Известия Саратовского университета. Новая серия.

Серия Математика. Механика. Информатика

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)


Для цитирования:

Dol A. V., Fomkina O. A., Ivanov D. V. Threshold Values of Morphological Parameters Associated with Cerebral Aneurysm Rupture Risk [Доль А. В., Фомкина О. А., Иванов Д. В. Пороговые значения морфологических параметров, связанных с риском разрыва аневризм сосудов головного мозга] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Математика. Механика. Информатика. 2019. Т. 19, вып. 3. С. 289-304. DOI: 10.18500/1816-9791-2019-19-3-289-304


Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.08.2019
Полный текст:
(downloads: 46)
Язык публикации: 
английский
Рубрика: 
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
519.22

Threshold Values of Morphological Parameters Associated with Cerebral Aneurysm Rupture Risk
[Пороговые значения морфологических параметров, связанных с риском разрыва аневризм сосудов головного мозга]

Авторы: 
Доль Александр Викторович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Фомкина Ольга Александровна, Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского
Иванов Дмитрий Валерьевич, Образовательно-научный институт наноструктур и биосистем Саратовского государственного университета
Аннотация: 

Многочисленные исследования показывают, что морфологические параметры аневризм связаны с их разрывом. Однако литературные данные о значениях этих параметров значительно различаются. Целью данного исследования является определение значений морфологических параметров, которые коррелируют с разрывом аневризм сосудов головного мозга и могут быть использованы во время предоперационного планирования для выявления аневризм, склонных к разрыву. Средние значения морфологических факторов, таких как соотношение сторон и отношение размеров аневризмы, были собраны из литературных данных для разорвавшихся и неразорвавшихся аневризм. Был выполнен статистический анализ этих факторов. Статистически значимые различия были получены между средними значениями в выборках отношения размеров и соотношения сторон аневризм для разорвавшихся и неразорвавшихся аневризм. Не обнаружено статистически подтвержденных различий между отношением размеров для разорвавшихся и неразорвавшихся аневризм передней соединительной артерии. Напротив, такие различия были выявлены для обследованных параметров для задней соединительной артерии и для средней мозговой артерии. ROC-анализ позволил вычислить критические значения соотношения сторон и отношения размеров, которые отличают разорвавшиеся аневризмы от неразорвавшихся. Была получена высокая корреляция между отношением размеров и соотношением сторон. Средние значения соотношения сторон и отношения размеров, опубликованные в последние годы, существенно ниже значений данных параметров, опубликованных 10–15 лет назад. Было показано, что среди рассмотренных морфологических факторов соотношение сторон аневризм оказалось значимым. Более того, соотношение сторон коррелирует с отношением размеров, и поэтому отношение размеров можно считать избыточным. Полученное значение критерия соотношения сторон, равное 1.2, было также подтверждено ROC-анализом.

