基于人工智能的左心耳CT图像分析在左心耳封堵术中的应用价值研究

目的:左心耳封堵术(Left atrial appendage closure,LAAC)已经越来越多地用于非瓣膜性房颤患者以预防血栓栓塞。左心耳结构复杂多变,对左心耳开口直径和深度的精确测量是选择封堵器型号的关键,关系到LAAC的成败。本研究通过比较基于心脏计算机断层血管造影(Cardiac computed tomography angiography,CCTA)影像的人工测量、智能测量和数字减影血管造影(Digital subtraction angiography,DSA)三种方法测量左心耳开口直径和深度的结果,分析其相关性、一致性及对选择封堵器型号的指导意义,同时比较术后CCTA影像人工评估、智能评估对LAAC术后器械周围漏(Peri-device leaks,PDL)、再内皮化(Neo-endothelialization,NE)程度的评估结果,探讨基于人工智能(Artificial intelligence,AI)的左心耳CT图像分析技术在LAAC术中的应用价值。方法:以2020年1月1日至2022年2月28日在济南市中心医院心内科行LAAC且术前行CCTA评估左心耳的69例患者为研究对象,收集其临床资料及影像学资料进行回顾性分析。所有患者的术前CCTA影像均使用常规CT图像分析软件对左心耳进行人工测量,同时使用ANYTHINKβ左心耳智能分析系统对左心耳开口直径和深度进行智能测量,并分别根据测量结果预测封堵器型号。同时,收集术中DSA测量结果及最终植入封堵器型号。以术中DSA测量结果为标准,比较CT人工测量、CT智能测量与DSA测量的左心耳开口直径和深度,分析它们的相关性及一致性和对封堵器型号选择的指导意义。患者术后随访均行CCTA检查,分别进行人工评估和智能评估以评估LAAC术后并发症情况(有无PDL、DRT,NE是否完全,有无封堵器移位、脱落)。P<0.05表示差异有统计学意义,相关系数r≥0.8为高度相关,r<0.3为不相关。结果:(1)患者一般资料:共有69例患者进行了术前评估,67例患者成功植入WATCHMAN封堵器,手术成功率97.10%;69例患者CCTA三维重建LAA形态分类最多的是鸡翅型,共44例,占63.77%;最少的是菜花型,共6例,占8.70%;风向标型和仙人掌型分别为9例和10例,分别占13.04%和14.49%。(2)术前测量结果:三种方法测量LAA开口最大直径,CT人工测量数值最大,平均(26.38±4.19)mm;其次为CT智能测量,平均(24.66±4.06)mm;DSA测量结果最小,平均(24.61±4.21)mm。三种方法测量LAA深度,DSA测量数值最大,平均(24.26±4.45)mm;其次为CT智能测量,平均(23.43±4.36)mm;CT人工测量平均值(23.35±4.30)mm。(3)相关性分析:CT人工测量和CT智能测量开口直径的结果相关系数r=0.866,CT智能测量和DSA测量开口直径的结果相关系数r=0.968,CT人工测量和DSA测量开口直径的结果相关系数r=0.909,均具有显著相关性。CT智能测量与DSA测量深度、CT人工测量与DSA测量深度的结果相关系数r分别为0.906、0.954,均具有显著相关性。(4)一致性分析:使用Bland-Altman回归分析不同方法测量LAA开口直径及深度的一致性。CT人工测量和CT智能测量开口直径的结果P=0.00、CT人工测量和DSA的测量结果P=0.00,不可计算一致性界限。CT智能测量和DSA测量开口直径的结果的P=0.635,即差值与均值独立,可计算一致性界限,4%(3/69)位于一致性界限外,未超出规定的允许误差范围±25%,一致性较好。CT人工测量和DSA测量深度的结果P=0.00,CT智能测量和DSA的测量结果P=0.00,不可计算一致性界限。CT人工测量和CT智能测量深度的结果P=0.497,即差值与均值独立,可计算一致性界限3%(2/69)位于一致性界限外,未超出规定的允许误差范围±25%,一致性较好。(5)预测封堵器型号与实际植入封堵器型号比较:67例成功植入WATCHMAN封堵器患者,依据CT人工测量和CT智能测量的开口直径和深度预测植入封堵器大小,人工预测封堵器大小平均29.46±3.06mm,智能预测封堵器大小平均为28.97±3.30mm,实际植入封堵器大小平均为29.15±3.39mm。人工预测与实际植入封堵器型号具有良好的相关性(r=0.86),智能预测与实际植入封堵器型号两者具有良好的相关性(r=0.96)。人工预测与实际植入封堵器型号两者不同,差异有统计学意义(P=0.17);智能预测与实际Q-VD-Oph细胞培养植入差异无统计学意义(P=0.58)。(6)PDL评估:术后45天随访,人工评估发现PDL22例,智能评估发现PDL22例,两种检测方法对PDL检出率无明显差异(P<0.05)。65名患者完成术后1年随访,人工评估发现PDL19例,智能评估发现PDL19例,两种检测方法对PDL检出率无明显差异(P<0.05)。(7)NE评估:术后45天随访无PDL的45例患者中,25例再内皮化完全,占55.55%,术后1年随访,无PDL的46例患者中39例完全再内皮化,占84.78%。两种检测方法对判断NEPI3K/Akt/mTOR抑制剂程度无明显差异(P<0.05)。结论:(1)基于AI的左心耳CT图像分析技术在术前测量左心耳开natural medicine口直径的结果与术中DSA测量有较好的相关性和一致性;在术前测量左心耳深度的结果与术中DSA测量有较好的相关性,但一致性较差,需要进一步改进;CT智能测量可以较好地指导封堵器型号的选择。(2)基于AI的左心耳CT图像分析技术可以较好的评估LAAC术后PDL和NE情况。(3)基于AI的左心耳CT图像分析技术在LAAC术前、术后评估方面具有较高的应用价值。