基于形态学分析的后交通动脉瘤破裂风险评分预测模型

温凌字， 陈 曦， 雷 毅， 冷 硕， 赵国峰， 邓 钢

颅内动脉瘤是造成蛛网膜下腔出血的主要病因，颅内动脉瘤中后交通动脉瘤占15%～25%［1-2］。有研究表明大量颅内动脉瘤终身未发生破裂［3］，而预防性治疗并发症引起的致死和致残率可达5%［4］。颅内动脉瘤破裂风险评估一直是困扰临床的难题，目前研究表明其破裂危险因素除了年龄、性别、高血压史、糖尿病史外［1，5-6］，基于影像学分析的形态学因素如瘤体大小、形态规则与否、载瘤动脉情况、入射夹角（IFA，动脉瘤瘤高延长线与近端载瘤动脉夹角）、长宽比（AR）等越来越多地应用于破裂风险评估［7-10］。本研究旨在通过比较分析颅内破裂和未破裂后交通动脉瘤3D-DSA形态学参数，构建破裂风险评分预测模型，为颅内未破裂后交通动脉瘤治疗决策提供参考。

1 材料与方法

1.1 病例选择与收集

收集2012年1月至2017年6月东南大学附属中大医院收治的75例后交通动脉瘤患者临床资料（年龄、性别，既往高血压病史、糖尿病史、脑梗死史、吸烟史等）。所有患者均经脑血管造影确诊为后交通动脉瘤，其中瘤体未破裂28例（28枚，未破裂组），破裂47例（47枚，破裂组）。排除多发性动脉瘤、夹层动脉瘤、假性动脉瘤、梭形动脉瘤、血泡样动脉瘤及其它特殊动脉瘤患者。

1.2 图像采集与形态学相关参数测量

采用Philips FD 20型DSA机采集所有图像，以相同高压注射器、造影参数及对比剂行全脑血管造影，通过后工作站三维造影和重建数据进行分析和测量。所有操作和测量均由2位高年资医师在三维重建图像上选取最佳工作角度完成，并取平均值。

根据造影后三维重建图像，测量形态学相关参数，如动脉瘤深度（Hmax，即瘤体内两点间距离最大径，视为动脉瘤大小）、动脉瘤高度（Hp，即瘤颈平面中点至瘤顶最远距离）、动脉瘤宽度（W，即垂直于动脉瘤高度的瘤体最大直径）、载瘤动脉直径（Dv）、瘤颈宽度（N）、IFA、流出角（OFA）、子囊及规则与否，见图1；计算AR（瘤体垂直高度与瘤颈宽度的比值）、瘤体高度与宽度比（HWR）、AR面积比（动脉瘤面积与瘤颈处载瘤动脉面积比值）。AR面积比＝（Hp×W）/（Dv×N）［11-12］。

图1 根据3D-DSA成像测量后交通动脉瘤形态学相关参数

1.3 统计学分析

采用SPSS 21.0软件作统计学分析。临床和影像学定量资料用独立样本t检验或秩和检验，定性资料以百分率（%）表示，两组间比较用卡方检验。采用多变量logistic回归分析确定颅内动脉瘤破裂的独立危险因素及回归系数。以回归系数为每项独立危险因素赋值，对总取值作受试者特征曲线（ROC）分析，获取ROC下面积和最佳截断值。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

单因素分析临床基本资料显示，破裂组、未破裂组患者年龄、性别、高血压病史、糖尿病史、脑梗死史、吸烟史等差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1；单因素分析影像学参数显示，破裂组、未破裂组患者动脉瘤 Hmax、Hp、W、IFA、OFA、AR、AR 面积比、HWR、子囊及其规则与否等差异均有显著统计学意义（P＜0.001），N、Dv 差异无统计学意义（P＞0.05），见表 2。

取单因素分析后有统计学差异的因素作多因素 logistic 回归分析，结果显示 Hmax（β＝1.328，OR＝3.773，P＝0.043）、IFA（β＝0.076，OR＝1.079，P＝0.003）、AR（β＝2.086，OR＝8.055，P＝0.049）为独立危险因素，见表3。纳入以上3个因素赋值构建动脉瘤破裂风险评分预测模型，破裂风险评分总分（R）＝1.3×（Hmax）＋0.1×（IFA）＋2.1×（AR）。评分 R 经ROC分析显示ROC下面积为0.982；以R＝19为临界点，R≥19提示动脉瘤破裂，R＜19提示未破裂，其灵敏度为93.6%，特异度为92.9%，见图2。

表1 两组患者临床基本资料比较 n（%）

表2 两组患者动脉瘤形态参数单因素分析结果

图2 ROC分析动脉瘤破裂风险评分R值结果

3 讨论

对于未破裂颅内动脉瘤，若能明确其破裂风险可指导后续治疗方案制定。患者性别、年龄、高血压史、吸烟史等临床指标均可影响动脉瘤发生与发展［1-2］。但若能通过影像学检查，结合动脉瘤形态学指标，将更加直观量化其破裂可能。本研究通过回顾性研究分析动脉瘤破裂危险因素并综合相关因素构建破裂评分预测模型，旨在更加直观地量化破裂风险值，为后续临床治疗提供参考。

