Introducción
La escala del Alberta Stroke Program Early CT Score (ASPECTS) se desarrolló para cuantificar los cambios isquémicos tempranos en la tomografía computarizada (TC) en pacientes con sospecha de accidente cerebrovascular isquémico agudo en el territorio de la arteria cerebral media [1]. Se diseñó para ayudar a seleccionar a los pacientes que tenían un mayor beneficio clínico para el tratamiento con fibrinolíticos [2,3], para detectar el riesgo de hemorragia y como factor pronóstico [4].
Esta escala se puede calcular en los estudios de TC (tanto en la TC basal como en la angio-TC) y de resonancia magnética en la secuencia de difusión, que es la herramienta más sensible para la detección de la isquemia cerebral [5], aunque, en la mayor parte de los centros, la TC sigue siendo la prueba diagnóstica más utilizada por su rapidez y accesibilidad, y porque descarta de manera fiable la presencia de sangrados.
La escala del ASPECTS es cuantitativa y divide el territorio vascular de la arteria cerebral media en 10 regiones que se evalúan en dos niveles: el nivel ganglionar y el supraganglionar. El límite es la cabeza del caudado. Cualquier hipodensidad parenquimatosa sugestiva de infarto en los cortes axiales a la altura de la cabeza del caudado o por debajo se adjudica a la región del ASPECTS ganglionar, donde hay siete regiones (los segmentos M1, M2 y M3, la ínsula, el núcleo caudado, el núcleo lenticular y la cápsula interna); las lesiones por encima de la cabeza del caudado corresponden a la región supraganglionar, y se valoran tres regiones (M4-M6). Partiendo de una puntuación inicial de 10 puntos, se va restando un punto por cada región afectada [2].
Aunque conceptualmente realizar esta escala es sencillo, la detección de los cambios isquémicos tempranos en la TC puede ser un reto diagnóstico [6], ya que pueden existir factores que dificulten su realización, bien relacionados con el paciente (presencia de lesiones preexistentes), con el lector (grado de experiencia) o por factores técnicos (movimiento del paciente) [7,8].
Muchos estudios han demostrado que el principal inconveniente de la escala del ASPECTS es su bajo acuerdo interobservador y reproducibilidad [9,10]. Para ayudar al diagnóstico e intentar disminuir la variabilidad interobservador se están desarrollando programas de inteligencia artificial (RAPID©, OLea©, GE©, Philips©, Siemens Syngo©, Viz.ai© y MIStar©) [11] que realizan de manera automática una segmentación del parénquima encefálico y valoran cada una de las 10 localizaciones, proporcionando una escala del ASPECTS automatizado (ASPECTS-a) para apoyar al radiólogo en la interpretación de las imágenes y permitir un toma de decisiones más rápida.
Todos estos programas están diseñados para valorar la presencia de infartos isquémicos agudos, pero hay que tener en cuenta que estas herramientas tienen una serie de dificultades que pueden hacer que la escala que proporcionen no sea exacta.
En ocasiones, aparte del infarto isquémico agudo, puede haber otras patologías que alteren la densidad del parénquima encefálico; por ejemplo, infartos crónicos preexistentes, áreas de malacia previas o cuando por el infarto el paciente sufre un traumatismo craneal, solapándose la patología isquémica y la traumática. En estos casos, la escala del ASPECTS que proporcionan estas herramientas puede tener errores en la interpretación de los hallazgos.
El objetivo de este estudio es evaluar un software de ASPECTS-a (Syngo.via Frontier ASPECT Score) frente a la lectura de dos radiólogas, una neurorradióloga y una residente de tercer año, en todos los estudios de TC cerebral solicitados desde urgencias, no únicamente en las sospechas de infarto cerebral, y describir las causas más frecuentes de discrepancia entre el ASPECTS-a y el visual (ASPECTS-v) en los estudios de TC cerebral de urgencia.
Material y métodos
Es un estudio retrospectivo, observacional, descriptivo y unicéntrico, aprobado por el comité de ética del hospital Povisa, el cual, por tratarse de un estudio retrospectivo con un tratamiento anonimizado de los datos, eximió de la necesidad de un consentimiento informado por escrito. No se ha recibido ninguna fuente de financiación para hacer este estudio.
Población de estudio
Se incluyó a todos los pacientes mayores de 18 años a los que se les realizó un estudio de TC craneal urgente entre el 1 y el 31 de diciembre de 2019.
Se excluyeron los estudios que tenían artefactos por movimiento y aquellos con ASPECTS diferentes en el mismo estudio al tener que repetirlo por algún motivo (movimiento o administración de contraste).
