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3D-slicer在高血压基底节脑出血手术应用中的进展研究
作者: 刘全1 王春辉2 
单位:1.长春中医药大学 吉林 长春 130117 2.吉林省人民医院神经外科 
关键词: 
分类号:R 651
出版年,卷(期):页码:2023,40(5):512-513
摘要:

 高血压引起的脑出血患者中,最常见的出血部位是基底节区。该部位出血的预后不佳,具有较高的致残率、致死率。手术是公认的治疗方式,其中常见的为开颅小骨窗及微创软通道手术治疗。开颅手术并不能明显提高患者的生存率,且开颅手术及麻醉方式可能诱发患者尤其是老年人的心肾并发症,存在一定的不良反应。许多学者通过回顾分析证实,血肿肿块大小及实际消退时间是影响预后的关键因素,因此如何快速缩小血肿范围、缩短血肿消失时间,在保障治疗效果的前提下尽可能降低手术创伤,能对患者行高效治疗已成为目前研究的主要方向。3D-Slicer是一款能实现上述想法的辅助软件,该软件能为医生提供多方位应用与解剖学习、图像指导、手术模拟等,且可视化。本文针对3D-slicer软件在高血压基底节脑出血手术中的应用和临床研究进展做综述,为后续的治疗提供参考。

1 3D-slicer软件的相关功能及优势
  该软件被分享于数据平台中,且操作简单,对电脑本身的配置没有严格的要求,操作者只需掌握基本的计算机知识即可,且临床医生能通过相关网址进行自由下载应用,非常有利于基层医院的使用。3D-Slicer软件在医生对患者进行颅内血肿穿刺时,可直观提供精准地定位辅助,在一定程度上已领先于神经导航在术中的作用。3D-Slicer能够借助头CT图像,通过DICOM数据重建血肿、头皮、颅骨,并在较短时间内对血肿范围进行精准计算;通过应用该软件内的量尺、角度等设计好的模块进行测量,能精准计算出血肿的体积、角度、大小,并个性化设计最佳的穿刺方案,供医生参考。软件生成的影像,可以根据医生需要进行自由拆分和组合,融合颅骨或血肿,更方便医生对患者进行术前手术方案的整体评估。
2 脑内血肿的测量
  对高血压引起脑出血病变患者而言,脑血肿发生的部位、体积及脑出血的类型,对患者预后具有重要的影响,同时也基本决定了患者的治疗方案及手术方式。精准计算患者实际血肿体积十分重要,因其与治疗方案、后期神经功能修复、死亡发生率等均有密切关系。不准确的血肿体积数值将直接影响医生最初治疗方案的制定,可引发严重的后果。传统的血肿计算方法为多田公式,医生以患者颅脑CT参数为基础,根据公式对血肿体积进行计算,该方式需要复杂的计算过程,且人为误差较大,无法可视化。而3D-slicer软件的计算速度更快、更精准,不仅能快速计算血肿体积,同时具有可视化的特点,且能够对图像进行拆分、整合,并模拟手术方案。有研究指出,将高血压脑出血患者颅脑CT参数导入3D-slicer软件计算血肿体积,同时利用传统多田公式进行计算,两者血肿量的平均偏差为(19.10±10.96)%,术后证实传统计算数据与实际数值有较大偏差。李知阳等[1]在使用3D-Slicer中Editor模块时,通过设置threshold range的阈值范围,根据血肿密度值大小进行渲染,最后成功生成颅内血肿的体积,再次表明与传统多田公式对比,该软件更为精准、数据更客观,因此更适合作为手术术前评估的重要依据。3D-slicer软件能够将复杂的大脑形态进行数据构建,将大脑视为一个独立整体,可以对大脑任何空间、位置进行计算,通过与正常脑组织进行对比,能将疾病的病理、解剖结果改变进行客观显示。此外,血肿的测量不仅有血肿体积,许多学者指出血肿的表面积对评估血肿扩大也有重要意义,即便血肿体积没有改变,血肿表面扩大、表面积不规则增加后仍与预后有密切关联。而3D-slicer可以完美计算血肿体积及血肿表面积,从而为临床医生提供更多的数据支持。有研究指出,应用3D-slicer对高血压脑出血患者血肿进行数据建模并测量,结果建模平均仅需96 s,且测量结果较人工公式计算结果的精确度更高,与术中患者的实际血肿体积相符,更进一步确定了3D-slicer辅助测量的精准度[2]。
3 神经内镜脑内血肿清除术方面的应用
  针对高血压脑出血的治疗方案选择,临床普遍共识为:幕上<30 ml、颞区<20 ml,幕下<10 ml的颅内出血,如无持续增多的情况下,可内科保守治疗;但已出现脑疝或具有对应症状者,应予以去骨瓣减压治疗;当出血量为30~60 ml之间时,最佳治疗方案尚未达成一致。但随着微创技术在神经领域的快速发展,目前对中等量出血的患者采用微创内镜手术及钻孔引流手术已被多数医生认可。1989年Auer等首次应用内镜进行脑部血肿清除手术治疗,因为内镜下可以清晰观察出血点及出血量,能规避传统穿刺及抽吸对脑组织造成的二次损伤,同时能根据手术需要进行随意多角度切换,对术区进行探查,能全面清除血肿、尽量少留死角。在内镜支持下可实现快速电凝止血、缩短手术时间。因此,内镜微创手术治疗具有血肿清除率高、术后出血少、感染发生率低等优点。内镜技术对设备的要求较高,且因其本身的鱼眼效应,医生需经过较长时间的学习、练习才能熟练掌握。