3D-slicer软件辅助神经内镜手术治疗高血压脑出血的临床观察

    蓝欢 马兴才 赵冠焱 谢昌纪 李光 韦成聪 周志宇

    

    

    

    【摘要】 目的 觀察3D-slicer软件定位在高血压脑出血神经内镜手术中的辅助价值。 方法 回顾性分析2017年1月至2019年6月神经外科收治的80例高血压脑出血手术患者，根据手术定位方式分组，40例采用3D-slicer软件辅助定位的高血压脑出血神经内镜手术患者作为A组，40例采用常规弦距体表定位的高血压脑出血神经内镜手术患者作为B组，对比观察两组患者的手术时间、术中出血量、平均血肿清除率、住院天数，术前、术后1周GCS评分，术后6个月随访术后神经功能评分（GOS）分级。结果 A组患者的手术时间短于B组，血肿清除率高于B组，术中出血量少于B组，住院时间短于B组（P<0.001）。两组患者的术后1周GCS评分较术前均显著升高（P<0.01），但A组术后1周GCS评分高于B组（P<0.01）。术后6个月GOS分级，A组患者优于B组（P<0.01）。结论 使用3D-slice软件辅助神经内镜高血压脑出血手术定位，是一种简单安全、行之有效的治疗方法，可提高患者的临床预后，值得在基层医院推广应用。

    【关键词】 高血压脑出血;3D-slicer软件;神经内镜

    中图分类号：R743.34 ? 文献标志码：A ? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2020.10.007

    【Abstract】 Objective To observe the auxiliary value of 3D-slicer software localization in neuroendoscopic surgery for hypertensive intracerebral hemorrhage. Methods A retrospective analysis of 80 patients with hypertensive intracerebral hemorrhage who were admitted to department of neurosurgery from January 2017 to June 2019 was carried out. The patients were grouped according to surgical localization. 40 patients with hypertensive intracerebral hemorrhage underwent neuroendoscopic surgery assisted with 3D-slicer software localization were selected as group A， and 40 patients with hypertensive intracerebral hemorrhage underwent neuroendoscopic surgery with conventional chord distance localization were selected as group B. And then， operation time， intraoperative blood loss， mean hematoma clearance rate， length of hospital stay， GCS before and 1 week after operation were compared and observed， and postoperative neurological function score （GOS） grading were followed up 6 months after operation. Results The operation time of the group A was shorter than that of the group B， the clearance rate of hematoma was higher than that of the group B， the amount of intraoperative bleeding was less than that of the group B， and the hospitalization time was shorter than that of the group B （P < 0.001）. 1 week after operation， the GCS scores of the two groups were significantly higher than those before operation （P < 0.01）， but the GCS score of the group A was higher than that of the group B （P < 0.01）. 6 months after operation， the GOS grading in the group A was better than that in the group B （P < 0.01）. Conclusion It is a simple， safe and effective treatment method to use 3D-slice software to assist the surgical localization of hypertensive intracerebral hemorrhage under neuroendoscope， which can improve the clinical prognosis of patients， and is worthy of promotion and application in primary hospitals.

    【Key words】 hypertensive intracerebral hemorrhage; 3D-slice software; neuroendoscopy

    高血压脑出血（hypertensive intracerebral hemorrhage，HIGH）是高血压患者因颅内的血管病变、坏死、破裂而引起出血的一种脑血管病[1]，往往需要手术干预。近年来，神经内镜辅助清除脑内血肿以其良好的效果正逐渐得到重视[2]。目前国内高血压脑出血神经内镜手术多运用传统的体表投影法定位，但往往难以精准把握血肿的宽度和深度，从而影响手术的效果。3D-slicer是一款开源软件，近年来在外科手术辅助应用方面备受关注[3]，该软件通过虚拟现实和增强现实技术，术前能进行血肿的三维重建，计算血肿体积，并设计手术穿刺路径，起到较好的辅助定位价值。我科运用3D-slicer软件辅助高血压脑出血神经内镜手术定位取得良好治疗效果，现报道如下。

    1 资料与方法1.1 一般资料 选擇2017 年1月至2019年6月我院神经外科收治的 80 例高血压脑出血手术患者，所有患者均符合高血压脑出血诊断标准[3]，根据手术定位方式分组，A组40例，男性29例，女性11例;年龄33～78岁，平均（59.06±16.13）岁;术前GCS评分（6.5±3.6）分;出血部位：基底节血肿36例，皮层血肿4例，平均血肿量（45.02±24.11）mL。B组40例，男性28例，女性12例;年龄32～75岁，平均（57.02±17.22）岁;术前GCS评分（6.5±3.1）分;出血部位：基底节血肿33例，皮层血肿7例，平均血肿量（43.12±25.23）mL。两组患者的性别、年龄、术前GCS评分、出血部位、血肿量等比较差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