Cada estudio fue interpretado por dos radiólogas (una radióloga especialista en neurorradiología con 14 años de experiencia y una residente de tercer año), que revisaron de forma independiente las imágenes. Las discrepancias entre las dos lectoras se resolvieron mediante una lectura de consenso.
Se recogieron los siguientes datos epidemiológicos: sexo, edad y motivo de solicitud (agrupados en cinco grupos: trastorno craneoencefálico, déficit neurológico focal, cefalea, síncope y otros).
Respecto a la imagen de la TC, se recogieron los diferentes hallazgos: presencia de sangre, colecciones o lesiones extraaxiales, atrofias asimétricas (corticales y subcorticales), infartos agudos y áreas de malacia (postraumáticas o posquirúrgicas).
Adquisición de la tomografía computarizada
Todos los estudios de TC se adquirieron en un mismo escáner (GoUp©, Siemens, Forchheim, Alemania) con una adquisición secuencial, utilizando 110 kV y 239 mA de referencia, con un grosor de corte de 1,5 mm, con una ventana predefinida con una anchura de 80 unidades Hounsfield (UH) y un nivel de 35 UH, que posteriormente las lectoras podían variar manualmente.
Herramienta de posproceso
La herramienta de ASPECTS-a que se utilizó fue la de Siemens (Syngo.via Frontier ASPECT Score©, Siemens Healthcare GmbH, Erlangen, Germany), que, sobre una reconstrucción con un grosor de corte de 5 mm, realiza una matriz predefinida y segmenta las estructuras de interés del ASPECTS en los 10 volúmenes de interés definidos topográficamente en la escala del ASPECTS original en cada uno de los hemisferios de las TC cerebrales. Tras esto, compara la densidad de cada uno de los volúmenes de interés con el correspondiente contralateral, calculando el porcentaje de diferencia en UH de cada segmento, de forma que, en caso de detectar una menor densidad en comparación con la correspondiente contralateral, por definición la correlaciona con un área de infarto y resta un punto en la escala del ASPECTS-a total. Para evitar la mala interpretación de áreas con más cantidad de líquido o áreas de malacia, los vóxeles más hipodensos los excluye de la medida de UH [12].
Interpretación de la imagen por parte de los radiólogos
Para que el ASPECTS-v y el ASPECTS-a fueran comparables, los lectores valoraron la presencia de hipodensidades parenquimatosas en los 10 segmentos del ASPECTS en cada hemisferio, teniendo en cuenta que estas hipodensidades podían corresponder con áreas de infarto agudo o crónico, así como con áreas de malacia o gliosis. Se obvió la valoración de los espacios perivasculares dilatados en los ganglios basales si tenían la morfología redondeada u ovalada y estaban en su localización característica. Tampoco se tuvieron en cuenta la enfermedad vascular de pequeño vaso sin afectación cortical, sólo si afectaban al territorio de las ramas lenticuloestriadas de la arteria cerebral media.
Análisis estadístico
El análisis estadístico de los datos se realizó mediante el programa SPSS© (Chicago, Illinois) versión 15. Las variables continuas se expresan en media y desviación estándar, y se proporciona también el rango. Los valores se muestran como valores absolutos y porcentajes respecto al total de casos.
Análisis de la discrepancia entre el ASPECTS-v y el ASPECTS-a
En los casos en los que el ASPECTS-v y el ASPECTS-a no coincidieron, ambos lectores hicieron una nueva lectura de consenso intentando identificar el motivo de la discrepancia.
Resultados
Se realizaron un total de 321 TC craneales urgentes. Se excluyeron 26: 17 por movimiento del paciente, de las cuales siete eran prácticamente invalorables y en 10 casos hubo que repetir la adquisición, lo que proporcionó dos valores de ASPECTS-a diferentes en el mismo estudio; nueve estudios se descartaron porque se realizó un estudio basal tras la administración de contraste intravenoso, y esto proporcionó también dos valores de ASPECTS-a diferentes entre el estudio basal y el contrastado. Por tanto, el tamaño muestral final fue de 295 estudios. De estos, 133 eran hombres (45,1%) y 162 eran mujeres (54,9%), con una edad media de 65 ± 20,55 años (rango: 18-100 años). El traumatismo craneoencefálico fue el motivo de solicitud más frecuente, con 130 pacientes (44,1%), seguido del déficit neurológico focal, con un 16%.