Список источников: 
  1. Rinkel G. J., Djibuti M., Algra A., van Gijn J. Prevalence and risk of rupture of intracranial aneurysms: a systematic review. Stroke, 1998, vol. 29, pp. 251–256.
  2. Vernooij M. W., Ikram M. A., Tanghe H. L., Vincent A. J.P. E., Hofman A. Krestin G. P., Niessen W. J., Breteler M. M.B., van der Lugt A. Incidental findings on brain MRI in the general population. N Engl J Med., 2007, vol. 357, pp. 1821–1828. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa070972
  3. De Rooij N. K., Linn F. H., van der Plas J. A., Algra A., Rinkel G. J. Incidence of subarachnoid haemorrhage: a systematic review with emphasis on region, age, gender and time trends. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2007, vol. 78, pp. 1365–1372 DOI: https://doi.org/10.1136/jnnp.2007.117655
  4. Broderick J. P., Brott T. G., Duldner J. E., Tomsick T., Leach A. Initial and recurrent bleeding are the major causes of death following subarachnoid hemorrhage. Stroke, 1994, vol. 25, pp. 1342–1347.
  5. Ie Roux A. A., Wallace M. C. Outcome and Cost of Aneurysmal Subarachnoid Hemorrhage. Neurosurg Clin N Am., 2010, vol. 21, iss. 2, pp. 235–246. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nec.2009.10.014
  6. Thompson B. G., Brown R. D., Amin-Hanjani S., Broderick J. P., Cockroft K. M., Connolly E. S., Duckwiler G. R., Harris C. C., Howard V. J., Johnston S. C., Meyers P. M., Molyneux A., Ogilvy C. S., Ringer A. J., Torner J. Guidelines for the Management of Patients With Unruptured Intracranial Aneurysms: A Guideline for Healthcare Professionals From the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke, 2015, vol. 46, no. 8, pp. 2368–DOI: https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/STR.0000000000000070
  7. Etminan N., Rinkel G. J. Unruptured intracranial aneurysms: development, rupture and preventive management. Nat Rev Neurol, 2016, vol. 12, no. 12, pp. 699–713. DOI: https://doi.org/10.1038/nrneurol.2016.150
  8. Ujiie H., Tamano Y., Sasaki K., Hori T. Is the aspect ratio a reliable index for predicting the rupture of a saccular aneurysm? Neurosurgery, 2001, vol. 48, no. 3, pp. 495–502.
  9. Zhang J., Can A., Mukundan S., Steigner M., Castro V. M., Dligach D., Finan S., Yu S., Gainer V., Shadick N. A., Savova G., Murphy S., Cai T., Wang Z., Weiss S. T., Du R. Morphological Variables Associated With Ruptured Middle Cerebral Artery Aneurysms. Neurosurgery, 2018, vol. 85, pp. 75–83. DOI: https://doi.org/10.1093/neuros/nyy213
  10. Dhar S., Tremmel M., Mocco J., Kim M., Yamamoto J., Siddiqui A. H., Hopkins L. N., Meng H. Morphology Parameters for Intracranial Aneurysm Rupture Risk Assessment. Neurosurgery, 2008, vol. 63, no. 2, pp. 185–197. DOI: https://doi.org/10.1227/01.NEU.0000316847.64140.81
  11. Duan Z., Li Y., Guan S., Ma C., Han Y., Ren X., Wei L., Li W., Lou J., Yang Z. Morphological parameters and anatomical locations associated with rupture status of small intracranial aneurysms. Scientific Reports, 2018, vol. 8. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-24732-1
  12. Nader-Sepahi A., Casimiro M., Sen J., Kitchen N. D. Is aspect ratio a reliable predictor of intracranial aneurysm rupture? Neurosurgery, 2004, vol. 54, no. 6, pp. 1343–1347.
  13. Huang Z. Q., Meng Z. H., Hou Z. J., Huang S. Q., Chen J. N., Yu H., Feng L. J., Wang Q. J., Li P. A., Wen Z. B. Geometric Parameter Analysis of Ruptured and Unruptured Aneurysms in Patients with Symmetric Bilateral Intracranial Aneurysms: A Multicenter CT Angiography Study. AJNR Am J Neuroradiol, 2016, vol. 37, no. 8, pp. 1413–1417. DOI: https://doi.org/10.3174/ajnr.A4764
  14. Wang G.-X., Yu J.-Y., Wen L., Zhang L., Mou K.-J., Zhang D. Risk Factors for the Rupture of Middle Cerebral Artery Bifurcation Aneurysms Using CT Angiography. PLoS One, 2016, vol. 11, no. 12. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166654
  15. Huhtakangas J., Lehecka M., Lehto H., Jahromi B. R., Niemelд M., Kivisaari R. CTA analysis and assessment of morphological factors related to rupture in 413 posterior communicating artery aneurysms. Acta Neurochir (Wien), 2017, vol. 14. DOI: https://doi.org/10.1007/s00701-017-3263-4
