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院卒中量表(NIHSS)[8]評(píng)分增加是否≥2分將患者分為NPIS組(NIHSS評(píng)分增加<2分)59例、PIS組(NIHSS評(píng)分增加≥2分)41例。2組性別比、年齡、BMI、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)及合并高血壓、糖尿病等比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 2組一般資料比較

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn):①符合急性腦卒中診斷標(biāo)準(zhǔn)[9];②經(jīng)顱腦CT或MRI證實(shí)存在新發(fā)缺血性病灶;③發(fā)病24 h內(nèi)入院,未接受血管內(nèi)治療或溶栓治療;④自愿于知情書上簽字;⑤病情加重時(shí)復(fù)查顱腦CT未見出血改變。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn):①既往曾經(jīng)接受頸動(dòng)脈內(nèi)膜剝脫手術(shù)、頸部放射治療;②患者遺留明顯的神經(jīng)功能缺損癥狀;③既往1年內(nèi)患者有出血傾向、活動(dòng)性出血史或者合并慢性失血性貧血、血液系統(tǒng)疾病;④入組前1個(gè)月內(nèi)存在著嚴(yán)重創(chuàng)傷、炎癥感染史、燒傷情況;⑤伴有自身免疫性疾病、心肌梗死、顱內(nèi)出血、頻發(fā)惡性心律失常、惡性腫瘤;⑥妊娠期或哺乳期;⑦有明確栓子來源的腦栓塞患者。

1.3 方法

1.3.1 多模態(tài)超聲影像組學(xué)檢查:①CDUS與CEUS:儀器選用EPIQ7型彩色多普勒超聲診斷儀(飛利浦公司制造),L12-3線陣探頭,患者取仰臥位,充分暴露頸部,在二維模式下測(cè)定患者斑塊長(zhǎng)度、斑塊厚度、斑塊回聲(均質(zhì)低回聲伴高回聲纖維帽為Ⅰ型,以低回聲為主并伴<25%面積高回聲為Ⅱ型,均勻回聲為Ⅲ型,高回聲為主并伴<25%面積低回聲為Ⅳ型)、斑塊表面形態(tài)。將59 mg Sono Vue(意大利 Bracco Suisse SA公司生產(chǎn))溶解于5 mL 0.9%氯化鈉溶液中并混勻,經(jīng)肘靜脈團(tuán)注Sono Vue溶液(劑量為1.6 mL),立即用5 mL 0.9%氯化鈉溶液沖管,同步開啟實(shí)時(shí)超聲造影模式,測(cè)量平均渡越時(shí)間(MTT)、峰值強(qiáng)度比值(P)、達(dá)到峰值時(shí)間(tP),并觀察斑塊內(nèi)新生血管分級(jí)[頸動(dòng)脈斑塊內(nèi)未見微氣泡為0型,頸動(dòng)脈斑塊肩部和(或)斑塊外膜側(cè)見1～2條線狀增強(qiáng)或1～4個(gè)點(diǎn)狀增強(qiáng)為Ⅰ型,>2條線狀增強(qiáng)或>4個(gè)點(diǎn)狀增強(qiáng)為Ⅱ型]。②SWE:儀器選用Aixplorer型超聲診斷儀器(法國(guó)聲科影像公司制造),L18-4線陣探頭,于二維模式下確定斑塊形態(tài)、斑塊位置,并在探頭長(zhǎng)軸與斑塊長(zhǎng)軸平行的同時(shí),按下“SWE”按鈕啟動(dòng)彈性成像模式,根據(jù)斑塊大小選擇多個(gè)感興趣區(qū)域Q-BOX,測(cè)量斑塊對(duì)應(yīng)的最小楊氏模量值(Min YM)、最大楊氏模量值(Max YM)、平均楊氏模量值(Mean YM)。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)檢查:采集患者入院24 h內(nèi)3 mL空腹靜脈血,離心10 min后保存待測(cè)。免疫比濁法(試劑盒購(gòu)自上海榕柏生物技術(shù)有限公司)、膠乳法(試劑盒由西門子提供)檢測(cè)hs-CRP水平,全自動(dòng)生化分析儀(型號(hào):PUZS-300,廠家:上海帝博思生物科技有限公司)測(cè)定TG、LDL-C、HDL-C水平。

2 結(jié)果

2.1 2組CDUS測(cè)量結(jié)果比較 2組斑塊長(zhǎng)度、斑塊厚度、斑塊回聲比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);PIS組斑塊表面形態(tài)不規(guī)則高于NPIS組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 2組CDUS測(cè)量結(jié)果比較