ASPECTS-v
De los 295 estudios, 271 (91,8%) fueron puntuados con ASPECTS 10 en ambos hemisferios cerebrales y 24 estudios (8%) con ASPECTS-v inferior a 10.
ASPECTS-a
De los 295 estudios, el ASPECTS-a puntuó 134 estudios (45%) con ASPECTS 10 en ambos hemisferios cerebrales (normales) y 161 (55%) con ASPECTS inferior a 10.
Comparación del ASPECTS-v y el ASPECTS-a
Del total de 295 estudios, en 143 (48,5%) el ASPECTS-a y el ASPECTS-v coincidían (134 con ASPECTS 10 y nueve con ASPECTS inferior a 10), y en 152 (51,5%) no coincidían. De los 24 estudios con ASPECTS-v inferior a 10, el ASPECTS-a coincidía en nueve estudios y en 15 no coincidía (Fig. 1). De los 161 estudios con ASPECTS-a inferior a 10, en 152 no coincidía con el ASPECTS-v y en nueve estudios sí coincidía.
Figura 1. Relación de pacientes con ASPECTS visual (ASPECTS-v) inferior a 10. De los 24 estudios con ASPECTS inferior a 10 en la escala visual, el ASPECTS automático (ASPECTS-a) coincidía en nueve estudios y en 15 no coincidía. En estos 15 en los que hubo discrepancia, en siete estudios el ASPECTS-a detectó como hipodensas regiones cerebrales que en el ASPECTS-v eran normales (falsos positivos): dos casos por la presencia de una atrofia cerebral asimétrica, dos por una segmentación errónea del caudado y en tres casos no se consiguió identificar el motivo por el cual el ASPECTS-a marcaba como patológico un determinado segmento del territorio de la arteria cerebral media. En ocho casos, el ASPECTS-a no detectó hipodensidades identificadas en el ASPECTS-v (falsos negativos): en seis casos porque no detectó todos los segmentos afectados en el ASPECTS-v, aunque sí fue capaz de identificar parte de los segmentos afectados, y en dos casos porque no identificó un infarto isquémico agudo en el segmento M4 izquierdo.
Motivos de las discrepancias entre el ASPECTS-v y el ASPECTS-a
De los 152 estudios en los que hubo discrepancia entre el ASPECTS-v y el ASPECTS-a, se buscaron las posibles causas, que fueron por orden de frecuencia, las siguientes (Fig. 2).
Figura 2. Motivos de las discrepancias entre el ASPECTS visual y el ASPECTS automatizado.
Mala segmentación en la cabeza del caudado
De los 152 estudios, en 111 (73%) el ASPECTS-a segmentó erróneamente la cabeza del caudado, interpretando en algunos casos la cabeza con un volumen mayor del real e incluyendo en su interior parte del asta frontal, lo que hacía que la densidad fuera más baja. En 60 estudios (40%) (Fig. 3), éste fue el único motivo de la discrepancia, y en los otros 51 había, además, otras causas, que se especifican en los siguientes apartados.
Figura 3. Mala segmentación en la cabeza del caudado. a) El ASPECTS automático interpreta la región de la cabeza del caudado derecho como parte del asta frontal, segmentándolo de forma errónea y restando un punto en la escala del ASPECTS (línea más gruesa que rodea el caudado y marcado con ‘X’ en la columna que aparece a su izquierda); b) El error de segmentación está en el caudado izquierdo por la misma razón que en la figura a); c y d) El ASPECTS automático marca la cabeza del caudado como área afectada, sin que se consiga identificar patología en el ASPECTS visual.
No se consigue identificar la causa
De los 152 estudios, tras una revisión independiente y una lectura en consenso de los dos radiólogos, en 50 estudios (33%) no se encontró el motivo de la puntuación del ASPECTS-a inferior a la puntuación del ASPECTS-v.
Atrofias asimétricas corticales
De 152 estudios, en 23 (15%), la presencia de atrofias cerebrales corticales asimétricas (Fig. 4) ocasionó una discrepancia entre el ASPECTS-a y el ASPECTS-v: atrofia asimétrica de Silvio, 19 casos (82%); atrofia asimétrica del surco frontal, dos casos (9%); y atrofia asimétrica del surco de Rolando, dos casos (9%).
Figura 4. Atrofias asimétricas corticales. Se manifiestan radiológicamente como ensanchamiento de los surcos. a) Interpretación de M1 y M5 del lado derecho como áreas hipodensas por atrofia asimétrica del surco de Silvio. En este caso también interpreta de forma errónea el caudado del lado izquierdo; b) Interpretación de M5 del lado izquierdo por atrofia asimétrica del surco de rolando izquierdo; c) Interpretación de M4 del lado derecho por atrofia asimétrica de un surco frontal.
