3D-Slicer三維重建技術輔助神經內鏡下血腫清除術與顯微鏡下小骨窗開顱血腫清除術治療高血壓基底核區出血的療效比較研究

張山，武一平，祁紅輝，申向竹，董雨，李憶蒙，韓亞非，徐偉，楊德真，唐會昌，馬可

高血壓腦出血（hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH）是神經科常見疾病，10%～30%的腦卒中患者源于HICH，主要是因大腦中動脈豆紋動脈破裂所致，其中基底核區出血者約占60%［1］。動脈硬化、小動脈損傷可致使血管失去收縮與增大阻力的保護作用，而當血壓升高時血管薄弱處則會發生出血［2-3］。1888年臨床開始采用外科手術治療腦出血，隨著影像學技術的發展，20世紀80年代末手術技術有了長足發展，小骨窗開顱血腫清除術、腦通道技術、大骨瓣開顱手術等被廣泛應用于臨床。針對30～60 ml的中等出血量患者主要采取手術治療，其中基底核區中等出血量常采用小骨窗開顱血腫清除術治療，該術式可在直視下完成，且創傷小，但術野相對有限［4-6］。3D-Slicer軟件可利用CT原始影像數據在短時間內對人體顱骨、頭皮、血腫位置進行模擬、重建，進而得出三維的血腫位置完整圖像，無需借助投影儀即可在體表定位血腫的中心靶點，該軟件自開發之日起即應用于臨床，并在實踐中不斷得到肯定［7-9］。鑒于此，本研究旨在比較3D-Slicer三維重建技術輔助神經內鏡下血腫清除術與顯微鏡下小骨窗開顱血腫清除術治療高血壓基底核區出血的臨床效果，以期為該技術在臨床中應用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取邯鄲市中心醫院神經外4科2018年3月—2019年10月收治的高血壓基底核區出血患者109例，按照隨機數字表法分為對照組50例和治療組59例。對照組中男35例，女15例；年齡39～64歲，平均（59.1±11.1）歲；高血壓病程4～18年，平均（10.1±2.4）年；術前收縮壓159～249 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），平均（190±19）mm Hg；術前舒張壓91～140 mm Hg，平均（120±12）mm Hg；出血量31～60 ml，平均（37.9±3.1）ml；吸煙14例（28.0%）；飲酒12例（24.0%）；合并癥：糖尿病10例（20.0%），冠心病29例（58.0%）。治療組中男38例，女21例；年齡40～65歲，平均（60.3±9.1）歲；高血壓病程3～17年，平均（8.9±1.0）年；術前收縮壓156～243 mm Hg，平均（193±20）mm Hg； 術 前 舒 張 壓 90～139 mm Hg，平 均（118±10）mm Hg；出血量30～58 ml，平均（38.1±2.8）ml；吸煙20例（33.9%）；飲酒17例（28.8%）；合并癥：糖尿病12例（20.3%），冠心病34例（57.6%）。兩組患者性別（χ2=0.383）、年齡（t=0.261）、高血壓病程（t=0.849）、術前收縮壓（t=0.149）、術前舒張壓（t=0.244）、出血量（t=0.307）、吸煙率（χ2=0.439）、飲酒率（χ2=0.321）、糖尿病發生率（χ2=0.002）、冠心病發生率（χ2=0.002）比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。本研究經過邯鄲市中心醫院醫學倫理委員會審核批準，患者及家屬對本研究內容知曉并簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準 納入標準：（1）經顱腦CT或磁共振成像檢查確診為基底核區出血，出血量為30～60 ml；（2）有明確高血壓病史，均符合《2018年歐洲心臟病學會和歐洲高血壓學會高血壓管理指南》中的高血壓診斷標準［10］。排除標準：（1）因腫瘤、腦卒中、顱內動脈瘤、煙霧病、動脈畸形等疾病所致腦出血者；（2）術前發生腦疝、梗阻性腦積水者；（3）合并血液系統疾病、有出血傾向或長期服用影響凝血功能藥物者；（4）因其他神經系統疾病而導致神經功能損傷者；（5）因合并多器官或單器官嚴重疾病而影響手術預后者；（6）出院后失訪或中途放棄治療者。

1.3 治療方法

1.3.1 術前準備 術前患者均進行常規檢查，并進行備皮，留置胃管、導尿管，并于患者額顳部粘貼3個電極片或采用神經外科專用Mark確定平面，再進行顱腦CT檢查，薄層掃描厚度≤2.0 mm。