目前,国内只有少部分较大的三甲医院才能熟练应用,并且多数手术都集中在垂体瘤及脑室镜下三脑室造瘘等治疗中。3D-Slicer软件可以辅助医生在术前评估时掌握颅内血肿的三维图像,能精确计算最佳的手术路径,同时可以精准计算穿刺深度及角度,且能在保障患者预后的同时降低不良反应发生率。魏明[3]应用3D-Slicer辅助内镜手术清除颅内血肿并与传统CT定位公式计算做对比,结果显示3D-Slicer组术后首日血肿清除率平均达90%,明显高于传统组,且手术治疗后两组的NIHSS评分、术后再出血情况、不良反应及3个月后的预后对比,3D-Slicer组均显著优于传统定位治疗组。有学者同样应用3D-Slicer辅助内镜治疗颅内血肿,其结果发现3D-Slicer辅助手术治疗组患者短期及长期预后均优于传统手术治疗组,并且不良反应发生率更低,其结论为3D-Slicer软件辅助内镜治疗颅内血肿的疗效更佳。同时皇甫学勤等[4]应用3D-slicer联合sina软件辅助内镜手术治疗高血压性脑出血,并将结果与传统穿刺引流术做对比,发现联合治疗组同样具有显著的优越性。显微镜下小骨窗微创清除血肿治疗脑出血也被广泛应用,对此,张灿裕等[5]学者通过将显微手术与3D-slicer辅助内镜手术治疗进行对比,结果提示3D-slicer不仅可以较好地清除血肿,同时对神经功能的恢复及损伤修复作用也比较明显。
4 脑内血肿钻孔引流术方面的应用
  区县及以下医院手术室多设备陈旧,资金和人员配备不足,没有能力购置神经内镜等高端设备,且因为资金和患者源等因素,科室也较难为医生提供高层次进修掌握内镜操作的机会,因此,基层医疗机构广泛开展神经内镜手术的困难重重。但是区县及以下医疗机构仍然经常会面对高血压脑出血患者,对该类患者行手术治疗时,如应用传统公式计算,借助临床经验进行穿刺,则穿刺点定位不够准确,偏差可能性较大;而钻孔引流相对而言则更易于操作,且对设备资金要求也相对较低,更适合基层开展,因此基层医院中等脑出血患者多应用钻孔引流治疗。3D-slicer软件可以辅助基层神经外科医生对颅内血肿进行精准定位并设计手术路径,提高穿刺成功率及患者的预后。有学者应用3D-Slicer软件辅助定位行颅脑血肿穿刺钻孔引流术,并与既往的传统定位钻孔引流疗效对比,结果提示3D-Slicer定位可以提升患者的血肿清除率,减少平均住院日及节约住院费用。有研究指出,3D-Slicer辅助定位下脑内血肿穿刺钻孔引流术后1、7 d颅内压均明显低于传统引流组,术后1、7 d观察组脑灌注压则明显优于对照组,而颅内压增高是引起高血压脑出血患者死亡的独立危险因素。可见,采用3D-Slicer辅助锥颅穿刺手术,可以显著降低患者颅内压,进而保障脑灌注,以达到减轻脑水肿、改善预后的目的。此外,研究人员还发现应用3D-Slicer软件穿刺钻孔引流术可以显著改善患者的日常生活能力,但该手术对术后再次出血率及合并感染情况并没有积极的影响。有研究指出,通过3D-slicer辅助定位后联合Sina投影,进一步体表定位,明确穿刺部位并行穿刺治疗,与常规简易方式相比其用时更短、准确率及GOS等评分更高,患者在经济方面也会承受较小的压力。由此可见,3D-Slicer无论在三甲医院还是基层医院均有较高的应用价值。
5 小结
  随着微创和电子技术的发展,3D-Slicer逐渐被运用于治疗高血压基底节区脑出血中,3D-Slicer软件能够更加科学地建立脑出血颅内血肿的三维模型,对于引流穿刺术的精准定位及设定更加合理的手术路径、穿刺方向、穿刺深度等均具有积极意义。在快速清除血肿、减轻术中损伤、减少组织水肿反应、改善神经功能、改善手术预后等方面,3D-Slicer软件的应用起到了促进作用。同时可能在一定程度上弥补了基层医院设备紧缺、年轻医师经验不足等缺陷,此软件在术前的精准定位,很大程度上提高了不同手术方式的治疗效果。但是,此软件在应用过程中仍存在一定的问题,例如扫描体位与手术体位存在差异较大时,投影可能存在偏差;术中需要暴露相关的解剖结构作为标记,以明确投影时定位;三维重建时需要调整基线,无法达到全自动化测量等。目前,此软件需要进一步的开发与改进,需要临床工作者进行广泛普及,在应用中探索与拓展,其具有广阔的研究前景。
基金项目:
作者简介:
参考文献:

 参考文献

[1] 李知阳,王文举,魏航宇,等. 3D-slicer软件联合神经内镜手术治疗高血压基底节区脑出血的临床效果及安全性[J].中国医药,2021,16(9):1334-1338.
[2] 黄炳锋,林绘,周迩.微创治疗高血压性脑出血神经功能的临床疗效[J].中国继续医学教育,2021,13(36):146-149.
[3] 魏明.微创软通道穿刺引流术与开颅血肿清除术治疗高血压性脑出血的疗效分析[J].吉林医学,2021,42(12):2857-2860.
[4] 皇甫学勤,王林国,乐舟迪,等.定向软通道技术治疗高血压脑出血的临床研究[J].浙江创伤外科,2021,26(6):1108-1110.
[5] 张灿裕,凌晓东,王一波,等.立体定向穿刺抽吸术治疗高血压脑出血[J].浙江创伤外科,2021,26(6):1094-1095.
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