  16. Weir B., Amidei C., Kongable G., Findlay J. M., Kassell N. F., Kelly J., Dai L., Karrison T. G. The aspect ratio (dome/neck) of ruptured and unruptured aneurysms. J Neuro- surg., 2003, vol. 99, no. 3, pp. 447–451.
  17. Ryu C. W., Kwon O. K., Koh J. S., Kim E. J. Analysis of aneurysm rupture in relation to the geometric indices: aspect ratio, volume, and volume-to-neck ratio. Neuroradiology, 2011, vol. 53, no. 11, pp. 883–889. DOI: https://doi.org/10.1007/s00234-010-0804-4
  18. Han K. Y., Won Y. S., Kwon Y. J., Yang J. Y., Choi C. S. Aspect Ratio (dome/neck) of Ruptured and Unruptured Aneurysms in Relation to Their Sizes and Sites and Ages of Patients: Clinical Research. Korean J Cerebrovasc Surg, 2006, vol. 8, no. 11, pp. 3–9.
  19. Lin N., Ho A., Charoenvimolphan N., Frerichs K. U., Day A. L., Du R. Analysis of morphological parameters to differentiate rupture status in anteri- or communicating artery aneurysms. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 11. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079635
  20. Zheng Y., Xu F., Ren J., Xu Q., Liu Y., Tian Y., Leng B. Assessment of intracranial aneurysm rupture based on morphology parameters and anatomical locations. J Neurointerv Surg, 2016, vol. 8, no. 12, pp. 1240–1246. DOI: https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2015-012112
  21. Jiang H., Shen J., Weng Y.-X., Pan J.-W., Yu J.-B., Wan Z.-A., Zhan R. Morphology Parameters for Mirror Posterior Communicating Artery Aneurysm Rupture Risk Assessment. Neurol Med Chir (Tokyo), 2015, vol. 55, no. 6, pp. 498–504. DOI: https://doi.org/10.2176/nmc.oa.2014-0390
  22. Qiu T., Xing H. Morphological Distinguish of Rupture Status between Sidewall and Bifurcation Cerebral Aneurysms. Int. J. Morphol., 2014, vol. 32, no. 3, pp. 1111–1119. DOI: https://doi.org/10.4067/S0717-95022014000300059
  23. Kang H., Ji W., Qian Z., Li Y., Jiang C., Wu Z., Wen X., Xu W., Liu A. Aneurysm Characteristics Associated with the Rupture Risk of Intracranial Aneurysms: A Self-Controlled Study. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 11, e0142330. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142330
  24. Yu J., Wu Q., Ma F. Q., Xu J., Zhang J. M. Assessment of the risk of rupture of intracranial aneurysms using three-dimensional cerebral digital subtraction angiography. J Int Med Res, 2010, vol. 38, no. 5, pp. 1785–1794. DOI: https://doi.org/10.1177/147323001003800525
  25. Li M., Jiang Z., Yu H., Hong T. Size ratio: a morphological factor predictive of the rupture of cerebral aneurysm? Can J Neurol Sci, 2013, vol. 40, no. 3, pp. 366–371.
  26. Doddasomayajula R., Chung B. J., Mut F., Jimenez C. M., Hamzei-Sichani F., Putman C. M., Cebral J. R. Hemodynamic Characteristics of Ruptured and Unruptured Multiple Aneurysms at Mirror and Ipsilateral Locations. AJNR Am J Neuroradiol, 2017, vol. 38, no. 12, pp. 2301–2307. DOI: https://doi.org/10.3174/ajnr.A5397
  27. Rafiei A., Hafez A., Jahromi B. R., Kivisaari R., Canato B., Choque J., Colasanti R., Fransua S., Lehto H., Andrade-Barazarte H., Hernesniemi J. Anatomic Features of Paraclinoid Aneurysms: Computed Tomography Angiography Study of 144 Aneurysms in 136 Consecutive Patients. Neurosurgery, 2017, vol. 81, no. 6, pp. 949–957. DOI: https://doi.org/10.1093/neuros/nyx157
  28. Tian Z., Zhang Y., Jing L., Liu J., Zhang Y., Yang X. Rupture Risk Assessment for Mirror Aneurysms with Different Outcomes in the Same Patient. Front. Neurol., 2016, vol. 7, p. 219. DOI: https://doi.org/10.3389/fneur.2016.00219
  29. Lv N., Yu Y., Xu J., Karmonik C., Liu J., Huang Q. Hemodynamic and morpho-logical characteristics of unruptured posterior communicating artery aneurysms with oculomotor nerve palsy. J Neurosurg, 2016, vol. 125, no. 2, pp. 264–268. DOI: https://doi.org/10.3171/2015.6.JNS15267
  30. Wang G. X., Liu J., Chen Y. Q., Wen L., Yang M. G., Gong M. F., Zhang D. Morphological characteristics associated with the rupture risk of mirror posterior communicating artery aneurysms. J Neurointerv, 2018, vol. 10, pp. 995–998. DOI: https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2017-013553
