數字醫學技術聯合神經內鏡在自發性腦出血手術中的應用體會

霍顯浩，徐興國，劉文慶，高鵬，陳鵬飛，劉海波

（1.寧夏醫科大學總醫院神經外科，寧夏 銀川 750004; 2.寧夏醫科大學，寧夏 銀川 750004）

0 引言

自發性腦出血是神經外科最常見的急癥之一，常見原因包括高血壓、腦血管疾病、血液系統疾病等。目前針對自發性出血的治療手段主要可分為藥物治療和手術治療，根據出血部位及血腫量，決定是否需要手術治療，部分病人可通過藥物治療脫離危險期，但對于出血量大的病人則需手術治療。隨著技術的發展，腦出血手術方式逐漸向多元化演變，目前常用的手術方式包括顯微鏡輔助手術、神經內鏡輔助手術、硬通道或軟通道穿刺引流手術等。

數字醫學技術是近年來新興的醫工交叉的學科，目前廣泛應用于骨科、肝膽外科、神經外科及口腔科等臨床科室。虛擬現實技術、增強現實技術、混合現實技術及3D打印技術的應用，使神經外科以往抽象的概念變得具體化，更有利于臨床醫生深入了解病情、制定更精細的治療方案，也有利于病人家屬理解病情。本文根據自身工作經驗，將數字醫學技術和神經內鏡技術聯合應用于自發性腦出血手術中，取得較好治療效果，現總結如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選擇2020年6月至2021年12月就診于寧夏醫科大學總醫院神經外科，診斷為腦出血且行手術治療的病人，其中男性27例，女性11例，年齡29-76歲，平均（55±10）歲。具有高血壓病史30例，高血壓病史1-28年不等。收集術前及術后病人顱腦CT、血腫量、格拉斯哥昏迷評分（Glasgow Coma Scale, GCS）、手術時間、術中出血量等資料。

1.2 臨床表現及影像學特征

38例病人就診時臨床癥狀不一，其中主要為意識障礙、偏癱、失語、癲癇等表現。其中不同程度意識障礙32例，偏癱35例，癲癇4例。

所有病人入院后完善顱腦CT檢查，出血部位位于基底節區29例，額葉5例，頂葉1例，顳葉2例，枕葉1例，形態各不相同，部分病人合并有蛛網膜下腔出血，完善顱內動脈CTA檢查后均排除動脈瘤。在顱腦CT中，35例病人為均一高密度影，3例病人血腫密度不均。

1.3 術前規劃及手術過程

1.3.1 術前規劃

本組所有病人均使用3D-Slicer軟件（V 4.11.20200930，https://www.slicer.org/）進 行 術 前規劃，該軟件為免費開源軟件。通過醫院影像歸檔和通信系統（Picture Archiving And Communication System，PACS）獲取病人術前影像資料，格式為DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine），保存到以病人編號命名的文件夾中。

（1）數據預處理及建模

首先使用“DICOM”模塊將病人影像資料導入3D Slicer軟件DICOM數據庫中，選擇合適的序列重命名后載入軟件，在“Volume”模塊設置窗寬及窗位為“CT-brain”預設值。進入“Segment Editor”模塊，新建“Segmentation”并設置“Master Volume”，添加Segment命名為Blood，設置顏色為紅色，點擊“Threshold”，并設置閾值范圍為50-100，可見血腫基本覆蓋，根據血腫覆蓋程度調整閾值，處理過程中無法將和血腫相似密度的組織單獨去除，此時可使用“Margin”和“Islands”功能，首先將Blood范圍縮小直到血腫與周圍組織不再有連接的地方，再使用“Keep Selected Island”功能選中血腫，周圍的干擾組織可被去除，再將Blood范圍擴大至原始尺寸，可使用“Show 3D”預覽血腫模型，最后將Blood導出到“Model”模塊中。至此，單純血腫建模完成。

（2）制定手術方案

完成血腫重建后，使用“Markups”模塊創建3組“MarkupsFiducial”，分別命名為“M”，“E”及“T”，在“M”中設置雙側外耳道各1處標記、鼻根1處標記、大腦鐮2-3處標記，在“E”中設置大腦中線偏血腫側旁開3cm、冠狀縫前1cm處作為標記（以基底節區出血為例），在“T”中設置血腫深部中心處作為標記。在設置每一組標記時將另外兩組標記設為不可見，以免設置錯誤。

