人工智能輔助頭頸部CTA在急性腦卒中影像診斷中的臨床應(yīng)用

【摘要】 目的：分析人工智能（AI）輔助頭頸部CT血管造影（CTA）在急性腦卒中影像診斷中的臨床應(yīng)用效果。方法：選取2023年6月—2024年4月樂平市人民醫(yī)院收治的80例急性腦卒中患者，依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法分為對(duì)照組與研究組，各40例。對(duì)照組采用傳統(tǒng)閱片方法分析，研究組采用AI輔助軟件方法分析。比較兩組閱圖主觀評(píng)價(jià)情況、客觀評(píng)價(jià)情況、診斷結(jié)果、診斷效能。結(jié)果：研究組去骨能力評(píng)分低于對(duì)照組，圖像質(zhì)量評(píng)分高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。研究組頸總動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈CT值、圖像信噪比（SNR）、對(duì)比噪聲比（CNR）均高于對(duì)照組，噪聲低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）。DSA診斷檢查結(jié)果顯示，對(duì)照組40例患者中，有18例患者重度閉塞狹窄，25例患者有動(dòng)脈瘤；研究組40例患者中，有18例患者重度閉塞狹窄，24例患者有動(dòng)脈瘤；對(duì)照組人工診斷結(jié)果顯示，40例患者中有18例重度閉塞狹窄，24例有動(dòng)脈瘤；研究組AI診斷結(jié)果顯示，40例患者中有19例重度閉塞狹窄，25例有動(dòng)脈瘤。以DSA診斷為標(biāo)準(zhǔn)，兩組重度狹窄閉塞及動(dòng)脈瘤的診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。結(jié)論：AI技術(shù)應(yīng)用于頭頸部CTA圖像后處理的可行性較高，可縮短圖像重建、診斷時(shí)間，且可達(dá)到較高的圖像重建質(zhì)量及與人工診斷相似的診斷效能。

【關(guān)鍵詞】 人工智能技術(shù) 頭頸部 CTA圖像 腦卒中

Clinical Application of Artificial Intelligence Assisting Head and Neck CTA in Imaging Diagnosis of Acute Stroke/ZOU Anmin， HUANG Shaofang， ZOU Jialu， TU Bin. //Medical Innovation of China， 2025， 22（09）： -141

[Abstract] Objective： To analyze the clinical application effect of artificial intelligence （AI） assisting head and neck CTA in acute stroke imaging diagnosis. Method： A total of 80 patients with acute stroke admitted to Leping People's Hospital from June 2023 to April 2024 were selected and divided into control group and study group according to random number table method， with 40 patients in each group. The control group was analyzed by traditional film reading method， and the study group was analyzed by AI assisted software method. The subjective evaluation， objective evaluation， diagnostic results and diagnostic efficiency of the two groups were compared. Result： The score of bone removal ability in the study group was lower than that in the control group， and the score of image quality was higher than that in the control group， the differences were statistically significant （Plt;0.05）. The CT values， image signal-to-noise ratio （SNR） and contrast to noise ratio （CNR） of common carotid artery and middle cerebral artery in the study group were higher than those in the control group， and the noise was lower than that in the control group， the differences were statistically significant （Plt;0.05）. DSA diagnostic examination results showed that among the 40 patients in the control group， 18 patients had severe occlusion stenosis and 25 patients had aneurysm; among the 40 patients in the study group， 18 patients had severe occlusive stenosis and 24 patients had aneurysm. The manual diagnosis results of the control group showed that 18 of the 40 patients had severe occlusive stenosis and 24 had aneurysm. The AI diagnostic results of the study group showed that 19 of the 40 patients had severe occlusive stenosis and 25 had aneurysms. Taking DSA as the diagnostic criterion， there were no significant differences in diagnostic sensitivity， specificity， accuracy， positive predictive value and negative predictive value between the two groups （Pgt;0.05）. Conclusion： The application of AI technology in the post-processing of head and neck CTA images is feasible， which can shorten the time of image reconstruction and diagnosis， and achieve higher image reconstruction quality and diagnostic efficiency similar to manual diagnosis.

[Key words] Artificial intelligence technology Head and neck CTA images Stroke

First-author's address： Imaging Department， Leping People's Hospital， Leping 333300， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2025.09.031