2.2 2組CEUS測(cè)量結(jié)果比較 PIS組P與斑塊內(nèi)新生血管分級(jí)Ⅱ型占比高于NPIS組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);PIS組tP、MTT低于NPIS組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表3。

表3 2組CEUS測(cè)量結(jié)果比較

2.3 2組SWE測(cè)量結(jié)果比較 PIS組Max YM、Min YM、Mean YM高于NPIS組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表4。

表4 2組SWE測(cè)量結(jié)果比較 kPa,

2.4 2組血清hs-CRP、ALB、hs-CRP/ALB水平比較 PIS組hs-CRP、hs-CRP/ALB高于NPIS組,ALB低于NPIS組(P<0.05)。見表5。

表5 2組血清hs-CRP、ALB、hs-CRP/ALB水平比較

2.5 Logistic回歸分析及預(yù)測(cè)模型構(gòu)建 PIS組與NPIS組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的檢測(cè)指標(biāo)作為自變量,并賦值,將PIS發(fā)生狀況作為因變量(1=PIS,0=NPIS),經(jīng)Logistic回歸分析,結(jié)果顯示,斑塊表面形態(tài)不規(guī)則、P、Max YM、Min YM、Mean YM、hs-CRP、hs-CRP/ALB是PIS發(fā)生的危險(xiǎn)因素(OR=9.569、1.297、1.082、1.299、1.142、3.797、4.231,P<0.05),tP、MTT、ALB是保護(hù)因素(OR=0.733、0.871、0.667,P<0.05),帶入回歸方程可得:Logit(P)=-6.169+9.569X1+1.297X3+0.733X4+0.871X5+1.082X6+1.299X7+1.142X8+3.797X9+0.667X10+4.231X11。見表6、7。

表6 主要自變量賦值

表7 PIS的多因素回歸分析

2.6 模型驗(yàn)證 根據(jù)Logistic回歸分析得到回歸方程,將其計(jì)算得到預(yù)測(cè)概率作為檢驗(yàn)變量,將PIS發(fā)生狀況作為狀態(tài)變量(1=PIS,0=NPIS),繪制ROC曲線結(jié)果顯示,基于Logistic回歸模型的預(yù)測(cè)概率預(yù)測(cè)PIS發(fā)生的AUC為0.988(95%CI:0.972～1.000),P=0.000,預(yù)測(cè)價(jià)值高,模型可靠、穩(wěn)定。見圖1。

圖1 PIS預(yù)測(cè)模型的ROC曲線

2.8 典型病例 見圖2～4。

圖2 0型,頸動(dòng)脈前壁斑塊內(nèi)未見造影劑微氣泡灌注

圖3 I型,頸動(dòng)脈后壁斑塊下肩部可見一支線狀造影劑增強(qiáng)影

圖4 II型,頸動(dòng)脈后壁斑塊基底部可見多處造影劑微氣泡灌注

3 討論

Lambin等[10]于2012年提出“影像組學(xué)”改變,即一種通過高通量提取大量醫(yī)學(xué)圖像特征的方式,可在常規(guī)影像學(xué)診斷基礎(chǔ)上深入挖掘疾病內(nèi)涵特征,可反映人體組織基因與細(xì)胞水平。隨后Kumar等[11]又將影像組學(xué)擴(kuò)展為“從MRI、CT、正電子發(fā)射斷層掃描(PET)圖像中高通量提取與分析大量高級(jí)定量圖像特征”。Doroshow等[12]于2014年將影像組學(xué)用于超聲方面,即稱為“超聲影像組學(xué)”。