    1.2 病例入选和排除标准 所有患者均为急性起病入院，入选标准：发病后12小时内入院，经过头颅CT检查证实高血压脑出血。排除脑疝、脑干出血、小脑出血、中枢性循环衰竭、动脉瘤或动静脉畸形出血，伴有肿瘤或重要器官衰竭的患者。本研究经过医院伦理委员会同意。

    1.3 手术方法

    1.3.1 A组 采用3D-slicer软件辅助定位的高血压脑出血神经内镜手术，术前给予头颅CT薄层扫描，利用3D-slicer软件计算血肿体积，虚拟现实（三维可视化血肿及头颅外形轮廓）：利用3D-slicer三维重建血肿、头颅外形轮廓，将两者配准，在计算机上实现血肿精准定位。增强现实：将重建的虚拟现实图像导入智能手机，通过手机自带的LVL CAM、Fused应用软件，将虚拟现实图像与患者头部表面标记（也可选用外耳）匹配良好，精准定位血肿的位置，设计最佳的穿刺路径（图1、图2）。 穿刺路径的设计：基底节出血采用经额平行于矢状面穿刺路径。基于轴位颅脑CT测定血肿中心和中线之间的距离，即为穿刺点旁开中线的距离。冠状缝前1 cm 为进入点，路线平行于矢状面，目标是血肿的中心。脑叶出血患者则根据血肿的部位以及避开脑功能结构的位置选取个体化的就近路径。定位后给予常规消毒铺巾，切开头皮4 cm，乳突撑开器牵开，显露颅骨，十字切开硬脑膜（图3）。使用特制的血肿穿刺套件（包括针芯、穿刺器、工作鞘），基于虚拟现实和增强现实精确置入穿刺器到血肿中心。拔除内导芯后，用注射器抽吸血肿降低颅内压，透明工作鞘沿穿刺器引入至预设的深度，抽出穿刺器。通过透明工作鞘，引入内镜清除血肿，透明的工作鞘有利于观察残余血肿的位置。术中小出血点可用金属吸引器头抵住出血部位，然后用单极电凝金属吸引器止血。血肿清除止血满意后，骨瓣复位，逐层缝合切口。

    1.3.2 B组 采用常规弦距体表定位的高血压脑出血神经内镜手术，选取血肿最大层面CT片，测得拟行穿刺点至前或后正中点的直线距离，即弦距，并转换至头颅体表确定穿刺点。同时结合断层、冠状、矢状位片测量穿刺深度。术中垂直于假象血肿投影中心点穿刺，到达估计深度后抽出穿刺器。通过透明工作鞘，引入内镜清除血肿。

    1.4 术后处理 两组患者术后均以丙泊酚镇静，血压维持在130/70 mmHg左右。常规予脱水、护胃及营养神经治疗。术后12小时复查头颅CT了解颅内情况。

    1.5 观察指标 ①手术时间、术中出血量;②平均血肿清除率;③住院天数;④两组患者术前、术后1周后GCS评分变化;⑤术后6个月随访术后神经功能评分（GOS）分级，GOS 评分在出院后6 个月后进行，包含 Ⅴ级（恢复良好）、Ⅳ级（轻度残疾）、Ⅲ级（中度残疾）、Ⅱ级（植物生存，长期昏迷）、Ⅰ级（死亡）。 Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅰ级为预后不良;Ⅳ级、Ⅴ级为预后良好。

    1.6 统计学方法 采用SPSS 21.0统计学软件进行分析，正态分布且方差齐的计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，等级分组资料的比较采用成组设计两样本比较的秩和检验（Wilcoxon两样本比较法），检验水准：α=0.05，双侧检验。

    2 结 ?果2.1 两组手术时间、血肿清除率、术中出血量、住院天数的比较 A组患者的手术时间短于B组，血肿清除率高于B组，术中出血量少于B组，住院时间短于B组，差异均有统计学意义（P<0.001）。见表1。

    2.2 两组患者手术前后的GCS评分的比较 两组患者的术后1周GCS评分较术前均显著升高（P<0.01），但A组术后1周GCS评分高于B组（P<0.01）。见表2。

    2.3 术后6个月GOS分级的比较 A组有1例患者因合并严重心脏疾病在术后第4天死亡，余下39例患者存活。B组有1例患者肺部感染于术后第13天死亡。随访6个月，术后GOS分级，A组患者优于B组（P<0.01）。见表3。

