孫 勇，王立強(qiáng)，劉曉豐，王大維，王連明，秦 嶺，張穎超，王春梅，朱光明

頸動(dòng)脈斑塊表面形態(tài)學(xué)特征與缺血性腦血管病相關(guān)性的研究受到國(guó)際國(guó)內(nèi)極大的關(guān)注［1］。多層螺旋CT的出現(xiàn)開(kāi)拓了CT血管成像(CTA)的新領(lǐng)域［2～4］。通過(guò)常規(guī)薄層軸位圖像可對(duì)動(dòng)脈斑塊進(jìn)行定量評(píng)估和定性分析，前者包括斑塊的面積、形狀、體積，后者包括斑塊的成分(壞死脂質(zhì)核、纖維帽、鈣化、斑塊內(nèi)出血)，適合國(guó)內(nèi)廣大基層醫(yī)院開(kāi)展。

本研究中心前期利用CTA對(duì)頸動(dòng)脈斑塊負(fù)荷進(jìn)行分析，證實(shí)方法可行，有較好的應(yīng)用價(jià)值［5］。然而目前面臨的問(wèn)題是，通過(guò)全手動(dòng)且人工的對(duì)動(dòng)脈斑塊進(jìn)行定量定性分析，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)評(píng)估者的臨床經(jīng)驗(yàn)要求極高，不同評(píng)估者得出的結(jié)論差距很大，在臨床上難以大規(guī)模應(yīng)用。為解決這一難題，本研究利用從國(guó)外引入的CTA血管分析軟件VascuCAP，對(duì)比人工手動(dòng)與軟件半自動(dòng)評(píng)估之間的差異和相關(guān)性，探討頸動(dòng)脈斑塊半自動(dòng)軟件分析的應(yīng)用前景。

1 材料與方法

1.1 一般資料:回顧性篩選了2015年1月至2017年12月期間在我院神經(jīng)內(nèi)科就診并完成頭頸動(dòng)脈CTA的病例，并滿足以下條件:(1)年齡在40～79歲;(2)有充足的臨床信息(如年齡、性別、血脂水平、血壓、血糖、吸煙史等)用于評(píng)估10年的ASCVD評(píng)分，此評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)參照2013年ASA/AHA指南;(3)總膽固醇(TC)水平在3.35～8.25mmol/L，高密度脂蛋白膽固醇(HDL_C)水平在0.5～2.55mmol/L;(4)收縮壓在90～200mmHg之間。排除血管內(nèi)支架治療的患者，以及臨床資料與影像資料時(shí)間間隔超過(guò)3個(gè)月的患者。對(duì)于有多次頸動(dòng)脈CTA檢查的患者，選取與臨床資料間隔最短的頸動(dòng)脈CTA影像。最終研究共計(jì)納入121例患者。

1.2 方法:

1.2.1 CTA影像掃描流程:掃描采用TOSHIBA 64排螺旋CT，非離子型造影劑進(jìn)行頭頸部CTA檢查。覆蓋范圍從主動(dòng)脈弓至顱頂，采取螺旋掃描方式。使用CT雙筒高壓注射器以5ml/s的速率經(jīng)肘靜脈團(tuán)注入非離子型造影劑80ml。具體掃描參數(shù)為120kV、300mA，螺距0.92∶1，層厚1mm。

1.2.2 圖像分析流程:所有的影像學(xué)資料均導(dǎo)入iMac工作站進(jìn)行后處理。人工頸動(dòng)脈斑塊分析流程由兩位有CTA血管評(píng)估經(jīng)驗(yàn)的臨床主治醫(yī)師(影像科與神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生各一位)聯(lián)合對(duì)頸動(dòng)脈CTA圖像進(jìn)行評(píng)估，按雙側(cè)頸總和頸內(nèi)動(dòng)脈有無(wú)潰瘍、脂質(zhì)核心、血管鈣化及血管狹窄(按NASCET標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行血管狹窄程度計(jì)算，血管狹窄50%以下記錄為無(wú)，血管狹窄超過(guò)50%記錄為有);如果兩名醫(yī)生在評(píng)估結(jié)果上有爭(zhēng)議，則由另兩位研究質(zhì)控醫(yī)師(影像科與神經(jīng)內(nèi)科高級(jí)職稱醫(yī)生各一位)進(jìn)行商議，得出最終結(jié)論。VascuCAP軟件(Elucid Bioimaging公司，美國(guó)，版本號(hào)1.01)分析流程由一名影像科醫(yī)生進(jìn)行軟件操作，將CTA原始圖像導(dǎo)入軟件后，按頸動(dòng)脈分叉上下各1.5cm對(duì)頸總動(dòng)脈及頸內(nèi)動(dòng)脈進(jìn)行選擇并標(biāo)記，按操作流程對(duì)管壁和管徑進(jìn)行定義，適當(dāng)手動(dòng)修改ROI區(qū)域后軟件自動(dòng)計(jì)算(使用軟件默認(rèn)的Hu值)，得到各種計(jì)量參數(shù)(圖1見(jiàn)封三)。由于軟件識(shí)別等問(wèn)題，121例患者中有19條血管未能被定義選取，最終共獲得465條血管(頸總動(dòng)脈237條，頸內(nèi)動(dòng)脈228條)數(shù)據(jù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:采用SPSS 20.0版軟件，計(jì)量資料以(±s)表示，采用配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