本研究的多模態(tài)超聲影像組學(xué)包括CDUS、CEUS、SWE技術(shù),其中CDUS可直觀測(cè)量頸動(dòng)脈內(nèi)-中膜厚度,反映病灶內(nèi)部回聲、形態(tài)特征與斑塊周邊管腔狹窄情況等。CEUS是基于傳統(tǒng)超聲發(fā)展而來的新型檢查方式,可通過微泡增強(qiáng)血液的背向散射,更加清晰地評(píng)估新生血管、病灶組織內(nèi)部及周圍微血管灌注情況[13]。SWE是一種用于量化組織硬度的彈性成像技術(shù),剪切波速度快則表示病灶內(nèi)部組織質(zhì)地硬[14]。孫飛一等[15]研究發(fā)現(xiàn),CDUS(斑塊內(nèi)出血、潰瘍、薄纖維帽)、CEUS(2～3級(jí)斑塊)、SWE(混合斑塊或軟斑塊)均是頸動(dòng)脈粥樣硬化患者發(fā)生缺血性腦卒中或短暫性腦缺血復(fù)發(fā)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,且據(jù)以預(yù)測(cè)二者的AUC為0.93(95%CI: 0.85～1.00)?？梢?多模態(tài)超聲影像組學(xué)在判斷頸動(dòng)脈斑塊穩(wěn)定性、評(píng)估預(yù)后中具有重要意義。本研究發(fā)現(xiàn),PIS組斑塊表面多為形態(tài)不規(guī)則,斑塊內(nèi)新生血管分級(jí)以Ⅱ型為主,推測(cè)原因在于:正常情況下,動(dòng)脈管腔內(nèi)的氧在彌散作用下可到達(dá)管壁,而炎性反應(yīng)可造成局部粥樣硬化斑塊形成與動(dòng)脈壁內(nèi)-中膜增厚,對(duì)氧彌散至血管外膜產(chǎn)生影響,從而導(dǎo)致外膜處于缺氧狀態(tài),造成斑塊內(nèi)生成新發(fā)血管。斑塊出血、新生血管破裂可誘發(fā)頸動(dòng)脈斑塊纖維帽破裂,形成血栓,而血栓脫落可加劇阻塞、易損性,誘發(fā)PIS發(fā)生[16]。Logistic回歸分析結(jié)果顯示,斑塊表面形態(tài)不規(guī)則、P、Max YM、Min YM、Mean YM是PIS發(fā)生的危險(xiǎn)因素,tP、MTT是保護(hù)因素,可見多模態(tài)超聲影像組學(xué)參數(shù)與PIS的發(fā)生密切相關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn),PIS發(fā)生發(fā)展與炎性反應(yīng)密切相關(guān),當(dāng)相應(yīng)供血區(qū)腦組織或血管出現(xiàn)缺氧缺血時(shí),會(huì)形成損傷級(jí)聯(lián)反應(yīng),而炎性反應(yīng)便是其中一個(gè)重要的病理反應(yīng)環(huán)節(jié)[17]。中心壞死區(qū)炎性細(xì)胞聚集,可釋放腫瘤壞死因子、白介素-1等趨化因子,正反饋吸引更多的氧化低密度脂蛋白與白細(xì)胞積聚、沉積于內(nèi)膜性,加重動(dòng)脈粥樣硬化程度,促進(jìn)粥樣物質(zhì)形成。同時(shí),斑塊內(nèi)hs-CRP等炎性因子還可刺激血管生長(zhǎng),致使斑塊不穩(wěn)定、破裂脫落或斑塊內(nèi)出血,進(jìn)一步造成部分部位阻塞、狹窄與側(cè)支循環(huán)閉塞等。姚濤等[18]研究報(bào)道,hs-CRP持續(xù)增長(zhǎng)是PIS發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。ALB是血漿中含量最多的蛋白質(zhì),具有調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能與免疫功能、抗炎、神經(jīng)保護(hù)等作用。PIS患者因缺血缺氧、炎性反應(yīng)等生理刺激下,會(huì)出現(xiàn)糖皮質(zhì)激素水平上升、肝細(xì)胞損傷等情況,而肝細(xì)胞受損會(huì)減少ALB的合成[19]。hs-CRP/ALB是兼顧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)與炎性水平的綜合性指標(biāo),被廣泛用于呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病患者預(yù)后的評(píng)估中。本研究發(fā)現(xiàn),PIS組hs-CRP、hs-CRP/ALB高于NPIS組,ALB低于NPIS組,且Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn),hs-CRP、hs-CRP/ALB高表達(dá)是PIS發(fā)生的危險(xiǎn)因素,而ALB是保護(hù)因素,提示臨床應(yīng)采取針對(duì)性防治措施,積極降低hs-CRP、hs-CRP/ALB表達(dá),提升ALB水平,以預(yù)防PIS的發(fā)生。本研究基于PIS相關(guān)危險(xiǎn)因素的Logistic回歸模型來預(yù)測(cè)PIS發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),并依據(jù)回歸方程繪制ROC曲線結(jié)果發(fā)現(xiàn),基于Logistic回歸模型的預(yù)測(cè)概率預(yù)測(cè)PIS發(fā)生的AUC為0.988(95%CI:0.972～1.000),表明該模型預(yù)測(cè)效能高,提升臨床醫(yī)務(wù)人員可利用該預(yù)測(cè)模型早期識(shí)別PIS高危人群。

綜上所述,基于CDUS、CEUS、SWE的多模態(tài)超聲影像組學(xué)聯(lián)合血清hs-CRP、ALB、hs-CRP/ALB可有效預(yù)測(cè)PIS發(fā)生,可幫助臨床篩選PIS高危人群。