应用影像组学特征构建机器学习模型预测冠状动脉慢性完全闭塞病变介入治疗难度——来自安贞医院冠心病中心的思考与探索丨科研快讯
2025-06-30 来源:医脉通

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第十三期导读:


2024年8月,首都医科大学附属北京安贞医院心内科冠心病中心一区宋现涛教授团队联合北京航空航天大学刘建刚教授团队在国际心血管影像学领域知名期刊《Circulation: Cardiovascular Imaging》(Q1区,IF=6.5)发表了题为“Radiomics Analysis of CTO Plaques for Predicting Successful Guidewire Crossing Within 30 Minutes of PCI”的研究成果。该研究构建了基于冠状动脉慢性完全闭塞病变(CTO)患者术前CT血管造影(CTA)影像组学特征的机器学习预测模型,对CTO 经皮冠状动脉介入治疗(PCI)过程的导丝通过难度进行预测,为CTO患者的术前评估提供了新的思路。


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研究背景


CTO是常见的一种需要进行介入治疗的复杂病变类型,具有操作复杂、手术时间长、成功率低以及并发症发生率高的特点。对于接受优化药物治疗后仍有心肌缺血症状的CTO患者,PCI是主要的血运重建方式之一。


成功开通CTO病变可以显著缓解患者的心绞痛症状,提升活动耐量以及生活质量。PCI术前对患者的临床特征以及病变特征进行评估,预测开通难度对于手术策略的制定具有重要意义。影像组学是一项高通量从医学影像中提取量化特征的分析技术,可以实现对临床诊断以及预后的精准评估。既往对于CTO PCI难度的评估多基于定性的图像特征,尚缺乏关于影像组学预测模型对于CTO病变成功开通难度的预测价值评价的相关研究。


究概


该研究依托首都卫生发展科研专项重点攻关项目“基于冠状动脉 CT 血管造影量化分析的慢性完全闭塞病变介入手术风险预测研究”(No. 2022-1-2061)资助,由北京安贞医院联合北京航空航天大学、北京朝阳医院以及北京友谊医院合作开展。


研究创新地应用影像组学方法,将CTO患者术前CCTA图像中的闭塞段作为感兴趣区,提取得到1918个影像组学特征。通过特征降维、多因素回归等一系列筛选方法,最终得到了6个与CTO PCI 30分钟导丝通过成功相关的关键特征。


基于得到的关键特征,该研究应用支持向量机方法构建得到了机器学习预测模型。针对30分钟导丝通过病变成功结局,该模型在外部数据集中达到了AUC 0.86,准确率74.58%,敏感度81.58%,特异度61.90%的预测表现,AUC表现显著优于既往模型。


该研究证实了CTO患者术前冠脉CTA影像组学特征作为生物影像标志物对于PCI难度评估的预测价值,为CTO PCI的术前评估提供了新的方法与思路。


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专家评论


来自匈牙利国家心血管病中心的心血管影像专家Márton Kolossváry同期于Circulation: Cardiovascular Imaging发表了题为“Morphology of Chronic Total Occlusions IsImportant for Intervention—Radiomics Strikes Again”的评论文章,表示了对该研究的方法以及临床意义的肯定:该研究在对CTO病变进行分割后,应用标准的机器学习管道(pipeline)构建风险预测模型,在对于30分钟导丝通过成功结局的预测上,实现了优良的诊断准确性,并提供了与其主要结果相关的特定患者亚组的分析结果。对于有临床意义的形态学特征,都可以尝试应用影像组学方法深度挖掘有临床意义的表型特征,从而增加临床获益。


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北京安贞医院冠心病中心


北京安贞医院冠心病中心为国内首批专注于冠心病系统化诊疗的专科中心,是国家心血管病临床医学研究中心核心单元、国家卫健委冠心病介入诊疗培训基地及中国胸痛中心示范单位。年冠脉介入手术量近4万例,关注冠心病的临床与基础研究,致力于推动冠心病的规范化培训与诊疗。


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研究者简介


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邢浩然 医生


医学博士,北京安贞医院心内冠心病中心一区医师

师从宋现涛教授,主要从事医学影像指导冠心病精准诊疗、慢性完全闭塞病变介入治疗相关研究

以第一作者发表SCI论文2篇,核心期刊3篇,获批专利3项。

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宋现涛 教授


医学博士、主任医师、教授、博士研究生导师,博士后合作导师,首都医科大学附属北京安贞医院冠心病中心一区主任,首都医科大学心脏病学系副主任,兼心血管智慧诊疗北京市工程研究中心主任、安贞-科亚联合实验室主任、安贞-未磁联合实验室负责人、中国医学装备协会“心磁图装备技术与临床应用培训基地”主任

学术兼职包括北京医学会心血管病分会第十一届委员会副主任委员、国家食品药品监督管理总局医疗器械技术审评专家咨询委员会委员、卫生计生委全国心血管疾病介入技术诊疗培训项目培训基地(冠心病介入)导师、《中华心血管病杂志》通讯编委、《心肺血管病杂志》副主编等

先后入选北京市科技新星、北京市优秀人才、北京市医管局“登峰”人才计划培养团队、北京市卫健委领军人才;获“第二届首都十大杰出青年医生”荣誉称号

参考文献
1.Xing H, Tang Z, Zhang L, Liu Z, Liu Y, Fu X, Lin O, Wang Q, Zhang D, Feng L, Zhang M, Xu F, Zhang M, Zhou Y, Fu Y, Li C, Xu L, He Y, Zhang H, Song X, Liu J. Radiomics Analysis of CTO Plaques for Predicting Successful Guidewire Crossing Within 30 Minutes of PCI. Circ Cardiovasc Imaging. 2024 Aug;17(8):e016117. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.123.016117. Epub 2024 Aug 20.

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