增强现实技术辅助定位引流术与立体定向引流术治疗老年幕上脑出血对比研究☆

库洪彬 张颜礼 高海晓 张卫民 孙鑫晔 库洪安

脑出血是一种发病急骤的卒中类型，病残率较高[1]，其病死率可达 20%～30%[2]，幕上血肿大于30 mL，内科保守治疗往往难以达到满意的治疗效果。近年来以血肿引流术为代表的微侵袭手术有逐渐成为中等量脑出血主流治疗手段的趋势[3]。脑出血引流手术需要极为精准的术前定位才能确保手术效果，术前辅助定位手段的重要性越来越被临床医师所重视。本研究应用智能手机简化增强现实（augmented reality，AR）技术辅助定位引流术治疗幕上脑出血，与目前应用最广泛的术前定位辅助手段立体定向比较，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入标准：①老年（年龄≥60岁）高血压脑出血患者；②出血量30～60 mL，出血部位在小脑幕上脑组织内，或并发脑室积血，但Graeb脑室出血评分不高于5分，无脑积水表现者；③术前颅脑CT血管成像（CTA）检查已除外颅内动脉瘤和血管畸形，且CTA原图上点征为阴性，评估术后活动性出血低风险[4]。排除标准：①存在严重多系统基础疾病，手术耐受性极差；②梗死后或抗凝治疗后出血；③凝血功能障碍；④脑肿瘤卒中。回顾性收集2018年2月至2020年2月入住邢台市第三医院且行立体定向或AR辅助定位引流手术的基底节脑出血患者166例。其中对照组收集74例传统立体定向血肿引流手术患者。研究组收集92例智能手机简化AR技术辅助定位血肿引流术患者。本研究符合2013年修订的《赫尔辛基宣 言 》 （www.wma.net/en/30publications/10policies/b3/index.html）要求。

1.2 方法 研究组患者应用智能手机的简化AR技术辅助定位引流。术前于颅脑CT片轴位像上选择血肿面积最大的层面，测量其在眶耳线（眼外眦至外耳孔中点连线，OM线）以上的高度计为z。考虑引流效果因素，选择血肿中相当于椭圆形下焦点处为靶点，通过靶点作与中线垂直线，并在该线上测量颞部皮肤至靶点的长度计为x，靶点距离中线长度计为a。然后作通过靶点与中线平行线B，在B线上测量血肿最前端到靶点的距离计为y（图1A）。患者仰卧位，于额顶枕部皮肤标记中线，距离中线以a距离作平行线，标记为B（图1B）。用智能手机相机自带双重曝光模式第一次曝光拍摄患者颅脑CT影像中通过靶点的矢状位CT片（图1C）。然后患者头侧位，支架固定手机，打开手机相机双重曝光模式，调用预先拍摄的图片，模拟再次曝光，此时手机显示屏可同时显示图1C和患者实际头颅影像。在手机监视下调整手机与患者头部距离及角度，比对图1C和患者实际头颅影像，直至图1C所示的图片中头颅软组织轮廓与患者头部所标记的B线严格重合，在手机监视下用笔在患者颞部皮肤上准确画出颅内血肿体表投影轮廓（图1D）。标记眶耳线，其上方以z为距离作平行线A，标记A线与血肿轮廓体表投影的前交点，在A线上测量出前交点向后距离y，此处即为靶点在体表投影，将其标记为穿刺点，局麻后钻孔，以垂直中线且与A线平行角度，按术前测定的x深度将引流管置入靶点（图1E），抽吸血肿，完成引流手术。

图1 额颞顶叶出血AR辅助定位引流术 图A为术前轴位像上选择靶点，测量距颞部皮肤长度x，距离中线长度a，并过靶点作平行于中线的B线，测量B线上血肿前端至靶点距离y。图B标记中线，B线体表投影。图C手机拍摄通过靶点矢状位片。图D利用智能手机AR技术，手机监视下描出血肿在颞部体表投影。图E标记眶耳线OM，距OM线z距离作平行线A，标记A线与血肿轮廓体表投影的前交点，在A线上测量出前交点向后距离y，此处即为靶点在体表投影，将其标记为穿刺点，以垂直中线且平行A线角度，按术前测定的x深度置入引流管，抽吸血肿，完成引流术。图F为术后12h复查引流管位置准确，血肿引流良好。

