多中心评估PMAneo与RAPID在急性缺血性卒中CT灌注分析中的体积一致性和DEFUSE 3影像合格性

《Japanese Journal of Radiology》：Comparison of PMAneo and RAPID in acute ischemic stroke: agreement in CT perfusion analysis and DEFUSE 3 imaging eligibility

　　

目的：自动化计算机断层扫描灌注（computed tomography perfusion, CTP）分析在急性缺血性卒中（acute ischemic stroke, AIS）分诊中起关键作用。本研究旨在多中心环境中评估PMAneo与RAPID的一致性。

材料与方法：研究人员回顾性审查了来自三个卒中中心、使用四种不同CT扫描仪的99例前循环AIS患者。CTP数据使用PMAneo和RAPID处理。缺血核心体积和T_max > 6 s体积的体积学一致性使用组内相关系数（intraclass correlation coefficients, ICCs）和Bland–Altman分析评估。进行多变量回归分析以识别与体积差异相关的因素。以RAPID为对照，根据DEFUSE 3标准（缺血核心体积 < 70 mL、错配比 ≥ 1.8、绝对错配体积 ≥ 15 mL）评估血管内治疗（endovascular treatment, EVT）影像合格性。

结果：缺血核心体积在两个平台之间显示极好一致性（ICC = 0.881，95% CI 0.827–0.918），T_max > 6 s体积显示良好一致性（ICC = 0.761，95% CI 0.283–0.896），而错配体积显示中等一致性（ICC = 0.661，95% CI 0.146–0.844）。对于缺血核心阈值（< 70 mL），PMAneo显示100%（95% CI 96–100%）相对敏感性和67%（95% CI 38–88%）相对特异性。对于完整DEFUSE 3标准，相对敏感性和相对特异性分别为81%（95% CI 70–89%）和84%（95% CI 66–95%）。Bland–Altman分析显示比例偏倚，随着病变大小增加，PMAneo相对于RAPID低估体积。基底节受累和成像站点与这些体积差异显著相关（p < 0.05）。

结论：PMAneo显示高体积学一致性，并与RAPID具有可比的DEFUSE 3影像合格性，表明其是自动化CTP分析的可靠替代方案。尽管在接近临床相关阈值的边缘病例中观察到比例偏倚和潜在诊断差异，PMAneo可能促进自动化CTP分析的更广泛可及性。

研究背景：卒中仍是全球死亡和长期残疾的主要原因。近年来，急性缺血性卒中（acute ischemic stroke, AIS）的治疗范式从“时间钟”转向“组织钟”，强调评估脑组织生理状态；高级影像对可视化和量化可挽救组织以指导治疗至关重要。DAWN和DEFUSE 3试验表明，在延长时间窗（6–24 h）内，若依据组织活力而非仅时间选择患者，血管内治疗（endovascular treatment, EVT）对大血管闭塞高度有效。因此，2019年美国心脏协会/美国卒中协会（American Heart Association/American Stroke Association, AHA/ASA）指南推荐计算机断层扫描灌注（computed tomography perfusion, CTP）识别不可逆缺血核心与可挽救半暗带之间的错配。为促进快速临床决策，多种自动化软件平台被开发用于量化梗死核心和半暗带体积。RAPID（iSchemaView, Menlo Park, CA）是塑造当前国际指南的关键试验中使用的主要平台，通常采用相对脑血流量（relative cerebral blood flow, rCBF）< 30%定义核心、T_max > 6 s识别低灌注组织，并已成为EVT分诊的事实参考标准。尽管RAPID最成熟，其他替代自动化CTP分析工具也不断进入临床。PMAneo（Micron Inc., Tokyo, Japan）是由急性卒中影像标准化组—日本（Acute Stroke Imaging Standardization Group—Japan, ASIST-Japan）开发的平台，其专有算法曾用数字体模针对RAPID验证，并日益整合入临床流程；原始PMA为研究用途，PMAneo是其医疗器械版本，基于该技术并新增作业管理和运动校正等预处理功能。一个重要临床关注是软件间变异：既往研究显示不同后处理算法和平滑技术可导致估计病灶体积显著差异。由于EVT资格常依赖严格体积界值，如缺血核心体积 < 70 mL，软件输出不一致可能导致同一患者治疗决策冲突。已有研究比较RAPID与Brainomix、Viz CTP、Vitrea、Syngo.via或Olea Sphere等，但目前缺乏PMAneo与RAPID体积一致性的可靠数据。确保这些平台诊断一致性对临床可靠应用试验标准至关重要。因此，该研究在真实世界多中心队列中评估PMAneo与RAPID的一致性及其对DEFUSE 3影像合格性的影响。研究人员定量比较同一受试者CTP原始数据经PMAneo和RAPID两种自动软件包分析的结果，目的是评估两平台相关性和体积一致性，并通过评估DEFUSE 3标准下EVT影像合格性一致性，探讨软件相关差异的临床影响。