1.3.2 術中麻醉 患者均于術前30 min肌肉注射阿托品0.5 g，并靜脈注射丙泊酚1～2 mg/kg、維庫溴銨0.1 mg/kg、芬太尼2～4 μg/kg進行麻醉誘導，在麻醉誘導下進行氣管插管，再給予異氟醚0.5%～2.0%氣管插管吸入，丙泊酚4～6 mg?kg-1?h-1靜脈持續給藥，芬太尼2 μg/kg、維庫溴銨0.05 mg/kg間斷靜脈推注，以維持麻醉。

1.3.3 手術方法

1.3.3.1 對照組 對照組患者采用顯微鏡下小骨窗開顱血腫清除術治療。血腫定位：患者于術前進行顱腦CT檢查，依據CT結果選擇血腫最大層面為中心靶點，在體表進行標記。手術過程：在距離血腫最近點做一問號切口，長度約5 cm，使用乳突撐開器撐開切口，再用電鉆鉆孔后借助銑刀擴大骨孔直徑為3～4 cm的小骨窗，注意需避開主要功能區、大血管等，使用骨蠟止血，電凝器電凝硬膜后做一“十”字形切口，在顯微鏡下分離直至島葉，過程中可見血腫，若仍未見血腫則在島葉上做一1 cm的切口進行血腫清除，再采用0.9%氯化鈉溶液反復沖洗直至無活動性出血，使用細吸引器自血腫中心部位輕柔吸除血腫，血腫清除后顱內壓會明顯降低，再對血腫腔進行沖洗，直至血壓恢復至基線水平；最后，使用明膠海綿止血并在血腫腔內放置引流管，進行骨瓣復位、分層關顱。

1.3.3.2 治療組 治療組患者采用3D-Slicer三維重建技術輔助神經內鏡下血腫清除術治療。血腫定位：將患者顱腦CT掃描所得到的DICOM格式的原始數據導入3D-Slicer軟件中，進入“Editor”界面，依次運行“Paint effect”“Threshold range”“Threshold effect”，調整“Threshold range”使顱內血腫與顱骨獨立顯影，再運行拓展功能模塊中的“Apply”“Save island effect”“Make model effect”等對顱內血腫體積進行 計 算，并 運 行“Volume rendering”“Maximum intensity projection”“Multi-planner reformation”對顱內血腫及相關顱骨建立三維影像模型，在患者血腫所在側的耳郭、耳屏、眼外眥、鼻根建立多點校準并重新建立圖像，對圖像進行調整，使顱內血腫更加清晰、顱骨透明度更高，進而獲得完整的三維立體圖像。其中血腫體積計算是應用“Segment editor”模塊進行布爾運算，首先對顱內血腫的數據影像與單純血腫數據影像進行差值計算，獲取血腫清除后的顱腦數據影像，建立柱狀體的穿刺導引桿，將血腫中心與中線距離設為參照、血腫遠端作為靶點。注意根據患者病情調整穿刺導引桿的空間位置及半徑，使其到達最佳位置與方向，然后再進一步進行布爾運算。通過布爾運算計算清除顱內血腫后顱腦數據影像與穿刺導引桿的差值，得到神經內鏡的入路數據影像，建立神經內鏡虛擬路徑（即血腫處與神經內鏡通道的皮膚處，兩點線路）。通過系統中的“Ruler”“Gyroguide”模塊建立虛擬手術入路，測量顱內血腫遠端至顱骨外板的穿刺通道的精確距離及穿刺管道的冠狀面、矢狀面、橫斷面的精確夾角，以及血腫范圍。手術過程：采用0～30°硬質內鏡及具有錄像功能的神經內鏡裝置（STORZ公司，德國），根據3D-Slicer軟件的血腫定位及手術入路，于患者冠狀縫前旁開中線3 cm處做一3～5 cm的頭皮切口，待暴露顱骨后鉆骨孔，注意需避開皮質的重要功能區，使用銑刀擴大骨孔，隨后以“十”字形剪開硬腦膜，使用電凝器切開局部皮質腦組織，以血腫中心為靶點，將腦穿刺套管緩慢置入血腫腔并使用注射器抽吸閉孔器，注射器抽吸數毫升血腫后可初步降低顱內壓，確定穿刺成功后置入透明工作鞘，到達理想穿刺深度后拔出內芯，再在神經內鏡下觀察血腫與周圍腦組織的關系，在直視下用注射器緩慢吸除血腫，注意控制血腫抽吸速度，并使用0.9%氯化鈉溶液沖洗血腫腔，出血量小者使用金屬吸引器吸住出血處，再用單極電刀進行電凝器止血，止血完成后，收縮壓提高20%后觀察血腫腔是否有活動性出血，若再無出血則使用可吸收紗布覆蓋血腫腔，將神經內鏡退出工作通道，根據止血情況留置引流管?？p合硬腦膜，還納、固定骨瓣，縫合切口。

