3D-Slicer三维重建技术辅助神经内镜下血肿清除术与显微镜下小骨窗开颅血肿清除术治疗高血压基底核区出血的疗效比较研究

张山，武一平，祁红辉，申向竹，董雨，李忆蒙，韩亚非，徐伟，杨德真，唐会昌，马可

高血压脑出血（hypertensive intracerebral hemorrhage，HICH）是神经科常见疾病，10%～30%的脑卒中患者源于HICH，主要是因大脑中动脉豆纹动脉破裂所致，其中基底核区出血者约占60%［1］。动脉硬化、小动脉损伤可致使血管失去收缩与增大阻力的保护作用，而当血压升高时血管薄弱处则会发生出血［2-3］。1888年临床开始采用外科手术治疗脑出血，随着影像学技术的发展，20世纪80年代末手术技术有了长足发展，小骨窗开颅血肿清除术、脑通道技术、大骨瓣开颅手术等被广泛应用于临床。针对30～60 ml的中等出血量患者主要采取手术治疗，其中基底核区中等出血量常采用小骨窗开颅血肿清除术治疗，该术式可在直视下完成，且创伤小，但术野相对有限［4-6］。3D-Slicer软件可利用CT原始影像数据在短时间内对人体颅骨、头皮、血肿位置进行模拟、重建，进而得出三维的血肿位置完整图像，无需借助投影仪即可在体表定位血肿的中心靶点，该软件自开发之日起即应用于临床，并在实践中不断得到肯定［7-9］。鉴于此，本研究旨在比较3D-Slicer三维重建技术辅助神经内镜下血肿清除术与显微镜下小骨窗开颅血肿清除术治疗高血压基底核区出血的临床效果，以期为该技术在临床中应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取邯郸市中心医院神经外4科2018年3月—2019年10月收治的高血压基底核区出血患者109例，按照随机数字表法分为对照组50例和治疗组59例。对照组中男35例，女15例；年龄39～64岁，平均（59.1±11.1）岁；高血压病程4～18年，平均（10.1±2.4）年；术前收缩压159～249 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），平均（190±19）mm Hg；术前舒张压91～140 mm Hg，平均（120±12）mm Hg；出血量31～60 ml，平均（37.9±3.1）ml；吸烟14例（28.0%）；饮酒12例（24.0%）；合并症：糖尿病10例（20.0%），冠心病29例（58.0%）。治疗组中男38例，女21例；年龄40～65岁，平均（60.3±9.1）岁；高血压病程3～17年，平均（8.9±1.0）年；术前收缩压156～243 mm Hg，平均（193±20）mm Hg； 术 前 舒 张 压 90～139 mm Hg，平 均（118±10）mm Hg；出血量30～58 ml，平均（38.1±2.8）ml；吸烟20例（33.9%）；饮酒17例（28.8%）；合并症：糖尿病12例（20.3%），冠心病34例（57.6%）。两组患者性别（χ2=0.383）、年龄（t=0.261）、高血压病程（t=0.849）、术前收缩压（t=0.149）、术前舒张压（t=0.244）、出血量（t=0.307）、吸烟率（χ2=0.439）、饮酒率（χ2=0.321）、糖尿病发生率（χ2=0.002）、冠心病发生率（χ2=0.002）比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究经过邯郸市中心医院医学伦理委员会审核批准，患者及家属对本研究内容知晓并签署知情同意书。

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：（1）经颅脑CT或磁共振成像检查确诊为基底核区出血，出血量为30～60 ml；（2）有明确高血压病史，均符合《2018年欧洲心脏病学会和欧洲高血压学会高血压管理指南》中的高血压诊断标准［10］。排除标准：（1）因肿瘤、脑卒中、颅内动脉瘤、烟雾病、动脉畸形等疾病所致脑出血者；（2）术前发生脑疝、梗阻性脑积水者；（3）合并血液系统疾病、有出血倾向或长期服用影响凝血功能药物者；（4）因其他神经系统疾病而导致神经功能损伤者；（5）因合并多器官或单器官严重疾病而影响手术预后者；（6）出院后失访或中途放弃治疗者。

