JNIS中文版｜于加省教授导读：人工智能动脉瘤测量工具发现在保守治疗期间，破裂的所有动脉瘤均有生长
《JNIS（中文版）》是神经介入专科影响力最高的国际期刊Journal of NeuroInterventional Surgery 《JNIS》（IF 8.572）的官方中文期刊，由中国医师协会神经介入专业委员会（CFITN）吉印通新媒体平台「卒中视界」与《JNIS》出版方BMJ中国版权合作，于20*9年4月正式发布。旨在以中文语言为我国神经介入领域医务工作者提供JNIS原版学术进展，并将更多国内优秀神经介入成果介绍给国际学界。打开一扇窗，架起一座桥。中文版编委会由*7*名国内顶级医学专家组成，每期《JNIS（中文版）》内容由编委精选和精译，并结合专家个人经验撰写专家评论以飨同道。
本期译者：曾浪
本期点评人：于加省教授
检测破裂高风险的动脉瘤对于管理决策至关重要。既往研究已充分证实，动脉瘤的形态可能存在动态变化，其大小和形状甚至会随着每个心动周期发生变化。然而，现有的大型前瞻性动脉瘤风险研究往往忽视了这一特点，且人工测量具有挑战性并存在较大误差。这项研究使用人工智能（AI）进行动脉瘤参数测量，得到在保守治疗期间破裂的所有动脉瘤都在生长的结论。作者提出所有或绝大多数破裂的动脉瘤实际上都存在增大的可能，对于动脉瘤治疗中心，使用动脉瘤体积AI测量工具进行动态监测可能会显著提高动脉瘤增大的检测灵敏度。
背景介绍
脑动脉瘤破裂有着高发病率和死亡率。检测破裂高风险的动脉瘤对于管理决策至关重要。传统观点认为破裂风险与动脉瘤尺寸相关。然而，现有的大型前瞻性动脉瘤风险研究往往忽视了动脉瘤在形态学上是动态的这一特点，且人工测量具有挑战性并存在较大误差（图*）。
目的
在一个包含超过5000个动脉瘤患者的数据库中回顾性检查破裂前至少进行了两次血管成像的动脉瘤，使用AI动脉瘤测量工具分析，评估其可能无法通过手动线性测量和/或人眼检测到的变化。
图*. 血管造影容积采集（A）右侧后交通动脉瘤。多个分叶形成了复杂的曲面颈部形状，使得动脉瘤几乎不可能用一个线性甚至三个线性测量值来准确描述。（B）右眼动脉瘤，具有显性和非显性叶。单次线性测量可能排除较小的子囊，三维测量无法准确捕捉病变的大小。（C）左侧供血的前交通动脉瘤。线性测量无法捕捉到病变的大小。（D）一个真正的双叶前交通动脉瘤。什么样的头尾尺寸能准确地捕捉到病变的大小？此外，病变基底部下方的一个小的子囊使测量变得复杂。
研究方法
该研究在一个动脉瘤患者数超过5000例的前瞻性研究数据库中，查找出就诊时未破裂、在院或随访过程中出现破裂，且在破裂前至少进行两次血管影像学检查的动脉瘤患者纳入队列。所有患者都在多学科神经血管会议吉印通行裁定和分析，所有影像读取均由血管神经外科医生和神经放射学专家完成。
来自受试者的所有计算机断层扫描血管成像（CTA）和磁共振血管成像（MRA）图像均由Rapid Aneurysm软件进行回顾性分析，并做定性和定量处理：采集每个病例的CTA和MRA图像数据并上传到Rapid Aneurysm门户网站，用于血管重建并将影像转化成血管网络的*D表面模型。血管重建过程由经过培训的Rapid人员使用基于阈值的半自动图像分割技术进行。Rapid Aneurysm使用统计形状模型自动检测*D表面模型化的动脉瘤。然后为每个动脉瘤自动计算测量形状、大小和载瘤动脉参数。根据**0个具有代表性的直径大于*.0mm的不同部位动脉瘤的训练集确定边界值，将计算出的参数与一组固定边界值进行比较，以过滤误报。
结果
最终有五名受试者被纳入研究，平均年龄为*2.2岁，彼此有不同的病史和药物治疗史。在形态学上，4个UIA呈囊状、*个呈梭形，在Rapid Aneurysm软件处理之前，其中*个动脉瘤已检测到生长。这些患者被建议接受治疗，但他们拒绝了。根据神经放射学家的详细测量和神经血管会议上的裁定，其中2个动脉瘤被认为大小没有变化。首次和破裂前最后一次影像学检查之间的间隔平均为*.7*年（0.98年-**.4*年）（在线补充表*）。
在线补充表*：受试者基线资料和检查间隔时间。