根据日本未破裂颅内动脉瘤（UCAs）研究［3］，瘤体所在位置与其破裂风险相关，因为不同部位动脉瘤和载瘤动脉血流状态不同，后交通动脉瘤破裂风险明显高于大脑中动脉动脉瘤。Zheng等［13］研究发现，破裂动脉瘤中后交通动脉瘤占38.2%，为动脉瘤最好发部位。本研究主要针对后交通动脉瘤。大样本研究表明，颅内动脉瘤临床指标可预测其破裂，女性、高龄、吸烟史和高血压史等均加大动脉瘤破裂风险［1，5-6］。 但本研究可能因样本量较小，破裂与未破裂组患者临床基本资料差异未见统计学意义（表1），为此再比较影像学参数差异（表2）。

表3 破裂动脉瘤多因素logistic回归分析

颅内动脉瘤大小是目前最为公认的动脉瘤破裂的危险因素。Grochowski等［14］研究发现未破裂动脉瘤≤10 mm。 van Donkelaar等［15］近期前瞻性研究发现1 620例动脉瘤性蛛网膜下腔出血患者50%以上破裂动脉瘤直径＜7 mm。≥7 mm颅内动脉瘤是破裂致蛛网膜下腔出血的重要因素，38%破裂动脉瘤、73%未破裂动脉瘤＜7mm，后交通动脉瘤≤7 mm亦有很高的破裂风险［3］。 王钰等［16］分析 294 枚颅内动脉瘤，发现动脉瘤大小与破裂风险呈正相关，3～5 mm、5～10 mm、＞10 mm动脉瘤破裂率分别为38.6%、44.4%、50.0%。Al Matter等［17］通过 10 年随访观察发现破裂动脉瘤位置不同，其大小亦不相同。本研究显示破裂组、未破裂组后交通动脉瘤大小分别为（7.23±2.28） mm、（3.97±1.42） mm，未破裂组明显小于破裂组，差异有显著统计学意义（P＜0.001），logistic回归分析后显示 β＝1.328，OR＝3.773，P＝0.043，瘤体越大破裂风险越大；根据β值，Hmax赋值为1.3。

相对动脉瘤大小指标，AR值引入可将动脉瘤瘤体大小与瘤颈大小同时纳入分析。囊内血流状态可由瘤颈和瘤体大小共同作用，进而改变其稳定性。宋剑平等［18］研究发现，AR值越大，瘤体破裂风险越大，破裂组、未破裂组动脉瘤AR值分别为2.1±0.9、1.7±0.6。 Zeng 等［19］研究发现兔动脉瘤 AR 值较大时瘤腔内血流速度相对较慢，血流涡流时间较长，导致血管内皮细胞缺乏营养物质，处在缺氧状态，自由基等有害物质无法及时清除，进一步加剧了瘤腔内血管内皮细胞损害，促使瘤体破裂。李元辉等［20］回顾性分析180枚颅内动脉瘤，其中破裂149枚，破裂、未破裂动脉瘤AR值分别为1.76±0.72、1.35±0.48，破裂组AR值大于非破裂组。本研究破裂组、 未破裂组 AR值分别为 2.23±0.69、1.32±0.37（P＜0.001），logistic 回归分析后 β＝2.086，OR＝8.055，P＝0.049，提示AR值是预测动脉瘤破裂的独立危险因素；根据β值，AR赋值为2.1。

IFA也是影响颅内动脉瘤破裂的因素之一。Baharoglu等［12］研究116枚颅内动脉瘤发现IFA影响动脉瘤稳定状况，破裂组、未破裂组IFA分别为（124.9±26.5）°、（105.8±18.5）°，差异有显著统计学意义。Zheng等［13］在分析破裂颅内动脉瘤形态学特征时也发现破裂动脉瘤IFA明显大于未破裂者。Meng等［21］通过计算流体动力学分析表明，增加IFA导致涡流区域更加深入动脉瘤腔，同时伴有更高的峰值血流速度及瘤顶处流体动能更高。Baharoglu等［22］采用形态学及血流动力学分析271枚颅内动脉瘤，发现IFA与壁面切应力（WSS）呈线性正相关，IFA越大WSS越大。本研究中破裂组、未破裂组IFA分别为（113.26±22.11）°、（63.75±21.84）°，差异有显著统计学意义，与文献报道一致；纳入logistic回归分析后 β＝0.076，OR＝1.079，P＝0.003， 提示其是动脉瘤破裂的危险因素，赋值为0.1。

本研究多因素分析75枚动脉瘤，根据OR值大小，明确Hmax、IFA、AR是能有效预测动脉瘤破裂的独立危险因素。由这3个独立危险因素赋值构建动脉瘤破裂评分预测模型，R＝1.3×（Hmax）+0.1×（IFA）+2.1×（AR）。R 值越大，破裂风险越大。以 R＝19为临界点，R≥19提示动脉瘤破裂，R＜19提示未破裂，其灵敏度为93.6%，特异度为92.9%。

综上，本研究结果显示，3D-DSA可快速评估后交通动脉瘤破裂风险，为治疗提供参考。但本研究限于单中心资料，样本量相对较小，可能会对最后结果产生一定影响。后期将扩大样本量，多中心参与，进一步验证研究结果。