1.3 治疗方法

1.3.1 术前准备 术前患者均进行常规检查，并进行备皮，留置胃管、导尿管，并于患者额颞部粘贴3个电极片或采用神经外科专用Mark确定平面，再进行颅脑CT检查，薄层扫描厚度≤2.0 mm。

1.3.2 术中麻醉 患者均于术前30 min肌肉注射阿托品0.5 g，并静脉注射丙泊酚1～2 mg/kg、维库溴铵0.1 mg/kg、芬太尼2～4 μg/kg进行麻醉诱导，在麻醉诱导下进行气管插管，再给予异氟醚0.5%～2.0%气管插管吸入，丙泊酚4～6 mg•kg-1•h-1静脉持续给药，芬太尼2 μg/kg、维库溴铵0.05 mg/kg间断静脉推注，以维持麻醉。

1.3.3 手术方法

1.3.3.1 对照组 对照组患者采用显微镜下小骨窗开颅血肿清除术治疗。血肿定位：患者于术前进行颅脑CT检查，依据CT结果选择血肿最大层面为中心靶点，在体表进行标记。手术过程：在距离血肿最近点做一问号切口，长度约5 cm，使用乳突撑开器撑开切口，再用电钻钻孔后借助铣刀扩大骨孔直径为3～4 cm的小骨窗，注意需避开主要功能区、大血管等，使用骨蜡止血，电凝器电凝硬膜后做一“十”字形切口，在显微镜下分离直至岛叶，过程中可见血肿，若仍未见血肿则在岛叶上做一1 cm的切口进行血肿清除，再采用0.9%氯化钠溶液反复冲洗直至无活动性出血，使用细吸引器自血肿中心部位轻柔吸除血肿，血肿清除后颅内压会明显降低，再对血肿腔进行冲洗，直至血压恢复至基线水平；最后，使用明胶海绵止血并在血肿腔内放置引流管，进行骨瓣复位、分层关颅。

1.3.3.2 治疗组 治疗组患者采用3D-Slicer三维重建技术辅助神经内镜下血肿清除术治疗。血肿定位：将患者颅脑CT扫描所得到的DICOM格式的原始数据导入3D-Slicer软件中，进入“Editor”界面，依次运行“Paint effect”“Threshold range”“Threshold effect”，调整“Threshold range”使颅内血肿与颅骨独立显影，再运行拓展功能模块中的“Apply”“Save island effect”“Make model effect”等对颅内血肿体积进行 计 算，并 运 行“Volume rendering”“Maximum intensity projection”“Multi-planner reformation”对颅内血肿及相关颅骨建立三维影像模型，在患者血肿所在侧的耳郭、耳屏、眼外眦、鼻根建立多点校准并重新建立图像，对图像进行调整，使颅内血肿更加清晰、颅骨透明度更高，进而获得完整的三维立体图像。其中血肿体积计算是应用“Segment editor”模块进行布尔运算，首先对颅内血肿的数据影像与单纯血肿数据影像进行差值计算，获取血肿清除后的颅脑数据影像，建立柱状体的穿刺导引杆，将血肿中心与中线距离设为参照、血肿远端作为靶点。注意根据患者病情调整穿刺导引杆的空间位置及半径，使其到达最佳位置与方向，然后再进一步进行布尔运算。通过布尔运算计算清除颅内血肿后颅脑数据影像与穿刺导引杆的差值，得到神经内镜的入路数据影像，建立神经内镜虚拟路径（即血肿处与神经内镜通道的皮肤处，两点线路）。通过系统中的“Ruler”“Gyroguide”模块建立虚拟手术入路，测量颅内血肿远端至颅骨外板的穿刺通道的精确距离及穿刺管道的冠状面、矢状面、横断面的精确夹角，以及血肿范围。手术过程：采用0～30°硬质内镜及具有录像功能的神经内镜装置（STORZ公司，德国），根据3D-Slicer软件的血肿定位及手术入路，于患者冠状缝前旁开中线3 cm处做一3～5 cm的头皮切口，待暴露颅骨后钻骨孔，注意需避开皮质的重要功能区，使用铣刀扩大骨孔，随后以“十”字形剪开硬脑膜，使用电凝器切开局部皮质脑组织，以血肿中心为靶点，将脑穿刺套管缓慢置入血肿腔并使用注射器抽吸闭孔器，注射器抽吸数毫升血肿后可初步降低颅内压，确定穿刺成功后置入透明工作鞘，到达理想穿刺深度后拔出内芯，再在神经内镜下观察血肿与周围脑组织的关系，在直视下用注射器缓慢吸除血肿，注意控制血肿抽吸速度，并使用0.9%氯化钠溶液冲洗血肿腔，出血量小者使用金属吸引器吸住出血处，再用单极电刀进行电凝器止血，止血完成后，收缩压提高20%后观察血肿腔是否有活动性出血，若再无出血则使用可吸收纱布覆盖血肿腔，将神经内镜退出工作通道，根据止血情况留置引流管。缝合硬脑膜，还纳、固定骨瓣，缝合切口。

