颅内未破裂动脉瘤出现破裂相关症状风险的Nomogram预测模型

徐桂志，邓玉辉

1.黑龙江省第二医院神经外科，黑龙江 哈尔滨 150028；2.哈尔滨工业大学附属黑龙江省医院医学影像部，黑龙江 哈尔滨150036；*通信作者 邓玉辉 yuhuda@163.com

颅内动脉瘤是一种常见的神经血管疾病，一旦破裂有很高的致死率及致残率风险[1]。较大、形态不规则的动脉瘤更易发生破裂[2-5]，对未破裂动脉瘤进行风险评估有助于临床进行分层管理。钆增强高分辨MRI能清晰显示血管壁，近年也用于动脉瘤的风险评估[6-9]。研究表明，动脉瘤壁增强更常发生在破裂动脉瘤中，对未破裂动脉瘤的瘤壁增强进行定性或定量分析均能得到较好的风险预测性能[10-12]。然而，当同一个动脉瘤针对同一征象出现不同评估结果时，难以进行权重取舍。另外，未破裂和破裂动脉瘤代表两种不同的生理状态，破裂动脉瘤的大小和形态会发生变化，且破裂出血会导致壁增强出现假阳性，因此用破裂动脉瘤的特征预测未破裂动脉瘤的破裂风险可能存在偏倚[12]。前哨性头痛和颅神经缺损是动脉瘤破裂前的重要症状，采用症状性动脉瘤的特征对未破裂动脉瘤进行风险评估更贴近其生理状态[13-14]。本研究拟采用钆增强高分辨率MRI对症状性和无症状性未破裂动脉瘤的特征进行定性及定量分析，并构建Nomogram评分模型，评估未破裂动脉瘤出现破裂相关症状的风险。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性连续收集2019年1月—2021年10月在哈尔滨工业大学附属黑龙江省医院诊断为颅内动脉瘤的90例患者。纳入标准：①经CT血管成像、磁共振血管成像或数字减影血管造影诊断为颅内动脉瘤；②治疗前接受高分辨率MRI检查。排除标准：①存在破裂或夹层动脉瘤；②由运动伪影引起的图像质量不理想；③缺乏数字减影血管造影成像或临床记录不完整；④有多发性未破裂动脉瘤症状患者（不确定哪个动脉瘤导致患者的特定症状）。本研究经哈尔滨工业大学附属黑龙江省医院医学伦理委员会批准（批号：2019-124），并免除患者知情同意。

1.2 仪器与方法 使用GE Signa Excite HD 3.0T超导MR扫描仪和头部8通道线圈进行扫描。包括3D-TOF和增强前后的2D黑血T1WI序列（冠状位及横轴位），扫描参数：TR 900 ms，TE 6.0 ms，视野130 mm×130 mm，矩阵512×512，层厚2 mm，层间距0 mm，使用磁共振造影剂钆布醇（加乐显，拜耳医疗保健药品）进行增强扫描，注射剂量0.1 mmol/kg。

1.3 观察及数据计算 由3位神经外科医师（均具有10年以上神经外科血管性疾病诊断经验，并对影像资料不知情，但知晓动脉瘤位置）共同讨论决定是症状性还是无症状性颅内动脉瘤。动脉瘤相关的神经症状定义：与未破裂动脉瘤相关的①颅神经缺损：突发单侧视力丧失、复视、球后疼痛、瞳孔光反射消失、上睑下垂、眼外肌麻痹或三叉神经痛；②急性头痛：发作突然、剧烈头痛，72 h内缓解；③慢性头痛：慢性复发性头痛，动脉瘤手术干预后明显改善[12]。记录每例患者的年龄、性别、是否有高血压、糖尿病及高血脂等病史。高分辨率MRI数据传输至ADW 4.3后处理工作站，由2名放射科医师（均有5年以上颅脑影像诊断经验，并且对临床数据不知情）独立记录动脉瘤的位置、大小、形态、瘤壁强化、瘤高颈比（aspect ratio，AR）及壁增强指数（wall enhancement index，WEI）。位置分为前循环（颈内动脉、大脑中动脉、大脑前动脉、前交通动脉及后交通动脉）和后循环（椎动脉、基底动脉及大脑后动脉）。测量瘤体最大直径，取最大的动脉瘤直径为动脉瘤的大小。不规则动脉瘤为出现子囊、壁突出或多个叶。AR=动脉瘤颈部到瘤体圆顶的长度/动脉瘤颈部宽度，描述动脉瘤长度与颈部之间的关系，记录最大的颈部宽度和颈部到圆顶的长度（从颈部中心到动脉瘤圆顶的长度）。意见不统一时，由第三位放射科医师（具有10年颅脑影像诊断经验）决定。WEI计算公式：WEI=（增强后瘤壁信号强度/增强后脑白质信号强度－平扫瘤壁信号强度/平扫脑白质信号强度）/（平扫瘤壁信号强度/平扫脑白质信号强度）