腦卒中是臨床常見的一種腦血管疾病，發(fā)病后患者病情進(jìn)展迅速，可引起視力、言語(yǔ)、意識(shí)、肢體等多方面臨床癥狀，嚴(yán)重者還會(huì)引起患者殘疾、死亡等不良結(jié)局，對(duì)患者生活造成極大程度影響[1-2]。早發(fā)現(xiàn)、早治療可有效減少腦卒中患者嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生，目前臨床常采用CT血管造影（CTA）檢查的方法雖然成像快、診斷準(zhǔn)確性高，但平均一個(gè)CTA患者的診斷及書寫報(bào)告時(shí)間約30 min，且診斷結(jié)果依賴醫(yī)師主觀意識(shí)，不僅耽誤腦卒中患者診療時(shí)間，還缺乏客觀量化診斷結(jié)局，因?yàn)橛袑W(xué)者提出將人工智能（AI）技術(shù)應(yīng)用于頭頸部動(dòng)脈CTA圖像后處理，以期達(dá)到更好的診斷效果[3-4]。基于此，本研究選取80例急性腦卒中患者分組研究，旨在探討AI輔助頭頸部CTA在急性腦卒中影像診斷的臨床應(yīng)用效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2023年6月—2024年4月樂平市人民醫(yī)院收治的80例急性腦卒中患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）均經(jīng)血管造影確診為腦卒中，符合文獻(xiàn)[5]《中國(guó)急性缺血性腦卒中中西醫(yī)急診診治專家共識(shí)》或文獻(xiàn)[6]《自發(fā)性腦出血診斷治療中國(guó)多學(xué)科專家共識(shí)》中診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）均同意行頭頸部血管造影術(shù)；（3）18～80歲；（4）臨床資料完整；（5）首次發(fā)病。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）重度神經(jīng)功能缺損；（2）凝血功能障礙；（3）精神疾病；（4）臨床資料缺失；（5）合并腦外傷、腦腫瘤、腦血管畸形；（6）于腦梗死恢復(fù)期；（7）近期手術(shù)史；（8）短暫性腦缺血發(fā)作；（9）意識(shí)不清。依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表法分兩組，各40例。該研究經(jīng)樂平市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)；患者知情且同意。

1.2 方法

兩組均采用荷蘭生產(chǎn)進(jìn)口的飛利浦64排螺旋CT機(jī)對(duì)患者進(jìn)行掃描，高壓注射器從患者右上肢頭臂靜脈注入等滲非離子型對(duì)比劑（碘克沙醇100 mL），注射流率采用最大斜率法運(yùn)算模型，通過(guò)壓力注射器以5～7 mL/s的注射流率注射35～45 mL對(duì)比劑、30～40 mL生理鹽水，注射對(duì)比劑5 s后啟動(dòng)掃描，從足側(cè)到頭側(cè)掃描自主動(dòng)脈弓至顱頂。采用對(duì)比劑自動(dòng)觸發(fā)掃描技術(shù)，檢測(cè)層面為主動(dòng)脈弓層面。掃描參數(shù)為管電流240～480 mA，管電壓100～120 kV，X線管旋轉(zhuǎn)時(shí)間lt;0.50 s/圈，螺距0.984～1.500，視野200 mm×200 mm～250 mm×250 mm，掃描時(shí)間小于5 s，采集層厚0.50～1.25 mm，重建間隔0.50～1.25 mm，重建矩陣512×512，重建算法為標(biāo)準(zhǔn)重建，窗寬800 HU，窗位200 HU。

完成掃描后進(jìn)行圖像多方位、多角度進(jìn)行容積重組（VR）、最大密度投影（MIP）、圖像及多平面重組（MPR）、曲面重組（CPR）等后處理圖像重組；其中對(duì)照組采用傳統(tǒng)閱片方法分析，進(jìn)行人工手動(dòng)圖像處理，測(cè)量頸總動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈CT值及標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算對(duì)比噪聲比（CNR）、圖像信噪比（SNR）；研究組采用頭頸AI輔助系統(tǒng)處理，自動(dòng)上傳圖像到AI軟件系統(tǒng)分析并完成診斷報(bào)告。

1.3 觀察指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

（1）主觀閱圖評(píng)價(jià)情況：①去骨能力。重建圖像無(wú)骨偽影計(jì)0分，有骨偽影計(jì)1分。②圖像質(zhì)量評(píng)分。1～5分，≥3分可用于臨床診斷。（2）客觀閱圖評(píng)價(jià)情況：包括頸總動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈CT值、噪聲、SNR、CNR，SNR=平均強(qiáng)化值/噪聲值；CNR=（平均強(qiáng)化值-對(duì)比組織強(qiáng)化值）/背景噪聲值。（3）診斷結(jié)果：以DSA診斷為標(biāo)準(zhǔn)，記錄兩組診斷結(jié)果。（4）診斷效能：對(duì)比兩組診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

本研究數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析和處理，計(jì)量資料以（x±s）表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率（%）表示，采用字2檢驗(yàn)。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基線資料

研究組男21例，女19例；年齡45～80歲，平均（56.29±5.71）歲；疾病類型：出血性腦卒中2例，缺血性腦卒中38例。對(duì)照組男22例，女18例；年齡45～79歲，平均（57.26±6.01）歲；疾病類型：出血性腦卒中3例，缺血性腦卒中37例。兩組基線資料比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05），有可比性。

2.2 主觀閱圖評(píng)價(jià)情況

研究組去骨能力評(píng)分低于對(duì)照組，圖像質(zhì)量評(píng)分高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05），見表1。

2.3 客觀閱圖評(píng)價(jià)情況

研究組頸總動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈CT值、CNR、SNR均高于對(duì)照組；噪聲低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05），見表2。