3組標記設置完成后，進入“Gyroguide”模塊計算穿刺深度及角度，“Markers”選擇“M”，Target Point選擇“T”，Entry Point選擇“E”，點擊“Calculate”，則可得出鞘管穿刺時與軸面（紅色）、矢狀面（綠色）和冠狀面（藍色）的角度以及穿刺深度。

1.3.2 手術過程

全麻成功后，根據血腫部位選擇合適體位，上Mayfield頭架固定，首先固定患者頭部水平位置使其矢狀面與地面垂直，術者根據術前規劃所獲得的穿刺角度及血腫位置，畫出血腫輪廓及穿刺方向，隨后劃線標記，再調整患者頭部至便于手術的位置。取長約6cm手術直切口，劃線標記，消毒后鋪無菌巾，貼膜固定。沿劃線切開頭皮及皮下組織，撐開器撐開切口，暴露顱骨，保留骨膜備用，鉆孔1個，用銑刀銑下骨瓣，大小約3cm×3cm，顱骨緣打孔懸吊硬膜一周止血。剪開硬膜，用神經內鏡導引器透明鞘沿預設穿刺方向進入血腫腔，穿此前反復確定穿刺方向，直至到達血腫腔底，撤出鞘內導管，使用神經內鏡（KARL STORZ，0°）直視下用電凝吸引器清除血凝塊及不凝血，處理順序為先處理血腫腔中間，再處理血腫周圍，先處理血腫腔深部，再處理血腫腔淺部。血腫腔底部的血腫處理完畢后可見周圍腦組織，注水觀察有無活動性出血，如發現活動性出血，可先予以纖絲速即紗和棉塊壓迫，如壓迫止血后仍有活動性出血，可使用單極電凝止血直至未再有出血，隨后鋪速即紗、明膠海綿，處理完畢后向淺部撤鞘管，處理血腫及止血同前，直到鞘管完全撤出。殘腔反復用生理鹽水沖洗未見明顯活動性出血，血腫腔內放置引流管。硬膜下也反復沖洗，均未見出血。使用骨膜將硬膜密水縫合，放回骨辦，鏈接片及螺釘固定，分層縫合頭皮，無菌敷料包扎。術后第1天復查顱腦CT。

1.4 血腫量計算

利用1.3.1中已重建好的血腫模型，在“Model”模塊中選擇“Blood”模型，點開“Information”，可看到血腫體積“Volume”，單位是mm3，換算為mL需乘以10-3。

術后血腫重建過程及血腫計算過程和上述一致。

1.5 術后治療

所有病人術后給予脫水降低顱內壓、補液維持電解質平衡、控制血壓、監測生命體征等對癥治療，針對肢體偏癱病人，排除下肢深靜脈血栓后予以床旁康復。

1.6 統計分析

2 結果

本組患者均使用數字醫學技術聯合神經內鏡技術進行腦內血腫清除，術前GCS評分（9.5±2.5）分，術后1周GCS評分為（12.89±1.29）分，二者對比分析結果見圖1，術前腦內血腫量為（46.26±9.63）mL，術后血腫殘留量為（4.51±2.59）mL，二者統計分析結果見圖2，平均血腫清除率為89.89%±5.63%，平均手術時間為（96.74±14.397）min，術中出血量為（112±21.57）mL。術后所有病人均無二次出血。

圖1 術前、術后1周GCS評分比較，＊＊＊：P＜0.001

圖2 術前、術后血腫體積比較,＊＊＊：P＜0.001

3 討論

本研究討論在高血壓腦出血手術中應用數字神經外科技術聯合神經內鏡技術的實踐經驗。結果表明，這兩種技術的聯合應用能夠為腦出血患者帶來更多利益，促進其恢復，在一定程度上減輕病人的經濟壓力和生活負擔。

高血壓腦出血是神經外科最常見的急重癥之一，其致殘率及死亡率較高。隨著人們的生活習慣的改變，近年來高血壓的發病率逐漸呈現年輕化的趨勢，因高血壓引起的自發性顱內出血發病率仍然較高。針對高血壓腦出血的治療主要根據患者是否具備手術指征決定采用外科或者內科治療，從某種意義上講，外科治療和內科治療相輔相成，所有的外科治療后續均需要內科藥物治療，對于出血量大的病人，如果不采取外科治療，再強的藥物治療也無濟于事。