研究人员开展的研究、结论及意义：该研究为回顾性多中心研究，最终分析99例前循环AIS患者，来自三个卒中中心和四种CT扫描仪，CTP数据由PMAneo和RAPID同时处理。结论显示，PMAneo与RAPID体积一致性高，DEFUSE 3影像合格性可比，提示PMAneo可作为自动化CTP分析的可靠替代方案；尽管在接近临床相关阈值的边缘病例中存在比例偏倚和潜在诊断差异，PMAneo可能促进自动化CTP分析更广泛可及。

关键技术方法：该研究经Hokkaido University Hospital伦理委员会批准（No. 018-0238），豁免知情同意。样本队列来源为2016年1月至2020年7月在National Cerebral and Cardiovascular Center、Sapporo Shiroishi Memorial Hospital和Hyogo Medical University Hospital三个专科卒中中心初筛的118例AIS患者，最终纳入99例前循环卒中（anterior circulation stroke, ACS）。CTP使用Aquilion ONE（Canon Medical Systems）、Revolution CT（GE HealthCare）、Discovery CT750 HD（GE HealthCare）和SOMATOM Definition AS+（Siemens Healthineers）扫描。同一未修改医学数字成像和通信（Digital Imaging and Communications in Medicine, DICOM）数据由PMAneo（Version 1.3; Micron Inc.）和RAPID（Version 4.9.2.3; iSchemaView）全自动处理，自动完成运动校正及动脉输入函数/静脉输出函数（arterial input function/venous output function, AIF/VOF）选择，操作者盲法。缺血核心定义为rCBF < 30%；错配体积定义为T_max > 6 s体积减缺血核心体积。统计采用ICC(2,1)、Bland–Altman分析、比例误差回归、多变量线性回归并以赤池信息量准则（Akaike Information Criterion, AIC）选择变量，评估DEFUSE 3标准下相对敏感性、相对特异性、阳性预测值（positive predictive value, PPV）、阴性预测值（negative predictive value, NPV）和总体一致性，并行Deming与Passing–Bablok回归敏感性分析，使用R软件（version 4.5.0）。

研究结果：
患者特征：研究人员初筛118例，排除颅内出血2例、CTP分析错误3例和影像数据不完整4例，剩余109例；两名神经放射科医生共识复核确定99例仅ACS。中位美国国立卫生研究院卒中量表（National Institutes of Health Stroke Scale, NIHSS）评分为16（IQR 11–22），症状发生至CTP中位时间4.67 h（IQR 1.83–9.35）。因此最终分析纳入99例。
PMAneo与RAPID的体积学比较：通过ICC(2,1)评估，缺血核心体积ICC为0.881（95% CI 0.827–0.918）；T_max > 6 s体积ICC为0.761（95% CI 0.283–0.896）；错配体积ICC为0.661（95% CI 0.146–0.844）。两平台总体一致良好，缺血核心体积一致性尤其高。
临床分诊评估：以RAPID为对照，按DEFUSE 3标准评估。对于缺血核心体积阈值（< 70 mL），PMAneo相对敏感性100%（95% CI 96–100%）、相对特异性67%（95% CI 38–88%）、PPV 94%（95% CI 87–98%）、NPV 100%（95% CI 69–100%）、总体一致性95%（95% CI 89–98%）。对于完整DEFUSE 3影像标准，相对敏感性81%（95% CI 70–89%）、相对特异性84%（95% CI 66–95%）、PPV 92%（95% CI 82–97%）、NPV 67%（95% CI 50–81%）、总体一致性82%（95% CI 73–89%）。
软件间一致性和预测建模评估：Bland–Altman分析支持比例误差模型。核心体积平均差（RAPID?PMAneo）为2.87 mL（95% LoA ?38.84至44.59 mL），回归斜率0.38（95% CI 0.31–0.44），截距?8.37 mL（95% CI ?11.83至?4.90），提示比例偏倚；加入比例误差项改善残差正态性。T_max > 6 s体积平均差为35.44 mL（95% LoA ?41.92至112.79 mL），回归斜率0.31（95% CI 0.21–0.40），截距6.03 mL（95% CI ?5.25至17.31），差异和比例误差模型残差均符合正态分布。随平均病灶体积增加，PMAneo较RAPID产生越来越小的体积。预测方程为：RAPID（Core）= ?10.31 + 1.46 × PMA（Core）±（2 × 17.37）；RAPID（T_max > 6 s）= 7.13 + 1.37 × PMA（T_max > 6 s）±（2 × 39.14）。Deming和Passing–Bablok回归得到类似转换关系。多变量线性回归中，核心体积的基底节受累为额外解释变量（p = 0.022），未纳入时预测误差17.37，纳入后为17.25，约减少1%；T_max > 6 s体积的成像站点为额外解释变量（p = 0.002），未纳入时预测误差39.14，纳入后为36.81，约减少6%。使用预测模型可可视化PMAneo测量值满足DEFUSE 3影像标准的概率；18例不一致病例的临床和放射学特征被总结，代表性一致病例和不一致病例被展示。结论是存在比例偏倚，边缘病例可能出现分类不一致，基底节受累和成像站点与体积差异相关。