共入選121例患者，其中女性56例，平均年齡為(61.63±7.65)歲。其中有TC水平升高者54例，平均TC水平為(4.78±1.65)mmol/L，平均HDL水平為(1.79±1.22)mmol/L;高血壓病患者65例，平均收縮壓為(134.51±18.94)mmHg;糖尿病患者35例，平均糖化血紅蛋白水平為(7.23±3.42)%;有吸煙史者23例。

人工評(píng)估的465條動(dòng)脈(雙側(cè)頸總及頸內(nèi))，發(fā)現(xiàn)有潰瘍性斑塊的動(dòng)脈11條(2.37%);斑塊內(nèi)可見(jiàn)脂質(zhì)核心的動(dòng)脈有106條(22.80%);狹窄＞50%的動(dòng)脈43條(9.25%);伴有斑塊內(nèi)鈣化的動(dòng)脈196條(42.15%);沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斑塊內(nèi)出血的動(dòng)脈。應(yīng)用VascuCAP軟件對(duì)465條動(dòng)脈進(jìn)行量化評(píng)估。由于VascuCAP軟件中無(wú)法評(píng)估“潰瘍性斑塊”這一主觀指標(biāo)，因而未按有無(wú)潰瘍性斑塊對(duì)動(dòng)脈進(jìn)行分組。

按人工評(píng)估有無(wú)脂質(zhì)核心、狹窄是否大于50%或有無(wú)斑塊內(nèi)鈣化的三種特征，分別對(duì)動(dòng)脈進(jìn)行分組，選取與分組相關(guān)的VascuCAP變量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn):按有無(wú)脂質(zhì)核心對(duì)動(dòng)脈分組后，兩組動(dòng)脈的最大脂質(zhì)核心區(qū)域面積和最大脂質(zhì)核心區(qū)域比例差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)，脂質(zhì)核心總體積與脂質(zhì)核心百分比差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，見(jiàn)表1。按人工評(píng)估有無(wú)鈣化對(duì)動(dòng)脈進(jìn)行分組后，所有與鈣化有關(guān)的變量(如鈣化體積、鈣化比例、最大鈣化區(qū)域面積、最大鈣化區(qū)域比例)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)，見(jiàn)表2。VascuCAP軟件對(duì)鈣化和血管狹窄評(píng)估能力最好，見(jiàn)表2，表3。按人工評(píng)估有無(wú)血管狹窄對(duì)動(dòng)脈進(jìn)行分組后，絕大多數(shù)與狹窄有關(guān)的變量差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)，見(jiàn)表3。

表1 VascuCAP軟件評(píng)估的頸動(dòng)脈脂質(zhì)核心特征－按人工評(píng)估有無(wú)脂質(zhì)核心分組

表2 VascuCAP軟件評(píng)估的頸動(dòng)脈鈣化特征－按人工評(píng)估有無(wú)鈣化分組

表3 VascuCAP軟件評(píng)估的頸動(dòng)脈管壁特征－按人工評(píng)估有無(wú)血管狹窄分組

3 討論

病理研究證實(shí)，潰瘍性斑塊、斑塊內(nèi)出血、脂質(zhì)壞死核心及薄層纖維帽與頸動(dòng)脈斑塊的穩(wěn)定性相關(guān)。越來(lái)越多的研究者認(rèn)為，一個(gè)完整的頸動(dòng)脈斑塊的影像學(xué)評(píng)估，應(yīng)該包含上述特征，這對(duì)于預(yù)測(cè)遠(yuǎn)期腦卒中事件極為重要。頸動(dòng)脈超聲可以觀察動(dòng)脈狹窄程度、斑塊表面及內(nèi)部的特性、監(jiān)測(cè)血流動(dòng)力學(xué)等等，甚至可以觀察局部血流，但是評(píng)估者之間的差異較大，且不能夠進(jìn)行斑塊體積的測(cè)量。頸動(dòng)脈斑塊的磁共振成像，如亮血序列(TOF)和黑血序列(基于T1的血流抑制相)等已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，被越來(lái)越多的學(xué)者所關(guān)注著［6］。然而與CTA相比，MRI空間解析度偏低，由于序列復(fù)雜、設(shè)備要求高、技術(shù)條件不成熟、評(píng)估者的經(jīng)驗(yàn)水平不一等原因，并不適合三級(jí)以下醫(yī)院用于高危病人的篩查。