1.3.4 術后治療 患者術后均由?？谱o士負責監護、管理，進行相關病情記錄，保持患者呼吸道通暢，維持出入量平衡。給予患者20%甘露醇脫水、降顱壓，常規使用抗生素預防感染，對應激性高血糖、應激性潰瘍者應積極治療，控制血壓＜140/90 mm Hg，維持水電解質平衡，并給予營養支持、神經功能康復治療，術后24 h復查顱腦CT，而后定期或根據患者病情復查顱腦CT。

1.4 觀察指標 （1）比較兩組患者手術時長、術前血腫量、術后殘留血腫量及血腫清除率。其中，血腫清除率=術前血腫量-術后殘留血腫量）/術前血腫量×100%。（2）比較兩組患者術后再出血及并發癥發生情況（包括腦水腫、腦梗死、顱內感染、肺部感染、泌尿系統感染、消化道應激性出血）。以原發部位或手術鄰近部位新發血腫量＞5 ml為術后再出血。（3）術后隨訪3個月，采用日常生活活動能力量表（Activity of Daily Living Scale，ADL）、格拉斯哥預后量表（Glasgow Outcome Scale，GOS）評估兩組患者術后日常生活能力及預后情況。ADL評分范圍為14～56分［11］，將ADL評分＞75分者視為生活能力恢復良好。GOS評分范圍為1～5分［12］，將GOS評分＞3分者視為神經功能恢復良好。

1.5 統計學方法 采用SPSS 19.0統計學軟件進行數據處理。符合正態分布的計量資料以（±s）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；計數資料以相對數表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 手術情況 兩組患者術前血腫量比較，差異無統計學意義（P＞0.05）；治療組患者手術時長短于對照組，術后殘留血腫量少于對照組，血腫清除率大于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組患者手術情況比較（±s）Table 1 Comparison of operation condition between the two groups

表1 兩組患者手術情況比較（±s）Table 1 Comparison of operation condition between the two groups

組別 例數 手術時長（min）術前血腫量（ml）術后殘留血腫量（ml）血腫清除率（%）對照組 50 192.33±15.07 37.88±3.09 10.61±0.23 71.99±0.93治療組 59 153.06±12.11 38.09±2.80 3.81±0.17 89.98±0.94 t值 15.081 0.374 12.052 9.205 P值 ＜0.001 0.711 ＜0.001 0.002

2.2 術后再出血情況 治療組患者術后再出血1例（發生率為1.7%），采用神經內鏡下血腫清除術治療。對照組患者術后再出血3例（發生率為6.0%），其中2例經引流管注入尿激酶對血腫進行纖溶、引流；1例因出血量較大且并發腦疝，故進行大骨瓣開顱血腫清除減壓術治療。治療組患者術后再出血發生率低于對照組，差異有統計學意義（χ2=4.017，P=0.039）。

2.3 并發癥發生情況 治療組患者并發癥發生率為25.4%（15/59），低于對照組的46.0%（23/50），差異有統計學意義（χ2=5.046，P=0.025），見表2。針對腦水腫、腦梗死患者給予降顱內壓、改善微循環等治療；感染患者及時給予抗感染治療，消化道應激性出血患者給予抑酸、護胃等對癥治療。

表2 兩組患者術后并發癥發生情況〔n（%）〕Table 2 Incidence of complications of the two groups

2.4 ADL評分和GOS評分 術后3個月，治療組患者ADL評分、GOS評分高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表3 兩組患者術后3個月ADL評分和GOS評分比較（±s，分）Table 3 Comparison of scores of ADL，GOS at 3 months after treatment between the two groups

表3 兩組患者術后3個月ADL評分和GOS評分比較（±s，分）Table 3 Comparison of scores of ADL，GOS at 3 months after treatment between the two groups