    3 讨 ?论 ?高血压脑出血是高血压病的严重并发症，致死致残率很高[4]，目前的观点认为若能及时采取恰当的方法解除或减轻血肿压迫，减少继发脑损害，有可能改善患者的预后[5]。神经内镜辅助清除高血压脑出血近年来逐渐受到重视，优点在于微创手术时间短、出血不多、内镜直视下清除血肿彻底[6]。但在实际运用中也发现一些问题，如血肿清除率、术后再出血等指标与术者经验有较大关系[7]。术前缺乏血肿的准确定位和立体估算、术中缺乏精准方向把握会对神经内镜辅助脑血肿清除术造成一定的困扰。目前，绝大部分内镜清除血肿的方法是根据医生的临床经验来定位血肿和设计手术路径，缺陷如下：①常用的CT估算体表投影方法完全依赖术者经验，缺乏稳定性，难以达到满意的血肿定位和容积估算，会对穿刺路径的设计造成相当大的影响，往往会导致穿刺偏差比如角度不理想、深度过深等，影响清除效率，同时术者往往会增大保护鞘的摆动范围去清除血肿，从而给穿刺道周围脑组织带来损伤[8]。②从额部穿刺贯穿血肿长轴清除血肿最为理想，但穿刺路径长，如果缺乏精确的辅助定位和血肿建模，穿刺往往存在偏差，术中也缺乏立体的血肿容积感观，可导致血肿清除范围不满意，也无法顺利找到责任动脉并电凝，这是术后再出血的原因之一。神经导航系统能精准定位血肿，但是导航系统较为昂贵，且准备时间较长，不利于急诊手术。

    本研究采用的3D-slicer软件，是哈佛大学的开源软件，安装和使用简易，可将重建的虚拟现实图像导入智能手机，通过手机自带的LVL CAM、Fused应用软件，可实现满意的血肿定位和穿刺路径设计[9]。大多数医院均有CT薄层扫描，相关的图像融合等应用软件可在手机应用商店获得，可以在10分钟之内就能完成电脑3D-slicer导入数据建模并精确获取血肿的各种数据，5分钟内就能与智能手机的图像融合应用软件结合，并通过简易投影在患者体表精准画出血肿范围，这在术前麻醉时有充足时间完成。通过虚拟成像设备结合手机陀螺仪定位可精准引导工作鞘穿刺[10]，确保工作通道位于血肿中心，角度適宜，从而实现工作鞘摆动角度最小化，对周围脑组织骚扰轻微。同时精准的手术路径确保工作通道的末端最初置于血肿的最深处，有利于清除血肿后找到深部的责任动脉并电凝，从而缩短手术时间，减少手术副损伤和降低手术出血量。两组患者术后GCS评分均有明显改善，但A组患者1周后GCS评分优于B组，我们考虑与A组3D-slicer增强现实辅助内镜手术清除血肿彻底，减少继发脑损害有关。从术后6个月GOS评分分级来看，A组病人预后明显优于B组，与3D-slicer增强现实辅助内镜手术的精准、骚扰小、微创、恢复快有关。

    本研究显示，使用3D-slicer虚拟现实和增强现实技术辅助，提高了高血压脑出血神经内镜的精准性，进一步提高了手术效率，安全可靠。在手术时间、术中出血量、平均血肿清除率、住院天数、术后GCS评分及预后方面明显优于常规定位的高血压脑出血神经内镜治疗。

    综上所述，基于3D-slicer虚拟现实和增强现实技术辅助的高血压脑出血手术能明显改善患者预后，疗效显著，并发症少，经济便捷，值得在基层医院进一步推广使用。

    参 考 文 献

    [1] ?彭远强，陈善固，曾胜田.高血压脑出血的手术治疗[J].中华神经医学杂志，2005，4（6）：622-623.

    [2] ?叶建忠，张宏伟，王守利，等.神经内镜下与开颅血肿清除术对老年高血压性脑出血疗效的对比研究[J].中华老年心脑血管病杂志，2019，21（7）：733-736.

    [3] ?CHEN X J，XU L，WANG H X，et al.Development of a surgical navigation system based on 3D Slicer for intraoperative implant placement surgery[J].Med Eng Phys，2017，41：81-89.

    [4] ?张帆，游潮.高血压脑出血手术治疗的研究进展[J].中国脑血管病杂志，2010，7（4）：210-214.

    [5] ?王小林，降建新，鲁峻.高血压脑出血手术治疗近期预后的疗效观察[J].临床医药文献电子杂志，2019，6（60）：54-55.

    [6] ?周少鹏，郑少涛.神经内镜下血肿清除术联合DC治疗对脑出血患者的生活质量、神经功能及细胞免疫功能的影响[J].齐齐哈尔医学院学报，2019，40（14）：1729-1731.

    [7] ?万力源，秦晓雅，赵晓平，等.神经内镜术与小骨窗血肿清除术治疗高血压脑出血疗效的Meta分析[J].国际神经病学神经外科学杂志，2019，46（3）：240-245.

    [8] ?孙国臣，陈晓雷，侯远征，等.基于简易虚拟现实和增强现实定位的内镜辅助下清除幕上自发性脑内血肿[J].中华神经外科杂志，2017，33（1）：15-18.

    [9] ?XU X H，CHEN X L，LI F Y，et al.Effectiveness of endoscopic surgery for supratentorial hypertensive intracerebral hemorrhage：a comparison with craniotomy[J].J Neurosurg，2018，128（2）：553-559.

    [10] ?谢国强，郭振宇，师蔚，等.低成本增强现实技术在高血压脑出血神经内镜治疗中的应用[J].中华神经外科疾病研究杂志，2017，16（3）：221-224.

    （收稿日期：2020-04-16 修回日期：2020-07-29）

    （编辑：梁明佩）