急性缺血性卒中血管内治疗术后神经功能恶化的多模态影像预测模型研究

摘要:目的：构建并验证一个整合术前与术后多模态影像特征及关键临床指标的列线图模型，用于个体化预测急性缺血性卒中患者接受血管内治疗后发生早期神经功能恶化的风险。方法：回顾性纳入单中心接受血管内治疗的前循环大血管闭塞患者，系统收集其基线临床资料、术前多模态CT（包括非增强CT、CT血管成像、CT灌注成像）及术后24小时内多模态MRI（包括弥散加权成像、液体衰减反转恢复序列、磁敏感加权成像）的影像参数。主要结局早期神经功能恶化定义为术后24至72小时内美国国立卫生研究院卒中量表评分较术后最低值增加≥4分。通过单因素分析与Lasso回归进行变量筛选，采用多因素Logistic回归构建预测模型，并以列线图可视化。通过Bootstrap法进行内部验证，使用受试者工作特征曲线下面积、校准曲线及决策曲线分析评估模型的区分度、校准度与临床实用性。结果：共纳入312例患者，早期神经功能恶化发生率为14.1%。模型最终纳入五个独立预测因子：基线美国国立卫生研究院卒中量表评分、心房颤动病史、术前侧支循环不良（美国介入和治疗神经放射学学会/介入放射学学会分级0-1级）、术后高信号血管征阳性、术后新发弥散受限体积。模型在训练集中的曲线下面积为0.851，内部验证后为0.827。校准良好，决策曲线分析显示在广泛阈值概率下具有临床净获益。结论：本研究构建的基于围手术期多模态影像的预测模型能有效识别血管内治疗后早期神经功能恶化的高风险患者，有助于指导早期个体化监护与干预。

关键词： 急性缺血性卒中；血管内治疗；神经功能恶化；预测模型；多模态影像；列线图

急性缺血性卒中是我国居民致死和致残的首要原因，其中前循环大血管闭塞所致卒中病情尤为凶险。血管内治疗已成为此类患者的一线标准治疗方法，能显著提高血管再通率并改善预后。然而，临床实践中观察到，约10%-20%的患者在实现成功血管再通后，早期神经功能缺损症状非但未改善，反而出现加重或恶化，这一现象称为早期神经功能恶化。早期神经功能恶化的发生，严重削弱了血管内治疗的获益，与患者不良功能预后及死亡率显著升高密切相关。

基于此，本研究旨在通过回顾性分析，系统收集接受血管内治疗患者的围手术期多模态影像及临床数据，利用统计建模方法，筛选关键预测因子，构建一个结合术前可及信息与术后早期预警标志的个体化预测模型，并以直观的列线图形式呈现，为临床早期识别高危患者、实施针对性管理提供量化工具。

1对象与方法

1.1. 研究对象

本研究为单中心回顾性观察性研究。连续性纳入2021年1月至2023年12月于我院卒中中心接受血管内治疗的前循环大血管闭塞性急性缺血性卒中患者。纳入标准：①年龄≥18岁；②临床确诊为急性缺血性卒中，且影像学证实为颈内动脉末端、大脑中动脉M1或M2段闭塞；③发病至股动脉穿刺时间≤24小时；④术前已完成包含非增强CT、CT血管成像及CT灌注成像的多模态CT检查；⑤术后24小时内已完成包含弥散加权成像、磁敏感加权成像及液体衰减反转恢复序列的多模态MRI检查；⑥术后实现成功再通（改良脑梗死溶栓分级≥2b级）。排除标准：①临床或影像资料不全；②存在MRI检查禁忌或图像质量差；③术前已发生大面积梗死伴显著占位效应；④术后72小时内因非神经原因死亡无法评估。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2. 数据收集

1.2.1 临床资料： 通过电子病历系统收集人口学信息、血管危险因素、基线美国国立卫生研究院卒中量表评分、发病前改良Rankin量表评分、治疗细节及术后管理数据。

1.2.2 影像数据处理： 由两名高年资影像科医师盲法评估。术前CT灌注成像使用RAPID软件自动计算核心梗死体积（相对脑血流量<30%）。术前CT血管成像评估侧支循环，采用美国介入和治疗神经放射学学会/介入放射学学会分级，0-1级定义为侧支循环不良。术后MRI评估：液体衰减反转恢复序列上沿脑沟分布的高信号血管征；弥散加权成像上手动勾画术后新发弥散受限病灶体积；磁敏感加权成像评估出血转化（海德堡分型）。

