基于高分辨MR影像组学预测颅内动脉粥样硬化性狭窄支架成形术预后的研究

Symptomatic intracranial atherosclerotic stenosis (sICAS) is the most important cause of ischemic stroke in China, and its annual recurrence rate is high to 18%. Patients with sICAS that are refractory to medical therapy can undergo stent after a thorough imaging assessment and risk/benefit measurement. However, there are currently no imaging criteria for screening indications for stenting. High-resolution magnetic resonance imaging (HRMRI) is the only imaging method that can observe the intracranial arterial wall and plaque in vivo. Besides, radiomics as a new technique which can extract mountains of features from the medical imaging has been proven by our previous researches and other researchers' studies, including a study of identification of unstable plaques in coronary arteries. Therefore, this project intends to extract the radiomics features of the preoperative plaques in patients with sICAS based on the HRMRI images, and combine the MR perfusion imaging related to cerebral hemodynamics and the clinical risk factors related to stroke to construct the stenting prognosis prediction model and guide the interventional surgery precisely, which will aid to sICAS individual secondary prevention and reduce the recurrence rate of stroke.

症状性颅内动脉粥样硬化性狭窄（sICAS）是我国缺血性脑卒中的最主要病因，且年复发率高达18%。对药物治疗无效的sICAS患者，可在完善的影像学评估及风险/效益衡量后，行支架成形术。然而，目前尚无筛查支架成形术适应症的影像学评估标准。高分辨率核磁共振（HRMRI）是目前唯一可在活体观察颅内动脉管壁结构及斑块成分的成像方法。而影像组学作为新兴的图像信息挖掘技术，在申请人前期研究及国外研究中已被证实具有重要的临床应用价值，包括冠状动脉不稳定斑块的识别。因此，本项目拟基于HRMRI影像组学的方法，提取sICAS患者术前斑块的影像组学特征，并融合与血流动力学相关的MR灌注状态分级及与卒中相关的临床危险因素，构建支架成形术预后预测模型，继而更精准地指导介入手术开展，实现sICAS个体化二级预防，降低卒中复发率。

在我国，脑卒中已成为城乡居民的首位死亡原因，33-50%的缺血性卒中是由颅内动脉粥样硬化引起。针对内科药物治疗无效的患者，应考虑行血管成形或支架置入术，然而，如何基于术前影像资料对手术风险/获益进行预测评估，是当前临床亟需解决的重要问题。本研究的主要研究内容包括：1）基于高分辨磁共振成像（HRMRI）探讨与基底动脉粥样硬化性狭窄患者行血管成形或支架置入术后新发栓塞性脑梗死相关的影像特征；2）基于HRMRI影像组学特征及传统特征探讨不同缺血性脑梗死模式下责任斑块的差异；3）对照术中DSA，基于无创影像检查探讨如何提高术前责任血管狭窄程度评估的准确性。我们的研究结果提示：1）对于重度基底动脉粥样硬化性狭窄患者，若术前HRMRI提示存在斑块内出血（IPH），围手术期更容易发生栓塞性脑梗死，对于这类患者，术中操作应轻柔准确，减少不必要的操作或反复多次操作；2）不同缺血性脑梗死模式下的责任斑块特征存在显著差异，斑块负荷及IPH与多发性脑梗死的发生显著相关，该发现有助于进一步理解不同脑梗死模式下潜在的病理生理机制；3）相比经颅多普勒超声（TCD），磁共振血管造影（MRA）在鉴别重度狭窄与闭塞方面存在不足，约1/3重度狭窄术前被评估为闭塞，而TCD的收缩峰血流速度和平均血流速度在鉴别重度狭窄与闭塞方面更有优势，该两种参数的敏感度均为96.3%，特异度均为98.6%，由于TCD对操作者经验要求较高，MRA和TCD的联合使用可优化术前脑血管评估。. 目前本项目研究成果包括SCI论著2篇，中华系列期刊论著1篇，中文核心期刊论著1篇，国际会议稿件2篇，中文核心个案报道4篇，中文核心综述1篇。研究成果有望为精细化和个性化术前风险评估提供更多依据，有助于提高对颅内动脉病变管壁特征与缺血性脑卒中发生发展关系的认识，通过综合运用术前无创影像资料，尤其是基于HRMRI的斑块特征挖掘，可为实现症状性颅内动脉粥样硬化性狭窄患者的个体化二级预防提供重要信息，为改善患者预后、减少卒中复发提供有效指导。