Development of a machine learning method to automa4cally quan4fy calcified intracranial atheroma on CT imaging and assess risk of future neurovascular

开发一种机器学习方法,自动量化 CT 成像上的钙化颅内动脉粥样硬化斑块并评估未来神经血​​管的风险

基本信息

  • 批准号:
    2887428
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Atheroma, or chronic pathological narrowing, of arteries is associated with an increased risk of sudden occlusion of these arteries and subsequent major diseases such as ischaemic stroke and heart attack. Atheroma formation is associated with vascular risk factors that are both modifiable (smoking, diabetes, high cholesterol, high blood pressure, physical inactivity) and non-modifiable (age, race, male sex, family history).1 However, identification of atheroma and subsequent vessel narrowing usually requires dedicated vascular imaging and is therefore often only acquired in patients already known or suspected to have arterial disease (e.g. following mini stroke or chest pain).Since atheroma is often calcified, it is clearly identifiable on CT imaging, even if that CT was not acquired as an angiogram. Coronary artery calcium scoring is used clinically in this way to predict future risk of heart attack and to plan treatment strategies for patients before they have even a minor coronary event, i.e. to improve their modifiable risk factors. While some evidence suggests calcified intracranial atheroma might be similarly linked to major diseases of the brain such as cognitive impairment, dementia and stroke,2 large-scale population level evidence with longitudinal follow-up is lacking, and thus intracranial calcified atheroma scoring is not yet used in clinical practice.Due to its speed, patient tolerability and availability, CT is the commonest method for imaging the brain. NHS Scotland performs approximately 120,000 CT brain scans annually for a host of acute (trauma, stroke) and non-acute (cognitive decline, chronic headache) indications. Public Health Scotland (PHS) oversees the collation of and access to pseudonymised national datasets of routinely-collected healthcare data for research in a secure environment.3 These rich datasets include >10 years of imaging linkable to data from primary and secondary care, prescribing, and national statistics and includes specific diagnoses using ICD (International Classification of Diseases) codes.Aims1. Develop an automated artificial intelligence method for scoring calcified intracranial atheroma on non-enhanced CT brain scans2. Use this automated method on a large national imaging dataset linked to clinical data to describe associations between calcified atheroma and future neurovascular disease3. Define a cranial artery calcification score for neurovascular disease prognosis that can be used in clinical practiceReferences1. Banerjee C, Chimowitz MI. Stroke caused by atherosclerosis of the major intracranial arteries. Circulation Research. 2017;120:502-5132. Chen Y-C, Wei X-E, Lu J, Qiao R-H, Shen X-F, Li Y-H. Correlation between intracranial arterial calcification and imaging of cerebral small vessel disease. Frontiers in Neurology. 2019;103. Gao C, McGilchrist M, Mumtaz S, Hall C, Anderson LA, Zurowski J, et al. A national network of safe havens: Scofsh perspective. J Med Internet Res.2022;24:e31684
动脉粥样硬化,或慢性病理性动脉狭窄,与这些动脉突然闭塞和随后的主要疾病(如缺血性中风和心脏病发作)的风险增加有关。动脉粥样硬化的形成与可改变的(吸烟、糖尿病、高胆固醇、高血压、缺乏运动)和不可改变的(年龄、种族、男性、家族史)血管危险因素有关然而,识别动脉粥样硬化和随后的血管狭窄通常需要专门的血管成像,因此通常只有在已经知道或怀疑患有动脉疾病的患者(例如,在小中风或胸痛之后)才能获得。由于动脉粥样硬化通常是钙化的,因此在CT图像上可以清楚地识别,即使CT没有作为血管造影获得。冠状动脉钙化评分在临床上用于预测未来心脏病发作的风险,甚至在患者发生轻微的冠状动脉事件之前就为患者制定治疗策略,即改善其可改变的危险因素。虽然有证据表明钙化的颅内动脉粥样硬化可能与认知障碍、痴呆、中风等脑部重大疾病有相似的联系,但缺乏大规模人群水平的纵向随访证据,因此颅内钙化动脉粥样硬化评分尚未用于临床实践。由于它的速度,患者的耐受性和可用性,CT是最常用的脑成像方法。苏格兰NHS每年进行大约12万次CT脑部扫描,用于治疗急性(创伤、中风)和非急性(认知能力下降、慢性头痛)症状。2 .苏格兰公共卫生部(PHS)负责在安全的环境中监督对例行收集的医疗保健数据的假名国家数据集的整理和访问这些丰富的数据集包括10年的影像数据,可与初级和二级保健、处方和国家统计数据链接,并包括使用ICD(国际疾病分类)代码的特定诊断。开发一种自动人工智能方法,在非增强CT脑扫描上对钙化的颅内动脉粥样硬化进行评分2。在与临床数据相关联的大型国家成像数据集上使用这种自动化方法来描述钙化动脉粥样硬化与未来神经血管疾病之间的关联3。定义可用于临床的神经血管疾病预后的颅动脉钙化评分参考文献1。陈志强,陈志强。颅内动脉粥样硬化对脑卒中的影响。流通研究。2017;120:502-5132。陈永成,魏晓娥,卢健,乔荣华,沈晓峰,李永华。颅内动脉钙化与脑血管病影像学的关系。神经病学前沿,2019;103。Gao C, McGilchrist M, Mumtaz S, Hall C, Anderson LA, Zurowski J,等。安全港的全国网络:苏格兰人的观点。J Med Internet Res.2022;24: e31684

项目成果

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