增强前后瘤壁及脑白质感兴趣区取同一位置，增强后瘤壁感兴趣区取肉眼观察强化最明显的位置，测量3次取平均值。

1.4 统计学方法 应用SPSS 22.0和R 4.1.2软件，符合正态分布的计量资料以±s表示，计量资料组间比较应用独立样本t检验，计数资料以百分比表示，组间比较应用χ2检验。多因素分析用Logistic回归。P＜0.05为差异有统计学意义。用R语言统计软件建立Nomogram评分模型，利用受试者工作特征（ROC）曲线及校正曲线评估Nomogram评分模型。

2 结果

2.1 基本资料 纳入68例患者，其中症状性动脉瘤20例，包括14例前哨性头痛、6例动眼神经麻痹；无症状性动脉瘤48例。所有患者基本资料及影像特征见表1。

2.2 未破裂动脉瘤的组间分析及Logistic分析 症状性及无症状性动脉瘤组间动脉瘤大小、不规则形态、壁强化、AR及WEI比较，差异均有统计学意义（P均＜0.05），见表1。多因素Logistic回归分析显示定量分析AR及WEI是症状性动脉瘤的独立预测因子，见表2。

表1 症状性及无症状性动脉瘤患者基本资料比较

表2 症状性及无症状性动脉瘤的Logistic多因素分析

2.3 未破裂动脉瘤出现破裂相关症状的Nomogram模型 将动脉瘤大小、不规则形态、壁强化、AR及WEI纳入Nomogram模型建模，形成列线图（图1），根据Youden指数计算Nomogram评分模型的最佳分数截断值为0.2，敏感度为0.92，特异度为0.90，总分越高的未破裂动脉瘤出现症状的风险越大，模型的曲线下面积为0.94（95%CI0.86～1.00），校准曲线与理想曲线接近（图2），显示模型良好。图3显示1例前哨性头痛患者高分辨MRI图像及术中照片，行开颅手术夹闭动脉瘤，术后1个月随访，头痛症状消失。

图1 未破裂动脉瘤出现破裂相关症状风险的Nomogram评分模型列线图

图2 Nomogram评分模型的ROC曲线及校准曲线

图3 男，65岁，慢性反复头痛半年，动脉瘤开颅夹闭后头痛症状消失，为典型症状性动脉瘤。3D-TOF磁共振血管成像示右侧大脑后动脉起始处动脉瘤（星号，A）；冠状位T1WI示增强前动脉瘤图像（星号，B）；冠状位T1WI示增强后动脉瘤图像，瘤壁可见强化（箭，C）；术中显示动脉瘤图像（星号，D）

3 讨论

颅内动脉瘤具有发病率高、破裂率低、破裂后致残致死率高等特点。前哨性头痛和颅神经缺损是动脉瘤破裂之前的重要症状，其机制包括动脉瘤进行性增大导致的肿块效应以及瘤壁本身的炎症刺激。高分辨MRI能清晰显示血管壁，增强扫描后还能显示由炎症导致的瘤壁强化。因此，高分辨增强MRI特征能直接反映动脉瘤的生理状态。本研究证实动脉瘤大小、不规则形态、壁强化、AR及WEI与症状性动脉瘤密切相关，并以此构建预测未破裂动脉瘤出现破裂相关症状风险的Nomogram模型，模型曲线下面积为0.94，敏感度为0.92、特异度为0.90，显示模型良好。