1.3.4 术后治疗 患者术后均由专科护士负责监护、管理，进行相关病情记录，保持患者呼吸道通畅，维持出入量平衡。给予患者20%甘露醇脱水、降颅压，常规使用抗生素预防感染，对应激性高血糖、应激性溃疡者应积极治疗，控制血压＜140/90 mm Hg，维持水电解质平衡，并给予营养支持、神经功能康复治疗，术后24 h复查颅脑CT，而后定期或根据患者病情复查颅脑CT。

1.4 观察指标 （1）比较两组患者手术时长、术前血肿量、术后残留血肿量及血肿清除率。其中，血肿清除率=术前血肿量-术后残留血肿量）/术前血肿量×100%。（2）比较两组患者术后再出血及并发症发生情况（包括脑水肿、脑梗死、颅内感染、肺部感染、泌尿系统感染、消化道应激性出血）。以原发部位或手术邻近部位新发血肿量＞5 ml为术后再出血。（3）术后随访3个月，采用日常生活活动能力量表（Activity of Daily Living Scale，ADL）、格拉斯哥预后量表（Glasgow Outcome Scale，GOS）评估两组患者术后日常生活能力及预后情况。ADL评分范围为14～56分［11］，将ADL评分＞75分者视为生活能力恢复良好。GOS评分范围为1～5分［12］，将GOS评分＞3分者视为神经功能恢复良好。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0统计学软件进行数据处理。符合正态分布的计量资料以（±s）表示，组间比较采用两独立样本t检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术情况 两组患者术前血肿量比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗组患者手术时长短于对照组，术后残留血肿量少于对照组，血肿清除率大于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组患者手术情况比较（±s）Table 1 Comparison of operation condition between the two groups

表1 两组患者手术情况比较（±s）Table 1 Comparison of operation condition between the two groups

组别 例数 手术时长（min）术前血肿量（ml）术后残留血肿量（ml）血肿清除率（%）对照组 50 192.33±15.07 37.88±3.09 10.61±0.23 71.99±0.93治疗组 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 术后再出血情况 治疗组患者术后再出血1例（发生率为1.7%），采用神经内镜下血肿清除术治疗。对照组患者术后再出血3例（发生率为6.0%），其中2例经引流管注入尿激酶对血肿进行纤溶、引流；1例因出血量较大且并发脑疝，故进行大骨瓣开颅血肿清除减压术治疗。治疗组患者术后再出血发生率低于对照组，差异有统计学意义（χ2=4.017，P=0.039）。

2.3 并发症发生情况 治疗组患者并发症发生率为25.4%（15/59），低于对照组的46.0%（23/50），差异有统计学意义（χ2=5.046，P=0.025），见表2。针对脑水肿、脑梗死患者给予降颅内压、改善微循环等治疗；感染患者及时给予抗感染治疗，消化道应激性出血患者给予抑酸、护胃等对症治疗。

表2 两组患者术后并发症发生情况〔n（%）〕Table 2 Incidence of complications of the two groups

2.4 ADL评分和GOS评分 术后3个月，治疗组患者ADL评分、GOS评分高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 两组患者术后3个月ADL评分和GOS评分比较（±s，分）Table 3 Comparison of scores of ADL，GOS at 3 months after treatment between the two groups

表3 两组患者术后3个月ADL评分和GOS评分比较（±s，分）Table 3 Comparison of scores of ADL，GOS at 3 months after treatment between the two groups