本研究前期利用CTA的原始圖像對(duì)頸動(dòng)脈斑塊進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)CTA原始圖像可以較好的評(píng)估頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的各種成分，包括出血、鈣化、脂質(zhì)核心等。其中CTA測(cè)得的脂質(zhì)核心是遠(yuǎn)期腦卒中事件最有效的預(yù)測(cè)因素，脂質(zhì)核心體積越大，未來(lái)腦卒中事件的發(fā)生率越高，其預(yù)測(cè)價(jià)值超過(guò)斑塊體積本身的預(yù)測(cè)作用［5］。但是人工評(píng)估CTA的原始圖像，對(duì)頸動(dòng)脈斑塊進(jìn)行定性定量評(píng)估存在顯而易見(jiàn)的缺陷:(1)人工評(píng)估費(fèi)時(shí)費(fèi)力，以本中心的經(jīng)驗(yàn)舉例，完整評(píng)估一例患者的雙側(cè)頸動(dòng)脈的時(shí)間需要2～6小時(shí);(2)對(duì)評(píng)估者本人的經(jīng)驗(yàn)要求極高，評(píng)估者之間的差異可能很大;(3)定性評(píng)估相對(duì)準(zhǔn)確，但是定量評(píng)估準(zhǔn)確性不高，且一次性評(píng)估得到的指標(biāo)參數(shù)偏少。

為解決這一系列難題，本文引入了能夠自動(dòng)評(píng)估動(dòng)脈斑塊特性的軟件VascuCAP，該軟件是可以在手動(dòng)選擇血管的基礎(chǔ)上，自動(dòng)對(duì)冠狀動(dòng)脈、頸動(dòng)脈及顱內(nèi)動(dòng)脈(＞2mm管徑)進(jìn)行血管壁成分的分析，按照設(shè)計(jì)的閾值得到管壁內(nèi)出血、鈣化、基層及脂質(zhì)成分的量化數(shù)據(jù)，并對(duì)狹窄程度和血管重構(gòu)指數(shù)等進(jìn)行精確測(cè)定［7，8］。與人工評(píng)估血管的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，兩者具有非常好的一致性，尤其是對(duì)斑塊鈣化和血管狹窄程度兩種臨床上常用的指標(biāo)。然而人工評(píng)估認(rèn)為無(wú)脂質(zhì)核心的動(dòng)脈，軟件評(píng)估仍能發(fā)現(xiàn)其存在脂質(zhì)核心，且體積與人工評(píng)估認(rèn)定有脂質(zhì)核心的動(dòng)脈相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)于這一結(jié)果，可能存在原因是:(1)由于與動(dòng)脈基質(zhì)成分的Hu值差異較小，脂質(zhì)核心無(wú)論是人工或軟件評(píng)估都很困難;(2)脂質(zhì)核心體積偏小，軟件計(jì)量時(shí)數(shù)據(jù)偏移較大。因此，很難判斷對(duì)于脂質(zhì)核心的評(píng)估上，人工或軟件評(píng)估哪一種更為準(zhǔn)確。雖然軟件評(píng)估動(dòng)脈粥樣硬化的優(yōu)點(diǎn)是客觀指標(biāo)測(cè)量準(zhǔn)確高效，一例病例僅需半小時(shí)即可得到所有斑塊評(píng)估數(shù)據(jù)。但是無(wú)法評(píng)估如潰瘍性斑塊等主觀指標(biāo)是其主要的劣勢(shì)，未來(lái)人工智能的發(fā)展將可能改變這一現(xiàn)況。

本文存在以下不足:(1)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斑塊內(nèi)出血的病例，因而未能對(duì)此類數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估;(2)沒(méi)有做不同評(píng)估者之間數(shù)據(jù)差異的分析;(3)獲得軟件評(píng)估斑塊數(shù)據(jù)后，與遠(yuǎn)期腦卒中事件的相關(guān)性未能進(jìn)行分析。

綜上所述，利用VascuCAP軟件可對(duì)頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)行定量，省時(shí)準(zhǔn)確且高效。僅需對(duì)血管長(zhǎng)度、管腔及管壁進(jìn)行簡(jiǎn)單的定標(biāo)，就可以根據(jù)不同組織的Hu值對(duì)血管及斑塊成分進(jìn)行有效的量化，與人工評(píng)估有較好的一致性，值得在臨床中廣泛使用。