软件分析表明，5个UIA在破裂前的最大尺寸、体积和表面积均有所增长（图*A-C）。基线时UIA的最大尺寸为4.8mm-**.8mm，平均最大尺寸为9.5mm。所有病例的动脉瘤最大尺寸均有所增加，从首次扫描到最后一次扫描增加了*.82%-**.*%（图2A）。所有病例的动脉瘤体积均有所增加，从首次扫描到最后一次扫描增加了5.9%-*85.5%（图2B）。最后，所有病例的动脉瘤表面积均有所增加，从首次扫描到最后一次扫描增加了*.27%-*75.8%（图2C）。受试者*（囊状动脉瘤）和受试者4（梭形动脉瘤）的Rapid Aneurysm输出影像经过叠加处理后直观地展示了动脉瘤的生长（图*B、D）。除了叠加图像，Rapid aneurysm还并排显示了UIA的图像对比以及相应的定量测量值（图*A、C）。受试者*的CTA矢状位MIP（图4A、B）展示了手动线性测量在检测动脉瘤变化时的挑战。Rapid Aneurysm *D图像（图4C、D）和叠加图（图4E）显示动脉瘤体积增加了近*%。
图2.动脉瘤的最大尺寸、体积和表面积随时间变化。五名UIA受试者接受了多次扫描，使用Rapid Aneurysm软件随时间监测 UIA。（A）动脉瘤最大尺寸（mm）在首次和最后一次扫描之间逐渐增加*.82%-**.*%。（B）动脉瘤体积（mm * ）在首次和最后一次扫描之间逐渐增加5.9%-*85.5%。（C）动脉瘤表面积（mm 2 ）在首次和最后一次扫描之间逐渐增加*.27%-*75.8%。UIA：未破裂颅内动脉瘤。
图*.Rapid Aneurysm输出比较。受试者*（A/B）和受试者4（C/D）的Rapid Aneurysm输出影像。A和C中并排显示了 UIA 的首次扫描（左）与最后一次扫描（右）的平面辅助影像。B和D显示的是首次和最后一次扫描的重叠影像，表明动脉瘤生长。UIA：未破裂颅内动脉瘤。
图4.受试者*初次检查（A）和*年后（B）的CTA矢状位MIP。这些图像位于几乎相同的截面平面中。然而，尽管体积发生了5.9%的变化，但线性尺寸没有明显变化。（C, D）未破裂颅内动脉瘤的首次扫描（左）与最后一次扫描（右）图像。（E）此平面的不同显示重叠的首次和最后一次扫描，说明动脉瘤生长。
结论
本研究发现，在保守治疗期间破裂的动脉瘤都表现出生长，其中只有一部分可以被人工测量检测到；对动脉瘤生长缺乏敏感性。AI辅助的动脉瘤体积和表面积检测工具代表了动脉瘤大小和生长的测量技术革命。有充分的理由相信，单纯动脉瘤测量的方法会导致测量不准确、对生长缺乏敏感性以及缺乏特异性/通用性。未来的研究应使用AI工具对大样本病例进行动脉瘤测量和前瞻性研究。
专家点评
脑动脉瘤破裂有着较高死残率，因此检测破裂高风险的动脉瘤对于管理决策至关重要。普遍认为动脉瘤破裂风险与其尺寸相关，然而人工测量动脉瘤参数具有难度并存在较大误差。该研究中作者证实AI辅助下的体积测量对大小变化更敏感，且使用人工智能 （AI） 测量工具来研究保守期间破裂的动脉瘤参数，发现在保守治疗期间破裂的动脉瘤均有生长。这一发现对指导临床实践具有重要启示。另外，作者提出了这样一种可能性，即以前认为会增加动脉瘤破裂风险的因素实际上会增加扩大的风险，而扩大又会增加破裂的风险，动脉瘤破裂起着类似于混杂因素的作用。
研究的一个缺陷显然是样本量的不足，且受试者之间的检查资料类型和扫描技术的不一致。尽管如此，这里的结果并不是要提供明确的答案，而是为神经血管学科提出重要可能——使用AI技术支持的工具来执行以前不可能进行的研究。另一个潜在局限性是没有UIA病例作为对照，该分析中使用的数据库是治疗数据库，因此无法获得未破裂、未治疗动脉瘤的长期数据。可能需要大量对照样本才能建立可靠的增长率-破裂风险关系，且研究需要多中心协作。
专家简介
JNIS中文版编委
于加省
医学博士、主任医师、副教授、博士生导师，华中科技大学同济医学院附属同济医院神经外科一病区主任兼神经外科副主任。学会任职：湖北省卒中学会副会长、湖北省卒中学会神经外科分会主任委员、湖北省医师协会神经介入分会主任委员、中国卒中学会神经介入分会第一届青年委员会副主任委员、中国研究型医院学会神经微侵袭治疗专业委员会常务委员、中国卒中学会复合介入神经外科分会第一届委员会常务委员、中国医师协会神经介入专业委员会第一届委员会委员、中国抗衰老促进会神经系统疾病专业委员会委员、《吉印通实验外科杂志》审稿专家、《神经损伤与功能重建》审稿专家、《中国微侵袭神经外科杂志》审稿专家。
翻译者简介
曾浪
华中科技大学同济医学院附属同济医院神经外科博士在读。
版权信息
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