讨论部分总结：该研究显示PMAneo与RAPID分析结果高度一致，说明PMAneo作为自动化分析工具具有足够可靠性。除ICC外，研究人员还评估Bland–Altman指标和阈值不一致病例，以更好评估临床决策阈值附近一致性。跨软件平台CTP分析标准化仍是重大挑战。研究包括三个机构和四种扫描仪，提示结果可推广，反映真实临床多样环境而不依赖特定硬件。既往报告注意到结果随扫描仪变化，该结果支持PMAneo临床应用。缺血核心体积一致性极好，对治疗决策重要。T_max > 6 s体积通常比核心体积对CTP后处理算法类型更敏感，但该研究获得良好一致性，反映PMAneo可靠性。高一致性可能因两平台均使用奇异值分解（singular value decomposition, SVD）去卷积。然而RAPID使用block-circulant SVD，较PMAneo使用的标准SVD更不受对比剂团注到达延迟影响。算法差异一般影响计算结果，PMAneo产生更小体积的趋势可能不仅归因于SVD类型，还归因于降噪滤波和阈值处理等实现细节。T_max > 6 s体积的中心间差异可能反映扫描仪相关变异和CTP协议差异，并增加Bland–Altman分析变异性。Bland–Altman分析中核心和T_max > 6 s体积均观察到比例误差，PMAneo随平均病灶大小增加倾向产生更小体积。基于DEFUSE 3影像标准预测，在核心体积低于60 mL范围，倾向将边缘病例识别为RAPID合格/PMAneo不合格；在T_max > 6 s体积超过100 mL范围，倾向为RAPID不合格/PMAneo合格。该研究中后者范围病例少于前者，导致13例RAPID合格/PMAneo不合格和5例RAPID不合格/PMAneo合格。在RAPID不合格/PMAneo合格病例中，核心体积差异被认为是5例中4例的主要贡献因素；在RAPID合格/PMAneo不合格病例中，T_max > 6 s体积差异被认为是13例中13例的主要贡献因素。PMAneo低估较大体积的倾向在应用基于RAPID建立的DEFUSE 3标准时具有临床意义。低估大病灶缺血核心可能将RAPID定义的大核心患者归类为PMAneo合格，可能导致相对试验标准治疗过度选择；相反，低估T_max > 6 s体积可能降低计算错配体积，排除原本基于RAPID合格的患者。重要的是，尽管试验标准基于RAPID，RAPID的体积估计不总是代表真实组织状态，因此两平台差异不自动意味着PMAneo测量错误。软件平台间分诊结果变异是临床实践重要考虑，既往研究报道其对合格性的影响。典型边缘病例接近指南阈值，包括核心体积、错配比和体积、临床-影像错配，以及因技术或生理因素导致灌注可靠性不确定的病例。对这些患者，CTP结果应结合临床严重程度、血管影像和整体临床背景解释，而非作为孤立决策工具。局限性包括：回顾性注册设计缺少闭塞部位、基线Alberta卒中项目早期CT评分（Alberta Stroke Program Early CT Score, ASPECTS）、随访影像和临床结局系统数据，无法进行组织或结局验证；RAPID作为参考标准本身并非绝对金标准，因此评估的是两平台一致性而非PMAneo真实诊断准确性；原始数据访问和统计分析由Micron Inc.的K.N.完成，尽管PMAneo处理全自动且确定性，所有结果由无关联的Y.I.使用共享代码和数据集独立验证，但企业隶属关系是潜在利益冲突。

研究结论翻译：总之，PMAneo与RAPID显示出高度一致性，尤其是在核心体积评估方面。在意识到这些预测趋势的情况下，它可能作为血管内治疗分诊的有用工具。PMAneo是RAPID的实用替代方案，可在各种临床环境中扩大自动化CTP分析的可及性。