  31. Hao M., Ma J., Huang Q., He S., Liang Z., Wang C. Morphological Parameters of Digital Subtraction Angiography 2D Image in Rupture Risk Profile of Small Intracranial Aneurysms: A Pilot Study. J Neurol Surg A Cent Eur Neurosurg, 2016, vol. 77, no. 1, pp. 25–30. DOI: https://doi.org/10.1055/s-0035-1558409
  32. Zhang Y., Jing L., Liu J., Li C., Fan J., Wang S., Li H., Yang X. Clinical, morphological, and hemodynamic independent characteristic factors for rupture of posterior communi- cating artery aneurysms. J Neurointerv Surg, 2016, vol. 8, no. 8, pp. 808–812. DOI: https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2015-011865
  33. Jing L., Fan J., Wang Y., Li H., Wang S., Yang X., Zhang Y. Morphologic and Hemodynamic Analysis in the Patients with Multiple Intracranial Aneurysms: Ruptured versus Unruptured. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 7, e0132494. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132494
  34. Ho A. L., Lin N., Frerichs K. U., Du R. Intrinsic, Transitional, and Extrinsic Morphological Factors Associated With Rupture of Intracranial Aneurysms. Neurosurgery, 2015, vol. 77, no. 3, pp. 433–441. DOI: https://doi.org/10.1227/NEU.0000000000000835
  35. Fan J., Wang Y., Liu J., Jing L., Wang C., Li C., Yang X., Zhang Y. Morphological-Hemodynamic Characteristics of Intracranial Bifurcation Mirror Aneurysms. World Neurosurg, 2015, vol. 84, no. 1, pp. 114–120. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wneu.2015.02.038
  36. Zhang Y., Yang X., Wang Y., Liu J., Li C., Jing L., Wang S., Li H. Influence of morphology and hemodynamic factors on rupture of multiple intracranial aneurysms: matched-pairs of ruptured-unruptured aneurysms located unilaterally on the anterior circulation. BMC Neurol., 2014, vol. 14, no. 253. DOI: https://doi.org/10.1186/s12883-014-0253–5
  37. Duan G., Lv N., Yin J., Xu J., Hong B., Xu Y., Liu J., Huang Q. Morphological and hemodynamic analysis of posterior communicating artery aneurysms prone to rupture: a matched case-control study. J Neurointerv Surg, 2016, vol. 8, no. 1, pp. 4751. DOI: https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2014-011450
  38. Jiang Y., Lan Q., Wang Q., Lu H., Ge F., Wang Y. Correlation between the rupture risk and 3D geometric parameters of saccular intracranial aneurysms. Cell Biochem Biophys, 2014, vol. 70, no. 2, pp. 1417–1420. DOI: https://doi.org/10.1007/s12013-014-0074-6
  39. Jeon H. J., Lee J. W., Kim S. Y., Park K. Y., Huh S. K. Morphological parameters related to ruptured aneurysm in the patient with multiple cerebral aneurysms (clinical investigation). Neurol Res, 2014, vol. 36, no. 12, pp. 1056–1062. DOI: https://doi.org/10.1179/1743132814Y.0000000393
  40. Elsharkawy A., Leheиka M., Niemelд M., Kivelev J., Billon-Grand R., Lehto H., Kivisaari R., Hernesniemi J. Anatomic risk factors for middle cerebral artery aneurysm rupture: computed tomography angiography study of 1009 consecutive patients. Neurosurgery, 2013, vol. 73, no. 5, pp. 825–837. DOI: https://doi.org/10.1227/NEU.0000000000000116
  41. Dusak A., Kamasak K., Goya C., Adin M. E., Elbey M. A., Bilici A. Arterial distensibility in patients with ruptured and unruptured intracranial aneurysms: is it a pre- disposing factor for rupture risk? Med Sci Monit, 2013, vol. 19, pp. 703–709. DOI: https://doi.org/10.12659/MSM.889032
  42. Lin N., Ho A., Gross B. A., Pieper S., Frerichs K. U., Day A. L., Du R. Differences in simple morphological variables in ruptured and unruptured middle cerebral artery aneurysms. J Neurosurg, 2012, vol. 117, no. 5, pp. 913–919. DOI: https://doi.org/10.3171/2012.7.JNS111766
  43. Nikolic I., Tasic G., Bogosavljevic V., Nestorovic B., Jovanovic V., Kojic Z., Djoric I., Djurovic B. Predictable morphometric parameters for rupture of intracranial aneurysms — a series of 142 operated aneurysms. Turk Neurosurg, 2012, vol. 22, no. 4, pp. 420–426. DOI: https://doi.org/10.5137/1019–5149.JTN.4698–11.1
  44. You S. H., Kong D. S., Kim J. S., Jeon P., Kim K. H., Roh H. K., Kim G. M., Lee K. H., Hong S. C. Characteristic features of unruptured intracranial aneurysms: predictive risk factors for aneurysm rupture. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2010, vol. 81, no. 5, pp. 479–484. DOI: https://doi.org/10.1136/jnnp.2008.169573