注：ADL=日常生活活动能力量表，GOS=格拉斯哥预后量表

组别 例数 ADL评分 GOS评分对照组 50 45.16±8.06 2.78±0.31治疗组 59 51.26±13.09 3.06±0.21 t值 2.87 5.59 P值 0.005 ＜0.001

2.5 预后情况 治疗组患者生活能力恢复良好率为49.2%（29/59）、神经功能恢复良好率为69.5%（41/59），分别高于对照组的30.0%（15/50）、52.0%（26/50），差异有统计学意义（χ2值分别为4.124、3.496，P值分别为0.042、0.046）。

3 讨论

基底核区出血因处于传导束密集区域，因此患者致残率较高，预后多不良，而早期治疗对于提高该类患者生存率及生存质量具有重要作用。20世纪初，我国开始应用神经内镜技术治疗脑出血，且随着科学技术的发展，神经内镜技术在神经外科中的应用不断扩展，临床相关报道层出不穷。然而，传统的内镜图像是平面二维，缺少立体感，可能造成“鱼眼效应”而导致术者产生错觉，因此术者需要长时间反复训练才能掌握，其学习过程较长，并且患者术中若发生大出血，其处理较显微镜操作更加困难［13-14］。由此可见显微镜下小骨窗开颅手术具有一定优势，便于术中突发状况的处理，这也是该方案在临床应用广泛的原因之一。

神经内镜下血肿清除术、小骨窗开颅血肿清除术是目前临床治疗基底核区出血的常用手术方式，但鉴于传统神经内镜参考的图像为二维画面，易产生视野错觉，故本研究在其术式中引入3D-Slicer软件对病变部位进行定位。3D-Slicer软件是一款影像三维重建软件，由麻省理工学院和哈佛大学联合开发，该平台自开发以来快速应用于医疗领域，其可通过虚拟现实重建，增强现实技术，将患者颅内血肿以直观、可视化的方式在体表进行显影［15-18］。根据3D-Slicer软件信息模拟平行于矢状面的血肿腔引流管路径，并根据患者颅内血肿的形态、大小、深度、部位等设计个性化、损伤程度最小的手术路径。从本次临床实践来看，通过3D-Slicer软件对患者颅内血肿的体表定位时间基本控制在10 min之内，且定位较准确，为患者赢得了抢救时间。

本研究结果显示，治疗组患者手术时长短于对照组，术后残留血肿量少于对照组，血肿清除率大于对照组，与杨铁牛等［19］、张义彪等［20］研究结果一致。本研究结果还显示，治疗组患者再出血发生率及并发症发生率低于对照组，ADL评分和GOS评分高于对照组，表明与显微镜下小骨窗开颅血肿清除术相比，3D-Slicer三维重建技术辅助神经内镜下血肿清除术可更有效地降低高血压基底核区出血患者再出血及并发症发生率，提高患者术后日常生活能力，改善患者预后，与张茂彬等［21］研究结果一致。本研究结果还显示，治疗组患者生活能力恢复良好率、神经功能恢复良好率均高于对照组，分析原因为3D-Slicer三维重建技术辅助神经内镜下血肿清除术治疗高血压基底核区出血可避免重要血管结构及脑功能区的再次损伤，并可精准清除血肿，减少周围脑组织损伤，进而有利于患者术后日常生活能力及神经功能的恢复［17］。

综上所述，与显微镜下小骨窗开颅血肿清除术相比，3D-Slicer三维重建技术辅助神经内镜下血肿清除术治疗高血压基底核区出血患者可更有效地缩短手术时长，提高血肿清除率，降低再出血发生率，提高患者日常生活能力，改善患者预后，且安全性高。但本研究纳入样本量有限、观察指标较少，导致结论可能存在选择偏倚，且3D-Slicer软件的扩展空间较大，因此未来研究中可扩大样本量、增加观察指标、延长随访时间进一步证实本结论，还可进一步拓展3D-Slicer软件的应用范围。

作者贡献：张山进行文章的构思与设计；祁红辉进行研究的实施与可行性分析；董雨、杨德真进行数据收集、整理、分析；李忆蒙、唐会昌进行结果分析与解释；张山、韩亚非撰写论文；徐伟、马可进行论文的修订；申向竹负责文章的质量控制及审校；武一平对文章整体负责，监督管理。

本文无利益冲突。