注：ADL=日常生活活動能力量表，GOS=格拉斯哥預后量表

組別 例數 ADL評分 GOS評分對照組 50 45.16±8.06 2.78±0.31治療組 59 51.26±13.09 3.06±0.21 t值 2.87 5.59 P值 0.005 ＜0.001

2.5 預后情況 治療組患者生活能力恢復良好率為49.2%（29/59）、神經功能恢復良好率為69.5%（41/59），分別高于對照組的30.0%（15/50）、52.0%（26/50），差異有統計學意義（χ2值分別為4.124、3.496，P值分別為0.042、0.046）。

3 討論

基底核區出血因處于傳導束密集區域，因此患者致殘率較高，預后多不良，而早期治療對于提高該類患者生存率及生存質量具有重要作用。20世紀初，我國開始應用神經內鏡技術治療腦出血，且隨著科學技術的發展，神經內鏡技術在神經外科中的應用不斷擴展，臨床相關報道層出不窮。然而，傳統的內鏡圖像是平面二維，缺少立體感，可能造成“魚眼效應”而導致術者產生錯覺，因此術者需要長時間反復訓練才能掌握，其學習過程較長，并且患者術中若發生大出血，其處理較顯微鏡操作更加困難［13-14］。由此可見顯微鏡下小骨窗開顱手術具有一定優勢，便于術中突發狀況的處理，這也是該方案在臨床應用廣泛的原因之一。

神經內鏡下血腫清除術、小骨窗開顱血腫清除術是目前臨床治療基底核區出血的常用手術方式，但鑒于傳統神經內鏡參考的圖像為二維畫面，易產生視野錯覺，故本研究在其術式中引入3D-Slicer軟件對病變部位進行定位。3D-Slicer軟件是一款影像三維重建軟件，由麻省理工學院和哈佛大學聯合開發，該平臺自開發以來快速應用于醫療領域，其可通過虛擬現實重建，增強現實技術，將患者顱內血腫以直觀、可視化的方式在體表進行顯影［15-18］。根據3D-Slicer軟件信息模擬平行于矢狀面的血腫腔引流管路徑，并根據患者顱內血腫的形態、大小、深度、部位等設計個性化、損傷程度最小的手術路徑。從本次臨床實踐來看，通過3D-Slicer軟件對患者顱內血腫的體表定位時間基本控制在10 min之內，且定位較準確，為患者贏得了搶救時間。

本研究結果顯示，治療組患者手術時長短于對照組，術后殘留血腫量少于對照組，血腫清除率大于對照組，與楊鐵牛等［19］、張義彪等［20］研究結果一致。本研究結果還顯示，治療組患者再出血發生率及并發癥發生率低于對照組，ADL評分和GOS評分高于對照組，表明與顯微鏡下小骨窗開顱血腫清除術相比，3D-Slicer三維重建技術輔助神經內鏡下血腫清除術可更有效地降低高血壓基底核區出血患者再出血及并發癥發生率，提高患者術后日常生活能力，改善患者預后，與張茂彬等［21］研究結果一致。本研究結果還顯示，治療組患者生活能力恢復良好率、神經功能恢復良好率均高于對照組，分析原因為3D-Slicer三維重建技術輔助神經內鏡下血腫清除術治療高血壓基底核區出血可避免重要血管結構及腦功能區的再次損傷，并可精準清除血腫，減少周圍腦組織損傷，進而有利于患者術后日常生活能力及神經功能的恢復［17］。

綜上所述，與顯微鏡下小骨窗開顱血腫清除術相比，3D-Slicer三維重建技術輔助神經內鏡下血腫清除術治療高血壓基底核區出血患者可更有效地縮短手術時長，提高血腫清除率，降低再出血發生率，提高患者日常生活能力，改善患者預后，且安全性高。但本研究納入樣本量有限、觀察指標較少，導致結論可能存在選擇偏倚，且3D-Slicer軟件的擴展空間較大，因此未來研究中可擴大樣本量、增加觀察指標、延長隨訪時間進一步證實本結論，還可進一步拓展3D-Slicer軟件的應用范圍。

作者貢獻：張山進行文章的構思與設計；祁紅輝進行研究的實施與可行性分析；董雨、楊德真進行數據收集、整理、分析；李憶蒙、唐會昌進行結果分析與解釋；張山、韓亞非撰寫論文；徐偉、馬可進行論文的修訂；申向竹負責文章的質量控制及審校；武一平對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。