眾所周知，如果血腫在腦組織存在的時間越長，其對腦組織的毒性作用越強，從而引起的后遺癥會越嚴重。根據《高血壓性腦出血中國多學科診治指南》[1]，血腫大小是作為決定高血壓腦出血預后的重要因素，主要是考慮到其占位效應的繼發損傷。外科手術治療的目的就是解除血腫的占位效應，最大限度減少其對腦組織的損傷及對周圍血管的影響。常用的手術方式包括骨瓣開顱、骨窗開顱、神經內鏡手術及血腫穿刺引流等[1]。對于高血壓腦出血引起腦疝的病人原則上需行骨辦開顱，并去除骨辦降低顱內壓力。非腦疝情況下可根據具體情況選擇合適的手術方式。

神經內鏡作為近年來新興的神經外科手術技術之一，因其視野清晰、創傷小的優點逐漸受到神經外科醫生的喜愛并廣泛應用，目前在神經外科主要應用于腦出血、腦室腫瘤、垂體瘤等領域。與常規開顱手術相比較，神經內鏡手術能夠為術者提供更深、更廣泛的視角，能夠更全面的了解術區的結構關系，減少了對周圍腦組織、神經及血管損傷的可能性。且有研究表明，神經內鏡手術及微創穿刺引流手術比常規開顱手術引起的腦組織水腫程度輕[2]。在本研究中所有病人均使用神經內鏡進行手術，減少了頻繁對腦組織的牽拉，且能獲得更佳的操作空間和視野。

本研究在神經內鏡手術過程中總結出以下經驗：（1）導引器鞘管穿刺到位后，要緩慢拔除內鞘，防止血腫涌出導致顱壓迅速下降。因為一旦顱壓下降過快，很容易引起皮層橋靜脈牽拉出血；（2）在清除血腫時，要注意緩慢、輕柔，并注意清除順序，先清除深部的血腫，再緩慢退出鞘管清除淺部血腫。如果先清除淺部血腫，再向深部移動鞘管，因為淺部血腫已經清除，此處鞘管與腦組織直接接觸，再次移動時會挫傷腦組織，而由深部移向淺部時，鞘管周圍是血腫而非腦組織；（3）在處理血腫時，應注意與血腫粘連的結構，在手術中經常發現責任動脈包裹在血凝塊中，很容易因牽拉導致責任動脈再次破裂出血，甚至血管回縮難以找到出血點，在這種情況下要像處理腫瘤一樣，先探查周邊，直到把血凝塊周圍的粘連完全松解；（4）減少雙極電凝鑷的使用，同樣是為了減少對腦組織的二次損傷，要習慣將雙極作為剝離、牽擋的器械。

在既往很多關于腦出血的臨床研究中，手術醫生常通過臨床經驗和體表標記定位血腫位置，但是在精準神經外科時代，更精確、更推薦的定位方式為應用神經導航進行血腫定位[3]。在本研究中，所有病人雖未進行神經導航定位，但是術前應用數字醫學技術對病人影像學資料進行處理分析，獲得血腫具體部位，并且在開顱手術前進行定位，沒有1例患者出現鞘管穿刺偏斜的情況。

在對病人影像資料進行分析處理的過程中，可以充分利用其直觀可視的優點，在任何角度進行觀察，尋找清除血腫的最佳角度以及設計開顱皮瓣和骨辦。神經導航的出現和發展推動了數字醫學學科發展[4]，但神經導航設備昂貴，在條件有限的基層醫院難以實現配備，隨著數字醫學技術的進步，3D-Slicer[5-7]以及Mimics[8-9]等軟件的應用和推廣讓虛擬現實技術[10]、增強現實技術[11]、混合現實技術[12]以及3D打印技術[13-15]在神經外科領域中更加普及，這既促進了數字神經外科學科的產生，又能引導基層醫院神經外科開展新技術新業務，盡可能降低腦出血病人的死亡率和致殘率。

然而在臨床中開展新的技術，需要反復揣摩和推敲，不然會適得其反。本研究術前應用3DSlicer軟件對所有病人進行個性化重建，在開展研究前我們對不同病種以及不同檢查項目進行重建練習，熟練掌握了對CT、MRI影像資料的建模、測量及配準等后續處理手段，為本研究的順利進行奠定了基礎。同時神經內鏡手術操作和顯微手術操作具有明顯不同，任何一個神經外科醫生在轉變過程中一定要練習并掌握神經內鏡基礎操作，以保障手術過程順利。

4 結論

數字醫學聯合神經內鏡技術適用于自發性腦出血手術，設備容易使用，能縮短手術時間，適合在基層醫院推廣應用，但需要積累一定手術經驗后進行開展。