对照组应用立体定向装置进行引流手术。术中先于患者头部局麻后使用头架固定螺钉将立体定向仪头架（深圳安科公司，ASA-620S型）与患者颅骨固定，然后将患者送至CT室，进行CT检查，以血肿最大层面的中心为穿刺靶点，测量片上x、y、z值。患者返回手术室，重新消毒铺巾后取皮肤至血肿距离最近且穿刺路径无功能区处为穿刺点。局麻后，按测量参数确定定向仪适配器角度和深度，将引流管送至靶点，抽吸血肿，完成引流手术。

两组患者均于术后12 h复查头颅CT，除外活动性出血后，每24 h一次通过引流管给予血肿腔注入尿激酶5万单位纤溶治疗，促进血凝块溶解排出。为减少颅内感染风险，术后72～96 h拔除引流管。

1.3 观察与评价 手术时间的界定：研究组CT扫描时间加上根据AR技术定位完成手术，头部切口缝合完毕时间。对照组自开始头部局麻安装定向仪头架开始计时，至头部切口缝合完毕。

置管准确率的计算：术后复查颅脑CT，引流管头端引流侧孔距靶点1 cm以内计为置管准确，置管准确率=（置管准确例数/总手术例数）×100%。

血肿清除率的计算：测量拔除引流管前颅脑CT片所示的残余血肿量，血肿清除率=[（术前血肿量-残余血肿量）/术前血肿量]×100%。

术后预后评价：于术后4周分别对两组患者应用改良 Rankin 评分[5]（modified Rankin scale，mRS）量表进行评分，观察短期疗效。未出院患者查房评估，已出院患者复诊评估。

2组患者均于术后第90天门诊复诊随访评估 Barthel指数（Barthel index，BI）以评价术后长期生活自理能力恢复情况，与术前比较BI增加20分以上计为术后BI评分明显改善[6]。

1.4 统计学方法 应用SPSS 20.0进行分析，计量资料以±s表示，采用t检验比较。计数资料采用检验比较，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 基线资料比较 两组年龄、性别、发病至手术时间、出血量、合并脑室出血、脑室出血Graeb评分、GCS评分、平均动脉压等经均衡性检验具有可比性（P＞0.05）。 基线资料见表 1。

表1 两组基线资料比较

2.2 手术时间比较 研究组手术时间（42.5±7.7）min，对照组手术时间（109.4±7.3）min，两组比较差异有统计学意义（t=12.888，P＜0.001）。 见表 2。

2.3 手术安全性比较 两组患者各有1例术后再出血，均未发生脑疝，经继续纤溶治疗及引流后血肿基本清除。两组无术后颅内感染病例。

2.4 引流效果比较 研究组和对照组置管准确分别为94.6%和97.3%，差异无统计学意义（=0.758，P=0.384）。研究组和对照组血肿清除率分别为87.3%±8.3%和89.5%±9.1%，差异无统计学意义（t=1.243，P=0.215）。 见表 2。

2.5 预后比较 术后4周研究组和对照组mRs评分分别为2.3±1.2和2.2±1.3，两组比较差异无统计学意义（t=-0.466，P=0.641）。术后 90d随访观察组和对照组BI明显改善率分别为76.1%和68.9%，差异无统计学意义（=1.066，P=0.302）。见表2。

表2 两组手术时间、效果及预后况情况比较

3 讨论

脑出血多发生于中老年患者，考虑到老年患者手术耐受性和手术本身的进一步损伤，对于中小量脑出血的老年患者，越来越多的专家认为钻孔引流术具有良好的治疗效果[7-8]。由于引流手术术中无法修正穿刺方向和深度，术前精准体表穿刺点定位就尤为重要，定位偏差将直接影响手术效果，因此发现一种既准确又简便的辅助定位方法对临床工作有深远的意义。