  45. Sadatomo T., Yuki K., Migita K., Taniguchi E., Kodama Y., Kurisu K. Morphological differences between ruptured and unruptured cases in middle cerebral artery aneurysms. Neurosurgery, 2008, vol. 62, no. 3, pp. 602–609. DOI: https://doi.org/10.1227/01.NEU.0000311347.35583.0C
  46. Wang G.-X., Liu L.-L., Wen L., Cao Y.-X., Pei Y.-C., Zhang D. Morphological characteristics associated with rupture risk of multiple intracranial aneurysms. Asian Pac J Trop Med, 2017, vol. 10, no. 10, pp. 1011–1014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apjtm.2017.09.015
  47. Rahman M., Smietana J., Hauck E., Hoh B., Hopkins N., Siddiqui A., Levy E. I., Meng H., Mocco J. Size ratio correlates with intracranial aneurysm rupture status: a prospective study. Stroke, 2010, vol. 41, no. 5, pp. 916–920. DOI: https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.109.574244
  48. Cai W., Shi D., Gong J., Chen G., Qiao F., Dou X., Li H., Lu K., Yuan S., Sun C., Lan Q. Are Morphologic Parameters Actually Correlated with the Rupture Status of Anterior Communicating Artery Aneurysms? World Neurosurgery, 2015, vol. 84, no. 5, pp. 1278–1283. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wneu.2015.05.060
  49. Jiang H., Weng Y. X., Zhu Y., Shen J., Pan J. W., Zhan R. Y. Patient and aneurysm characteristics associated with rupture risk of multiple intracranial aneurysms in the anterior circulation system. Acta Neurochir (Wien), 2016, vol. 158, no. 7, pp. 1367–1375. DOI: https://doi.org/10.1007/s00701-016-2826-0
  50. Shao X., Wang H., Wang Y., Xu T., Huang Y., Wang J., Chen W., Yang Y., Zhao B. The effect of anterior projection of aneurysm dome on the rupture of anterior communicating artery aneurysms compared with posterior projection. Clin Neurol Neurosurg, 2016, vol. 143, pp. 99–103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clineuro.2016.02.023
  51. Kashiwazaki D., Kuroda S. Size ratio can highly predict rupture risk in intracranial small (<5 mm) aneurysms. Stroke, 2013, vol. 44, no. 8, pp. 2169–2173. DOI: https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.113.001138
  52. Ma D., Tremmel M., Paluch R. A., Levy E. I., Meng H., Mocco J. Size ratio for clinical assessment of intracranial aneurysm rupture risk. Neurol Res, 2010, vol. 32, no. 5, pp. 482–486. DOI: https://doi.org/10.1179/016164109X12581096796558
  53. Xu T., Lin B., Liu S., Shao X., Xia N., Zhang Y., Xu H., Yang Y., Zhong M., Zhuge Q., Zhao B., Chen W. Larger size ratio associated with the rupture of very small (6 3mm) anterior communicating artery aneurysms. J Neurointerv Surg, 2017, vol. 9, no. 3, pp. 278–282. DOI: https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2016-012294
  54. Xiang J., Natarajan S. K., Tremmel M., Ma D., Mocco J., Hopkins L. N., Siddiqui A. H., Levy E. I., Meng H. Hemodynamic-morphologic discriminants for in-tracranial aneurysm rupture. Stroke, 2011, vol. 42, no. 1, pp. 144–152. DOI: https://doi.org/10.1161/STROKEAHA.110.592923
  55. Zhang Y., Tian Z., Jing L., Zhang Y., Liu J., Yang X. Bifurcation Type and Larger Low Shear Area Are Associated with Rupture Status of Very Small Intracranial Aneurysms. Front Neurol, 2016, vol. 24, no. 7, 169. DOI: https://doi.org/10.3389/fneur.2016.00169
  56. Ghasemi A., Zahediasl S. Normality Tests for Statistical Analysis: A Guide for Non-Statisticians. Int J Endocrinol Metab, 2012, vol. 10, no. 2, pp. 486–489. DOI: https://doi.org/10.5812/ijem.3505
  57. Milton R. C. An Extended Table of Critical Values for the Mann–Whitney (Wilcoxon) Two-Sample Statistic. Journal of the American Statistical Association, 1964, vol. 59, no. 307, pp. 925–934.
  58. Ujiie H., Tachibana H., Hiramatsu O., Hazel A. L., Matsumoto T., Ogasawara Y., Naka- jima H., Hori T., Takakura K., Kajiya F. Effects of size and shape (aspect ratio) on the hemodynamics of saccular aneurysms: a possible index for surgical treatment of intracranial aneurysms. Neurosurgery, 1999, vol. 45, no. 1, pp. 119–129.
  59. Ivanov D. V., Dol A. V. Morphological and numerical assessment of intracranial aneurysms ruptures risk. Russian Open Medical Journal, 2018, vol. 7, e0304. DOI: https://doi.org/10.15275/rusomj.2018.0304

 

Поступила в редакцию: 
18.10.2018
Принята к публикации: 
26.06.2019
Опубликована: 
31.08.2019