2.4 檢查結(jié)果

DSA診斷檢查結(jié)果顯示，對(duì)照組40例患者中，有18例患者重度閉塞狹窄，25例患者有動(dòng)脈瘤；研究組40例患者中，有18例患者重度閉塞狹窄，24例患者有動(dòng)脈瘤；對(duì)照組人工診斷結(jié)果顯示，40例患者中有18例重度閉塞狹窄，24例有動(dòng)脈瘤；研究組AI診斷結(jié)果顯示，40例患者中有19例重度閉塞狹窄，25例有動(dòng)脈瘤。見表3。

2.5 診斷效能

研究組重度狹窄閉塞及動(dòng)脈瘤的診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值與對(duì)照組比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。見表4、表5。

3 討論

腦卒中在臨床上具有較高的發(fā)病率、致殘率、復(fù)發(fā)率、死亡率，易發(fā)生于伴有高血壓、糖尿病、高血脂、心房顫動(dòng)、肥胖及不良生活習(xí)慣的人群，可分為出血性腦卒中與缺血性腦卒中兩種[7-8]。其中出血性腦卒中主要為動(dòng)脈瘤、腦動(dòng)脈畸形、外傷等因素導(dǎo)致的腦出血，易發(fā)生于運(yùn)動(dòng)活動(dòng)中，發(fā)病后患者常表現(xiàn)為頭痛、惡心、嘔吐、意識(shí)障礙、肢體癱瘓等癥狀[9-10]；缺血性腦卒中即腦梗死，主要由患者顱腦部、頸部動(dòng)脈狹窄、閉塞、腦動(dòng)脈血栓、血流動(dòng)力學(xué)異常、炎癥、感染、動(dòng)脈炎、關(guān)節(jié)炎、紅斑狼瘡等因素導(dǎo)致的血液流通受阻引起，發(fā)病后患者常表現(xiàn)為單側(cè)癥狀，包括單側(cè)肢體無(wú)力、肢體麻木、口角歪斜等，同時(shí)還可能伴有言語(yǔ)不清、視物模糊、惡心嘔吐、視力喪失、抽搐等臨床癥狀，嚴(yán)重影響患者身體健康[11-12]。

腦卒中發(fā)病后進(jìn)展迅速，可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到癥狀高峰，若不及時(shí)治療，則可能直接導(dǎo)致患者終身殘疾、喪失生命等不可逆轉(zhuǎn)的不良結(jié)果，因而搶抓“黃金治療時(shí)間窗”對(duì)其進(jìn)行診斷與治療尤為重要[13-14]。對(duì)于腦卒中患者，目前臨床常采用的CTA檢查的方法進(jìn)行診斷，具有成像快、診斷準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，但目前常采用的人工圖像處理與診斷主觀性強(qiáng)，且需較長(zhǎng)診斷時(shí)間，存在一定的局限性[15-16]。隨著科技水平的發(fā)展，AI技術(shù)逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，在處理圖像上具有快速、精準(zhǔn)、高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于CTA圖像重建與診斷或許能夠達(dá)到促進(jìn)影像評(píng)估結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化、同質(zhì)化，減少因醫(yī)師主觀判斷造成的差異，提高影像診斷的時(shí)效性、準(zhǔn)確性的效果，更好地服務(wù)于臨床[17-18]。

本研究結(jié)果顯示，研究組去骨能力評(píng)分低于對(duì)照組、圖像質(zhì)量評(píng)分高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）；研究組頸總動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈CT值、CNR、SNR均高于對(duì)照組，噪聲低于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05）；以DSA診斷為標(biāo)準(zhǔn)，研究組重度狹窄閉塞及動(dòng)脈瘤的診斷敏感度、特異度、準(zhǔn)確性、陽(yáng)性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值與對(duì)照組比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Pgt;0.05）。分析其原因，AI技術(shù)可對(duì)海量數(shù)據(jù)資料進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)患者病歷資料、影像學(xué)報(bào)告等結(jié)果進(jìn)行特征提取與系統(tǒng)性分析，并據(jù)此間規(guī)律完成推理、自我校正、輸出結(jié)果，完成對(duì)頭頸部CTA圖像后處理與診斷；同時(shí)AI技術(shù)可在極短的時(shí)間內(nèi)分析大量資料，學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像診斷的相關(guān)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到極高的知識(shí)累積程度，做到快速干預(yù)處理，進(jìn)而能夠達(dá)到較好的圖像重建質(zhì)量，同時(shí)不受疲勞、不良情緒等因素影響，減少人工主觀因素導(dǎo)致的差錯(cuò)，進(jìn)而能夠達(dá)到與人工診斷相似的診斷效能[19-20]。

綜上所述，AI技術(shù)應(yīng)用于頭頸部CTA圖像后處理的可行性較高，可縮短圖像重建、診斷時(shí)間，且可達(dá)到較高的圖像重建質(zhì)量及與人工診斷相似的診斷效能，值得臨床推廣應(yīng)用。

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（收稿日期：2024-07-17） （本文編輯：馬嬌）