Hemorragia intracraneal
De 295 estudios, en 17 (6%) había hemorragia intracraneal: 16 de etiología postraumática, de los cuales 10 (63%) eran hematomas subdurales y uno, una transformación hemorrágica de un infarto. En estas 17 hemorragias, en dos casos el ASPECTS-a y el ASPECTS-v coincidían, y en 15 estudios no coincidían. De esto 15, en 11 (7%) la presencia de sangre interfería en la correcta interpretación al alterar la comparación de las UH entre ambos hemisferios (Fig. 5); en un caso, al analizar las imágenes se observó que era por un error en la segmentación del caudado; y en tres estudios no se identificó la causa de la discrepancia.
Figura 5. Hemorragia intracraneal. La presencia de sangre interfiere en la interpretación al alterar la comparación de las unidades Hounsfield entre ambos hemisferios. Hemorragia parenquimatosa y focos de hemorragia subaracnoidea en el lóbulo temporal derecho con interpretación de M2 del hemisferio contralateral (izquierdo) como hipodenso.
Atrofia subcortical
De los 152 estudios, en cinco (3%) la atrofia subcortical condicionaba una segmentación errónea, incluyendo parte del sistema ventricular ampliado en el volumen que había que estudiar del parénquima (Fig. 6).
Figura 6. Atrofia subcortical. La atrofia subcortical condiciona una segmentación errónea, incluyendo parte del sistema ventricular ampliado en el volumen que se va a estudiar del parénquima y, por lo tanto, un valor del ASPECTS automático erróneo. En este caso, el aumento del tamaño del sistema ventricular condiciona una interpretación errónea del caudado, la cápsula interna y el M4 del lado derecho.
Miscelánea
En un caso, un infarto del territorio de la arteria cerebral posterior se interpretó como una alteración en el segmento M3 y, por tanto, como un ASPECTS 9. En otros dos casos había infartos lacunares en las cabezas de los caudados no cuantificados por el ASPECTS-a.
Colecciones y lesiones extraaxiales
Se vieron en cuatro estudios, tres meningiomas y un higroma. En todos el ASPECTS-a y el ASPECTS-v coincidieron.
Áreas de malacia posquirúrgicas y postraumáticas
Las áreas de malacia postraumáticas se observaron en tres pacientes. En ningún caso condicionaron discrepancia entre el ASPECTS-a y el ASPECTS-v. No se observaron áreas de malacia posquirúrgicas.
Infarto isquémico agudo en el territorio de la arteria cerebral media
En seis estudios había infartos isquémicos agudos en el territorio de la arteria cerebral media. El ASPECTS-a no identificó correctamente dos infartos, ambos localizados en la región M4.
Discusión
En este estudio se ha comparado la herramienta del ASPECTS-a con el ASPECTS-v leídos por dos radiólogas en un amplio grupo de pacientes que acuden al servicio de urgencias con clínica neurológica aguda de múltiples etiologías, no únicamente en pacientes con clínica de isquemia aguda, y se han observado discrepancias ocasionadas fundamentalmente por errores en la segmentación y por la presencia de lesiones preexistentes. Hay múltiples estudios que documentan la utilidad del ASPECTS para el diagnóstico de los accidentes cerebrovasculares agudos. Esta escala requiere un alto nivel de experiencia para detectar los cambios, a menudo sutiles, en la TC en la fase inicial de la isquemia cerebral, por lo que la formación es crucial para aumentar la fiabilidad del ASPECTS [13]. En consecuencia, existe una considerable variabilidad intra- e interobservador [14] (y, por ello, se están desarrollando herramientas automatizadas para contrarrestar estos retos [15,16].
En este estudio, a diferencia de otros, no se ha valorado la fiabilidad de la prueba en cuanto a identificar los infartos isquémicos agudos, puesto que esto ya está ampliamente estudiado en la bibliografía y ya se ha demostrado su utilidad. Por ejemplo, Nagel et al [17] examinaron el software e-ASPECTS comparado con tres neurorradiólogos y concluyeron que el software e-ASPECTS no era inferior a los tres neurorradiólogos en la puntuación de ASPECTS. También en una cohorte de 34 pacientes, Herweh et al [13] demostraron que el e-ASPECTS mostraba un rendimiento similar al de los expertos.