本研究中，考虑到立体定向辅助定位引流术开展较为成熟，定位准确，创伤小，血肿清除率可达80%～90%，手术安全性较高[9]，本研究将应用传统立体定向技术定位的患者设置为对照组，与应用智能手机的简化AR技术辅助立体定位引流术的研究组比较，研究组手术时间明显短于对照组（P＜0.05），说明简化AR技术辅助定位可明显缩短手术时间。两组术后再出血均只有1例，无术后感染病例，说明安全性相当。两组置管准确率、血肿清除率等差异无统计学意义（P＞0.05），说明两组定位方法可靠性无明显差异。两组术后4周mRS评分与术后90 d随访BI明显改善率等差异无统计学意义（P＞0.05），说明两组近期疗效和长期疗效无明显差异。通过对照分析证实，应用简化AR技术辅助定位引流术治疗脑出血，只需一部智能手机而无需专业设备和软件，操作过程简便，可明显缩短手术时间，但手术安全性、准确性、有效性与传统立体定向一致，适于在基层医院推广开展。

目前常用的颅内血肿术前定位辅助技术主要有传统带框架立体定向技术、神经导航系统、虚拟现实联合增强现实辅助定位技术如3D-slicer软件联合Sina软件[10]等。立体定向技术辅助定位时，尽管定位准确，但存在需要专业定向框架仪器且操作复杂，手术时间较长的问题。神经导航系统辅助定位设备价格极其昂贵，但也存在术中靶点漂移的问题，应用范围有限。3D-slicer软件联合Sina软件进行术前辅助定位的技术近年来开展较为广泛，其工作流程[11]主要是先在工作电脑上运行3D Slicer软件将患者在CT室扫描的头颅CT数据以DICOM格式导入，在Editor功能模块下序贯运行Threshold Effect、SaveIsland Effect、Make Model Effect功能，进行虚拟重建，并进行图片保存完成虚拟现实。然后使用Sina软件导入预存的图片，应用投照设备调取保存的图片，在投照设备监视下描出脑内血肿和穿刺路径在患者侧位颞部头皮的体表投影完成增强现实技术，但是实施穿刺时穿刺靶点多取在额部，而不是在通过AR技术所描出的颞部血肿轮廓中，在实际操作中一般是通过将颞部所描出穿刺角度线向额部延长而间接获得额部穿刺点的位置。由于颅骨颞部到额部并非一个平面而是曲度较大的曲面的原因，这种间接获得穿刺点位置的方法，存在靶点偏移的风险，影响穿刺准确性。本研究应用的核心技术AR，是一种可以将计算机生成的虚拟图像与真实物体的图像信息叠加，达到对现实物体感知的增强的新技术。本研究中首先用智能手机相机自带开源软件双重曝光模式第一次曝光拍摄通过靶点的CT矢状位图片，此图片即相当于计算机生成的虚拟图像，然后在双重曝光模式下模拟再次曝光，调用第一次曝光所拍摄的图片，与患者侧位颞部头颅轮廓进行比对，此时在手机摄像头监视下描出血肿轮廓，完成了AR的步骤，然后再根据一些辅助定位线在颞部确定穿刺点位置、角度及深度。本研究仅仅应用智能手机相机自带开源软件双重曝光模式就完成了颅内血肿的穿刺靶点直接体表定位，而且穿刺点在AR技术所描出的颞部血肿轮廓中，而颞部颅骨曲度较小，接近平面，可将由于颅骨曲度导致的测量误差降至最低，准确性较高。

本研究的定位方法有一定的技术优势，尽管适用于大多数幕上血肿的穿刺引流术，但是由于穿刺点位于颞部，不适用于局限在额叶，顶叶，枕叶皮层内的扁平状血肿，因为这些部位的血肿因为颅骨曲度较大的原因，颞部侧位入路穿刺引流难度较大，同时由于穿刺点和AR技术所描出的血肿不在同一平面，产生误差的可能性较大，使本研究的定位方法应用范围受到一定限制。通过进一步研究减少或修正在穿刺点在额、顶、枕部时因颅骨曲度导致的误差，更加完善应用简化AR技术的方法，可使本研究定位方法的适应证更加广泛。