頭蓋内動脈瘤のコンピュータ支援半自動形態学的解析の精度と信頼性：デジタルファントムと臨床動脈瘤症例を用いた実験的研究

Accuracy and reliability of computer-assisted semi-automated morphological analysis of intracranial aneurysms: an experimental study with digital phantoms and clinical aneurysm cases.

• Jiewen Geng
• Peng Hu
• Zhe Ji
• Chuanjie Li
• Li Li
• Jie Shen
• Xue Feng
• Wenzhi Wang
• Guangming Yang
• Jianjun Li
• Hongqi Zhang

抄録

目的:

動脈瘤破裂を予測するためには、形態学的パラメータが非常に重要である。しかし、従来の動脈瘤の形態学的測定（MM）は、幾何学的なX線画像の歪みや平面・角度の選択バイアスのために、不正確であり、大きなばらつきに悩まされていた。本研究では，動脈瘤計測の新しい手法である頭蓋内動脈瘤のコンピュータ支援半自動計測（CASAM）の精度と信頼性を評価することを目的としている．

PURPOSE: Morphological parameters are very important for predicting aneurysm rupture. However, due to geometric radiographic distortion and plane/angle selection bias, the traditional manual measurements (MM) of aneurysm morphology are inaccurate and suffer from severe variability. Our study is to evaluate the accuracy and reliability of computer-assisted semi-automated measurement (CASAM) of intracranial aneurysms, which is a novel technique in aneurysm measurement.

方法:

CASAMのための社内ソフトウェアを開発した。動脈瘤の直径、頸部サイズ、高さ、幅、体積、流入角度、アスペクト比を含む古典的な形態学的指標を測定した。半自動測定の精度とロバスト性を検証するために、20個のデジタル頭蓋内動脈瘤ファントムと27個の異なる位置とサイズの臨床動脈瘤をMMまたはCASAMを用いて測定した。

METHODS: An in-house software for CASAM was developed. Classical morphology indices including aneurysm diameter, neck size, height, width, volume, inflow angle, and aspect ratio were measured. To validate the accuracy and robustness of the semi-automated measurements, 20 digital intracranial aneurysm phantoms and 27 clinical aneurysms with different locations and sizes were measured using MM or CASAM.

結果:

ファントム試験では、MM法、CASAM法ともに観察者間のばらつきは非常に低かったが、手動測定の方が誤差が大きく（1.7～19.1％）、CASAM法の方がより正確な結果が得られた（誤差は1.1～2.5％）。一貫性試験の結果、CASAMの結果は実際の値との整合性が高いことが示されました（一致相関係数=0.993）。臨床試験では、CASAMはMMと比較してクラス内相関係数の値が良好であった。また、流入角は両群とも整合性が低かった。

RESULTS: In the phantom study, although the inter-observer variability of both the MM and CASAM was very low, the manual measurements had higher errors (1.7-19.1%), while the CASAM yielded more accurate results (errors of 1.1-2.5%). The consistency test indicated that the CASAM results were highly consistent with the actual values (concordance correlation coefficient = 0.993). In the clinical study, CASAM showed better intraclass correlation coefficient values compared with MM. The inflow angle had low consistency in both groups.

結論:

我々は、動脈瘤の形態学的パラメータを半自動で測定するコンピュータ支援手法の開発に成功した。本研究によれば，動脈瘤形態学的パラメータのCASAM法は，MM法よりも正確な動脈瘤形態学的パラメータを得ることができ，信頼性の高い方法であることがわかった．この方法は、その臨床利用を促進するために、さらなる研究を行う価値があると考えられる。

CONCLUSIONS: We successfully developed a computer-assisted method to semi-automatically measure the morphological parameters of aneurysm. According to our study, CASAM of aneurysm morphological parameters is a more precise and reliable way than MM to obtain accurate aneurysm morphological parameters. This method is worthy of further studies to promote its clinical use.