3.1 不同影像特征与症状性动脉瘤的相关性 本研究显示症状性和无症状性动脉瘤组间动脉瘤大小、不规则形态、壁强化、AR及WEI均有显著差异。Fu等[10]通过定量及定性分析发现，动脉瘤大小、壁强化及WEI与症状性动脉瘤显著相关，但该研究未纳入动脉瘤形态这一特征。Zhu等[14]的研究也证实动脉瘤大小、壁强化及WEI与症状性动脉瘤显著相关，同时纳入动脉瘤形态这一特征，但得出的结论是动脉瘤的形态与症状性动脉瘤无显著关系，可能原因为：①动脉瘤出现症状除动脉瘤快速不规则生长压迫外，还与微出血和前兆泄漏有关[15]；②形态是否规则属于定性分析，其判断可能受多种因素影响；③不规则动脉瘤更容易出现瘤壁强化，可能会产生混杂因素[13]。在既往研究的基础上，本研究引入AR这一指标，结果显示AR与症状性动脉瘤显著相关。AR越大，表示瘤体高且瘤颈小，血流流入动脉瘤不容易流出，更易发生微血管出血和前兆泄漏，从而出现相应的临床症状[16]。多因素Logistic回归分析显示，AR及WEI是症状性动脉瘤的独立预测因子。两者均是定量分析，WEI代表壁强化程度。既往研究显示，瘤壁强化在破裂动脉瘤及症状性动脉瘤中更常见[17-18]。症状性动脉瘤存在更强烈的炎症，其瘤壁通透性增加、腔内血栓、停滞或造影剂泄漏，这些均可能导致壁增强。而部分未破裂动脉瘤组织病理学改变引起的炎症过于轻微，不足以引起症状。因此，壁增强程度比壁是否增强更能体现症状性动脉瘤的生理状态。

3.2 Nomogram模型 本研究基于高分辨MRI特征建立预测未破裂动脉瘤发生破裂相关症状风险的Nomogram模型。相对于单纯分析症状性动脉瘤的危险因素，Nomogram模型可将各个危险因素进行融合并量化，最终得到一个综合的风险评估结果。量化列线图应用简便，非影像科医师也能快速掌握。Bijlenga等[19]建立了颅内动脉瘤治疗的PHASES评分模型，模型纳入人群地域、年龄、高血压状况、动脉瘤大小、是否有蛛网膜下腔出血以及动脉瘤的位置。该模型认为PHASES评分≤3分为稳定性动脉瘤，曲线下面积为0.76，其诊断效能低于本研究。本研究中Nomogram模型纳入高分辨MRI的影像特征，高分辨MRI能为颅内未破裂动脉瘤的诊断和评估提供更全面的信息，而且瘤壁强化是动脉瘤不稳定和破裂的重要指标[20]。张伊等[21]用高分辨率MR血管壁成像测量WEI评估颅内动脉瘤不稳定性，发现WEI与PHASES评分中动脉瘤3年、5年生长风险及5年破裂风险均呈正相关。

3.3 本研究的局限性 ①样本量较小；②本研究为回顾性研究，部分无症状动脉瘤患者未来仍可能出现症状，并未对其进行随访；③无组织学病理支持本研究的观点。未来有必要进行更大样本量的前瞻性研究。

总之，高分辨MRI可以为未破裂动脉瘤提供更多的信息，在其基础上建立预测未破裂动脉瘤发生破裂相关症状风险的Nomogram模型，可以将各个危险因素进行融合并量化，最终得到一个相对准确的风险评估结果，帮助临床医师对未破裂动脉瘤进行分层管理，制订个体化治疗及随访方案。