Hasta el momento de escribir este artículo, no hemos encontrado en la bibliografía publicaciones que evalúen el ASPECTS-a ante la presencia de hallazgos incidentales que, por otra parte, son tan frecuentes en la población general [18]. El único que ha tenido en cuenta la presencia de lesiones preexistentes fue el estudio realizado por Guberina et al [19], en el que se evaluaron las puntuaciones del ASPECTS-a en TC de pacientes con patología isquémica aguda de la arteria cerebral media, diferenciando varios grupos de pacientes según los cambios cerebrales preexistentes (cambios de leucoencefalopatía, infartos y otras lesiones parenquimatosas atípicas, como esclerosis múltiple, etc.).
En nuestro estudio se demuestra que existen múltiples discrepancias en la puntuación proporcionada por el ASPECTS-a comparado con el ASPECTS-v.
La presencia de sangre intracraneal complica el cálculo del ASPECTS-a, ya que, al aumentar la densidad de un hemisferio cerebral debido a las bases físicas del funcionamiento de esta herramienta, se interpreta como erróneo el hemisferio contralateral. En este estudio hubo 17 hemorragias intracraneales. En 11, el ASPECTS-a puntuó el hemisferio contralateral como área infartada. En los dos estudios con hemorragia en los que el ASPECTS-a y el ASPECTS-v coincidían, la sangre tenía una localización que no afectaba al territorio de la arteria cerebral media.
Una causa frecuente de discrepancias entre el ASPECTS-a y el ASPECTS-v fueron los problemas con la segmentación. La mayor parte se localizaba en la cabeza del núcleo caudado, lo que se observó en 60 estudios, en los que, en algunos casos, parte del asta frontal quedaba incluida dentro del volumen de interés y, por tanto, el cálculo de la densidad de ese volumen de interés era inferior al contralateral. La atrofia cortical (con ampliación de los surcos) o la subcortical (con aumento del tamaño de los ventrículos) se segmentaban como parte del parénquima dentro de los volúmenes de interés, lo que el ASPECTS-a interpretaba como áreas patológicas. Este estudio tiene varias limitaciones. Ambos radiólogos revisaron las imágenes de forma independiente y, en caso de discrepancia, se hizo una lectura en consenso, y no se calculó la concordancia interobservador. Por tanto, se ha utilizado la lectura de consenso de los dos observadores como estándar de referencia. Esto podría suponer la desventaja de que los observadores pueden no ser capaces de detectar hipodensidades sutiles en las exploraciones de la TC que potencialmente podrían ser detectadas por medidas de densidad. Tampoco se realizaron posteriormente otras técnicas de imagen (TC de seguimiento o resonancia magnética). Por otro lado, de los 295 estudios, sólo el 8% (24/295) presentaba el ASPECTS-v inferior a 10, por lo que el tamaño muestral de los ASPECTS-v patológicos no era muy grande, pero, viendo la discrepancia con los ASPECTS-a, parece ser suficiente.
En conclusión, el ASPECTS-a es una herramienta potente y de gran ayuda, pero siempre es necesaria una supervisión humana, particularmente en grupos de pacientes con cambios cerebrales preexistentes.
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Valuation of automatized ASPECTS as an artificial intelligence tool in daily clinical
Aims. To evaluate an automated ASPECTS (ASPECTS-a) software against two radiologists’ reading of CT scans requested from the Emergency Department. Describe the most frequent failures of the ASPECTS-a.
Material and methods. All the cranial CT Scans requested by the Emergency Department in one month were collected. The following data were recorded: age, sex, the reason for requesting the study, and imaging findings. A program was used that provides an ASPECTS score automatically. Subsequently, 2 radiologists independently reviewed all of the studies and provided the visual ASPECTS (ASPECTS-v). In case of discrepancy, a new reading was made by consensus.
Results. A total of 295 brain CT scans (45.1% male) with a mean age of 65 ± 20.0 years were included. 91.8% were interpreted as ASPECTS-v 10 in both cerebral hemispheres by both readers. ASPECTS-a scored 45% with ASPECTS 10 in both cerebral hemispheres. In 152 (51.5%) the ASPECTS-a and the ASPECTS-v did not coincide. The causes of the discrepancy were mainly due to segmentation errors (usually due to asymmetric atrophies). Most of the segmentation errors were located in the head of the caudate nucleus, observed in 60 studies.
Conclusions. ASPECTS-a is a powerful and helpful tool, but human supervision is always necessary, particularly in groups of patients with pre-existing brain changes.
Key words. Artificial intelligence. ASPECTS. Computed tomography. Infarction. Machine learning. Stroke.
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