【中国声音】张岩教授团队：烟雾病颈外动脉系统侧支循环代偿评估新方法 - 脑医汇 - 神外资讯

首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心脑血管病2病区张岩教授团队近期研究提出脑血管侧支循环代偿定量评估新方法，用于评估烟雾病患者脑血运重建术后颈外动脉系统侧支循环代偿情况。该方法基于全脑动脉数字减影血管造影（DSA）图像，通过计算颈外动脉系统侧支血管生成比率（Collateralization Angiogenesis Ratio, CAR），量化烟雾病脑血运重建术后侧支血管的代偿情况，深入了解不同手术方式治疗效果，具有较高的临床应用价值，研究成果发表于《Journal of Neurosurgery》杂志。

REF: Li W, Zhao M, Liu X, et al. A novel system for evaluating collateralization of the external carotid artery after cerebral revascularization in moyamoya disease. J Neurosurg. Published online December 29, 2023.

doi:10.3171/2023.10. JNS231660

PMID: 38157529

烟雾病（moyamoya disease, MMD）是一种病因不明的慢性颅内动脉闭塞性脑血管疾病，脑血运重建术可以有效改善颅内血供，从而降低脑血管事件发生风险。松岛分级（Matsushima grade）是用于评估烟雾病颅外内血管侧支循环代偿的主要方法，该方法为半定量评估，且依赖评估者的主观判断，对脑血运重建术后的颅外内血管侧支循环代偿情况目前尚缺乏定量、有效的评估方法。

张岩教授团队基于烟雾病患者脑血运重建术后颈外动脉系统DSA图像，结合深度学习算法，提出一种可量化颈外动脉侧支循环代偿的评估方法，相较于传统的半定量评估，具有良好的一致性和准确性，有望进一步在临床工作中推广应用。

本研究回顾性分析2015年1月至2023年5月于首都医科大学附属北京天坛医院就诊的456例MMD患者。研究纳入患者为临床诊断为烟雾病或烟雾综合征，既往无颅内血肿清除、去骨瓣减压术等手术治疗史，具有完整的DSA影像资料。纳入患者术后DSA评估平均时间为11.9月。

研究方法

DSA数据转换

将原始DSA图像数据转换为1024×1024像素的JPEG图像，并保持1:1比例（图1A），利于图像的标准化和后续分析。

颞浅动脉（STA）代偿观察

根据颈外动脉（ECA）DSA图像评估STA的代偿情况，通过选择性截取STA起点上方的区域，将脑血运重建术后STA生长部位作为感兴趣区。

图像处理和质量控制

保留DSA的动脉期，由高年资医生进行影像数据的质量控制，以供进一步分析（图1B）。

数据标准化和灰度转换

通过减除背景图像，将血管图像转换为灰度图像，将所有像素值标准化至0到255的范围（图1C），排除不同成像机器背景差异，实现影像数据标准化。

颈外动脉侧支血管的量化

通过反复试验，像素阈值设为220可以获得理想的血管图像。分别计算正位和侧位图像中阈值以上的像素数，为减少像素重叠带来的误差，确保对STA代偿区域的全面评估，取正侧位像素数的平均值作为颈外动脉侧支血管量化的最终结果（图1D）。

头部尺寸标准化

使用Segment Anything Model（图1F）分割正侧位图像数据（图1E），颅骨像素值设置为255，背景像素值设置为0（图1G）。结合STA侧支区域的像素，计算脑血运重建术后STA侧支区域的相对比例，从而实现头部尺寸的标准化。

血管侧支循环代偿的计算

计算正侧位图像血管像素均值与头部总像素的比率作为血管侧支循环的最终结果，即侧支血管生成比率（CAR），计算公式如下：

（Lp为侧位血管像素，Ap为正位血管像素，Hp表示头部像素）

上述流程基于Python 3.8.12实现。

结　果

入组患者DSA评估平均时间为术后11.9月，缺血型MMD患者的侧支循环血管生成量显著高于出血型MMD患者（p=0.007）（图2B），儿童MMD患者侧支循环血管生成量显著高于成人患者（p<0.001）（图2E）。进一步的亚组分析表明，成人缺血型MMD患者脑血运重建术后侧支循环血管生成比率显著高于出血型患者（p=0.006）（图3C），但这种差异在儿童患者中并不显著（p=0.962）（图3D）。

本研究结果显示直接和间接脑血运重建术效果没有明显差异（缺血型MMD，p=0.962；出血型MMD，p=0.963）（图2F）。松岛分级不同级别的患者侧支循环血管生成率存在显著差异（p<0.001），侧支循环血管生成率随松岛分级升高而升高，两者具有较好的一致性。

结论

本研究提出的脑血管侧支循环代偿定量评估新方法，能够有效评估侧支循环血管生成情况，为MMD患者脑血运重建术后代偿评估提供了一种标准化临床研究方法，能有效降低主观性和潜在偏差，从而提高评估结果的可靠性。

基于此方法研究发现对于缺血性MMD患者，直接和间接血运重建手术在促进侧支循环血管生成方面没有显著差异；对于成人出血性MMD患者，直接脑血运重建术更具优势，儿童患者术后侧支循环代偿优于成人患者。

第一作者简介

李文杰

首都医科大学附属北京天坛医院

神经外科专业型博士研究生，导师：张岩教授
主要研究方向：脑血管事件风险预测模型开发及脑血管病外科治疗
参与在研国家自然科学基金面上项目“基于深度学习融合脑类淋巴系统多模态磁共振技术的无症状烟雾病认知损害风险预测研究”、首都卫生发展创新项目“基于深度学习颈动脉狭窄患者脑血管事件风险预测模型研究”等课题研究

通讯作者简介

张岩教授

首都医科大学附属北京天坛医院

主任医师、医学博士、教授、博士生导师
首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心脑血管病2病区病区主任
New York Medical College访问学者
北京神经科学学会脑心共患病专业委员会主任委员
中国老年医学学会急诊分会常务委员
主持多项国家自然科学基金面上项目和首都卫生发展专项项目
发表论著30余篇，参编《神经外科复合手术学》、《血管神经外科学》等专著
作为赵继宗院士团队成员获得国家科技进步二等奖、中华医学科技奖等

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