人体组织大多是不规则形状,颅内动脉瘤也不例外,那么如何来测量、评判它的大小,今天就来讲讲简单聊一聊。
动脉瘤破裂的风险与动脉瘤囊的大小有关,据此,很容易推断,动脉瘤的几何形状,不仅仅是大小,也与破裂的可能性相关。
图1常见动脉瘤分类
采用3D造影或CTA图像,对于顶部动脉瘤和侧壁动脉瘤的形态学参数测量,可见下图。其中,动脉瘤的大小定义为穹顶距瘤颈平面W的最大距离,长宽比AR定义为动脉瘤的最大垂直高度H1/动脉瘤的平均颈部直径N。D1流动的动脉瘤边缘的载瘤血管垂直直径;D2载瘤血管垂直直径,一般距D1-1.5倍的距离。平均直径为(D1+D2)/2。大小SR定义为最大动脉瘤高度H2/平均直径。高宽比H/W定义为H2/W。流动角度FA则定义为动脉瘤的最大高度与载瘤血管之间的夹角α。(一图了解常见参数测量~~)
图2动脉瘤的常见参数测量
此时,即可使用几何公式来计算动脉瘤的体积,首先将动脉瘤按形态分为“Sphere球体”、“Ellipsoid椭圆形球体”和“Bilobed双叶式”。随后按照以下公式进行计算:
球体使用公式:π/6×直径3;
椭圆形球体使用公式:π/6×宽度×深度×高度;
双叶式则为:两个椭圆形球体体积之和。
自然地,使用几何公式时固有的不准确性会将不规则体积计算偏小,同时会假定更高的填塞密度。由于动脉瘤体积的人工测量、计算方式的偏倚,极大的影响了填塞密度的计算和预测价值。于是,影像分析自动计算软件应运而生,有开源的(如Slicer),亦有商用的ZIBAmira、Python等,目前各类软件工具已超过20种,分割动脉瘤与载瘤动脉的方式亦有多种。
图3采用开源Sclicer软件对CTA基底动脉瘤进行测量与分析(不过别误会,这些软件无一例外还是需要人工校正或审核的~)
德国研究者LeonidGoubergrits教授(Charité-Universit?tsmedizinBerlin)等牵头的MATCH挑战赛(MultipleAneurysmsAnaTomyCHallenge),采用西门子ArtisQ的造影工具包,3D数字减影CT数据(**),层*分辨率的切面,由每个挑战团队应用自己的算法和策略进行测量分析。在年的发布中,针对5个动脉瘤计算了40个三维和几何参数,发现不同操作员间或组间变异性相关的不确定性,其范围可由3.9%至.8%,分割和表面后处理(例如平滑化)作为动脉瘤3D软件重建的关键步骤,较易引入不确定性。
图4图像分割过程中,是否包含分支血管的动脉瘤颈部清晰度差异
图5MATCH挑战中,对所有测量的几何参数,测量值与实际值之间绝对偏差的箱线图
在这个报道中,研究者们发现不确定性随着维度的增大而升高,一维参数的不确定性最低,而曲率参数通常表现出最高的相对不确定性。操作员手动分割动脉瘤与载瘤动脉,这个过程可能将来会由更好的软件计算方式所取代;此外,表面网格的分辨率也很重要,网格节点坐标的精度也会影响准确性。因此研究者们认为,在动脉瘤破裂风险预测时,首先需要对动脉瘤的几何参数测量进行可靠和可重复性的评估,并认为有必要开发用于重建动脉瘤图像数据的标准。(这个挑战感觉主动脉瓣、二尖瓣测量也有必要整一个~)
不确定性这么高的情况下,似乎就不合适再展示预测研究的结果了。举个例子,AR被认为是几何参数中与破裂风险评估最相关的参数,但是在MATCH报道中,AR组间的不确定性约为30%。动脉瘤高度则显示出了14%的相对不确定性。因此,评估参数时的方法和操作者,其重要性凸显。最后的最后,列一下动脉瘤几何参数的定义。(有人整理就是好啊~尤其这种缩写特别多的~~)
图6动脉瘤的几何参数及其定义
参考文献:
1.BaoshunMa,RobertE.Harbaugh,MadhavanL.Raghavan.Three-dimensionalgeometricalcharacterizationofcerebralaneurysms.AnnalsofBiomedicalEngineering,Vol.32,No.2,Febtuary.
2.LeonidGoubergrits,FlorianHellmeier,JanBruening,etal.MultipleAneurysmsAnaTomyCHallenge(MATCH):uncertaintyquantificationofgeometricruptureriskparameters.BioMedEngOnline()18:35.
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