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综述:人工智能模型在未破裂颅内动脉瘤破裂风险预测中的评估:聚焦血管几何形态与血流动力学特征
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月04日 来源:Neurosurgical Review 2.5
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(编辑推荐)本综述系统探讨AI模型整合血管几何特征与血流动力学参数(如WSS、OSI)在未破裂颅内动脉瘤(UIA)风险预测中的突破性进展,指出CFD联合机器学习(ML/DL)显著提升预测精度,为个体化诊疗提供新范式。
Abstract
未破裂颅内动脉瘤(UIA)破裂风险的精准评估是神经血管领域的重要课题。传统基于动脉瘤大小和位置的临床模型预测效能有限,而融合几何形态与血流动力学参数的人工智能(AI)模型正逐步改写评估标准。
几何与血流动力学的协同作用
动脉瘤的破裂风险与其复杂的血管几何特征(如不规则形态、子囊形成)和血流动力学指标密切相关。计算流体力学(CFD)模拟揭示,低壁面剪切力(WSS)与高振荡剪切指数(OSI)会通过促炎微环境诱发血管壁退化,而局部血流漩涡则可能加速瘤壁重塑。
AI模型的范式革新
支持向量机(SVM)通过核函数处理非线性特征,在小型数据集表现优异;卷积神经网络(CNN)则能自动提取CTA/MRA影像中的三维几何特征。研究表明,整合WSSmax、OSI>0.3等参数的模型,AUC可达0.92,显著超越传统PHASES评分(AUC 0.68)。
临床转化挑战
当前瓶颈在于高质量多中心数据的获取——需包含4D血流MRI、高分辨率血管造影等模态。此外,AI模型的"黑箱"特性使得临床医生对预测结果存疑,SHAP值等可解释性算法的引入成为研究热点。
未来方向
下一代模型将结合流体-结构耦合分析(FSI),量化血流压力对瘤壁的机械应力。随着联邦学习技术的应用,跨机构数据协作有望突破样本量限制,最终实现从"一刀切"到"量体裁衣"的治疗决策跨越。
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