1.3. 结局定义

主要结局为早期神经功能恶化，定义为血管内治疗后24至72小时内，美国国立卫生研究院卒中量表评分较术后24小时内记录的最低分值增加≥4分。所有评分由认证评估者完成。

1.4. 统计分析

使用R 4.2.1软件。计量资料以中位数（四分位间距）表示，采用Mann-Whitney U检验；计数资料以例数（百分比）表示，采用卡方检验。按7:3随机划分训练集与验证集。在训练集中，先进行单因素分析筛选变量（P<0.1），再行Lasso回归以10折交叉验证选择最优λ值筛选变量，最终纳入多因素Logistic回归（向前逐步法）确定独立预测因子并构建列线图模型。通过Bootstrap法（1000次）内部验证。使用曲线下面积评估区分度，校准曲线及Hosmer-Lemeshow检验评估校准度，决策曲线分析评估临床实用性。P<0.05为有统计学意义。

2.结果

2.1. 患者基线特征

共纳入312例患者，其中44例发生早期神经功能恶化，发生率为14.1%。患者随机分为训练集与验证集。在训练集中，与非早期神经功能恶化组相比，早期神经功能恶化组基线美国国立卫生研究院卒中量表评分更高，心房颤动患病率更高，术前侧支循环不良比例更高。两组其他基线特征无显著差异。

2.2. 影像特征比较

术前影像上，早期神经功能恶化组核心梗死体积显著大于非恶化组。术后MRI显示，早期神经功能恶化组高信号血管征阳性率及术后新发弥散受限体积均显著高于非恶化组。

2.3. 预测模型构建

单因素及Lasso回归筛选后，五个变量进入多因素Logistic回归模型，均被确认为独立预测因子。模型预测因子及权重见下表。

表1 早期神经功能恶化多因素Logistic回归分析结果

基于此构建列线图预测模型，将各变量取值转化为分数，总和对应底部轴上的个体化风险概率。

2.4. 模型性能评估

（1）区分度： 模型在训练集中曲线下面积为0.851，内部验证后曲线下面积为0.827。

（2）校准度： 校准曲线显示预测概率与实际风险吻合良好，Hosmer-Lemeshow检验P值均大于0.05。

（3）临床实用性： 决策曲线分析显示，在约5%至50%的阈值概率范围内，使用该模型指导临床决策能带来更高的净获益。

3.讨论

本研究构建了一个整合术前术后多模态影像及临床特征的预测模型，能有效评估血管内治疗后早期神经功能恶化风险。模型包含的五个因子具有明确的病理生理学意义：高基线美国国立卫生研究院卒中量表评分和心房颤动分别反映初始损伤严重性和特殊栓塞来源；术前侧支循环不良提示脑组织缺血耐受性差；术后高信号血管征是血脑屏障破坏的早期标志；术后新发弥散受限体积直接量化再灌注损伤范围。这些因子共同涵盖了从初始损伤、侧支代偿到再灌注损伤的全链条病理过程。

本模型的优势在于其综合性与临床实用性。它不仅整合了常规易得的术前信息，还纳入了术后早期的特异性MRI预警标志，实现了动态风险预警。列线图形式便于临床快速计算个体风险。内部验证显示模型性能稳健，决策曲线分析证实其具有潜在临床净获益，有助于早期识别高危患者，为加强监护、优化血压管理、乃至未来探索针对性神经保护治疗提供依据。

本研究局限性在于其单中心回顾性设计，可能存在选择偏倚，需多中心前瞻性研究进行外部验证。此外，模型未纳入所有潜在影响因素，如血清生物标志物。未来研究方向包括外部验证、整合人工智能影像组学特征提升预测效能，以及基于此模型开展针对高危患者的干预性临床试验。

4.结论

本研究成功构建并验证了一个基于围手术期多模态影像的列线图预测模型。该模型能有效识别急性缺血性卒中血管内治疗后早期神经功能恶化的高危患者，具有良好的区分度与校准度，可为临床早期风险分层与个体化干预提供有价值的量化工具。

参考文献

[1] 中华医学会神经病学分会, 中华医学会神经病学分会脑血管病学组. 急性缺血性卒中血管内治疗中国指南2023[J]. 中华神经科杂志, 2023, 56(7): 725-741.

[2] 张猛, 高峰, 缪中荣. 多模态影像在急性缺血性卒中血管内治疗围手术期的应用价值[J]. 中华放射学杂志, 2021, 55(4): 438-442.