3D Slicer软件辅助定位去骨瓣减压术治疗重型颅脑损伤患者的临床效果▲

高 翔 李 明 龚海姣 肖 倩 李 瑶

(廊坊市第四人民医院神经外科,河北省廊坊市 065700)

颅脑损伤是由于暴力作用于头部造成的颅脑组织受损,具有高致残率及高致死率。重型颅脑损伤常合并不同程度的颅内高压,其原因在于颅脑外伤后可继发脑水肿、脑组织缺血缺氧等一系列病理变化,导致颅内压进行性升高,持续的颅内高压可造成严重的神经功能损害,导致患者致残率、致死率升高[1-2]。因此,在救治重型颅脑损伤患者时,及时降低颅内压是治疗的关键,目前临床常采用的方法是去骨瓣减压术[3]。在临床实践中,为避免外伤性颅内血肿清除术后发生可预见的颅内高压,也会实施预防性去骨瓣减压术。但传统去骨瓣减压术存在去除骨瓣位置欠理想、大小不适宜等缺点,起不到充分减压的效果,或因去除骨瓣过大导致继发性损害等[4]。因此,若能对病灶进行精准定位,术前设计好手术切口位置与范围,有利于在确保手术疗效的同时减少手术创伤。3D Slicer软件是一个免费的图像分析处理平台,目前广泛应用于神经外科领域[5]。近年来,我科将3D Slicer软件应用于去骨瓣减压术,取得了满意效果,现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 回顾性分析2018年1月至2021年6月我院神经外科收治的80例重型颅脑损伤患者的临床资料。纳入标准:(1)符合重型颅脑损伤的诊断标准[6],根据临床症状、体征及影像学检查等确诊;(2)年龄>18岁,性别不限;(3)入院时格拉斯哥昏迷量表(Glasgow Coma Scale,GCS)评分3～8分;(4)具有明确的去骨瓣减压术指征,无手术禁忌证。排除标准:(1)合并严重高血压、糖尿病等基础疾病的患者;(2)伴有严重心肺肝肾等重要脏器功能损伤的患者;(3)既往有中枢神经系统疾病史的患者;(4)伴有胸部、腹部或脊柱等其他部位严重损伤的患者;(5)合并血液系统疾病或凝血功能异常的患者;(6)临床资料不完整的患者。根据手术方法将患者分成对照组与观察组,各40例。其中,观察组男性30例、女性10例,年龄22～78(50.82±6.12)岁,入院时GCS评分3～8(5.77±1.64)分,受伤至手术时间2～11(4.68±1.37)h;受伤原因:交通事故27例、坠落伤9例、打击伤4例;对照组男性32例、女性8例,年龄25～77(49.53±5.97)岁,入院时GCS评分3～8(5.87±1.50)分,受伤至手术时间2～10(4.55±1.28)h;受伤原因:交通事故28例、坠落伤10例、打击伤2例。两组患者一般资料比较,差异均无统计学意义(均P>0.05),具有可比性。

1.2 手术方法 对照组采用传统去骨瓣减压术治疗:采用气管插管全身麻醉,手术体位为仰卧位,在患者头部下方垫一枕头,并将其头部向健侧偏30°～45°。手术切口起自颧弓上耳屏前1 cm处,从耳廓上方至后上方逐渐延伸至顶结节,随后转向中线至前额发际内,翻转皮瓣至额颞部,翻转肌肉瓣至颞部,游离骨瓣,咬除颞骨和蝶嵴,尽可能使骨窗向前颅窝底、中颅窝底贴近,顶部骨须旁开正中线矢状窦2～3 cm,去除骨瓣。随后清理硬膜外血肿,悬吊硬脑膜,呈星形剪开硬脑膜,充分显露额叶、顶叶、颞叶,清理挫裂失活脑组织及硬膜下血肿,吸除血性脑脊液,充分止血,采用脑膜补片、颞肌筋膜等对硬脑膜进行减张缝合,于硬膜下、硬膜外各放置1条引流管,逐层关闭切口。术后常规给予抗感染、补液、营养支持等对症治疗,术后48～72 h拔除引流管。

观察组采用3D Slicer软件辅助定位去骨瓣减压术治疗:头部备皮后贴定位贴,采用Philips 256层螺旋CT机进行薄层头颅CT检查,然后将原始图像以DICOM格式数据导入由哈佛大学和麻省理工学院联合开发的3D Slicer软件(4.6.2版)进行图像处理,依次运行编辑、阈值效果、阈值范围等模块,建立颅骨、血肿等三维模型,设计颅骨切除范围。利用3D图像处理功能转化为3D数据,根据定位贴勾画颅骨切除范围,设计头皮切口。根据3D Slicer软件设计的切口进行手术,其余操作同对照组。

1.3 观察指标 (1)颅内压及动脉血乳酸水平。分别于术前、术后24 h、术后72 h,采用Integra Neuro Sciences Limited生产的MPM-1型颅内压监护仪监测两组患者的颅内压,采用EKF公司生产的Lactate Scout 4便携式血乳酸分析仪测定两组患者动脉血乳酸水平,动脉血乳酸水平的正常参考范围为0.5～1.7 mmol/L。(2)神经功能。分别于术前、术后1个月、术后3个月,采用美国国立卫生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)[7]评价两组患者的神经功能缺损程度,NIHSS评分为0～42分,评分越高提示神经功能缺损程度越严重。(3)预后。于术后3个月采用格拉斯哥预后量表(Glasgow Outcome Scale,GOS)[8]评价两组患者的预后。将患者预后分为5个等级:① 恢复良好指患者恢复正常生活,可伴记忆、认知、行为等轻度缺陷;② 中度残疾指患者身体残疾,但能独立生活,可在保护下进行工作;③ 重度残疾指意识清醒,残疾,日常生活需照料;④ 植物生存指患者仅有最小反应,如睡眠与清醒的周期,睁眼;⑤ 死亡。预后良好=(恢复良好+中度残疾)例数/总例数×100%。(4)术后并发症。比较两组患者术后3个月内的并发症发生情况,包括急性脑膨出、迟发性血肿、大面积脑梗死、切口疝等。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0软件进行统计学分析。计量资料以(x±s)表示,组间比较采用两独立样本t检验,重复测量计量资料的比较采用重复测量方差分析;计数资料以例数(百分比)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 两组患者不同时间点颅内压、动脉血乳酸水平的比较 两组患者的颅内压、动脉血乳酸水平比较,差异均有统计学意义(F组间=76.247,P组间<0.001;F组间=12.762,P组间<0.001),两组的颅内压、动脉血乳酸水平均有随时间而降低的趋势(F时间=123.452,P时间<0.001;F时间=173.214,P时间<0.001),分组与时间有交互效应(F交互=54.822,P交互<0.001;F交互=35.678,P交互<0.001)。其中,观察组术后24 h、术后72 h的颅内压,以及术后72 h的动脉血乳酸水平均低于对照组(均P<0.05)。见表1。

表1 两组患者不同时间点颅内压、动脉血乳酸水平的比较(x±s)

2.2 两组患者不同时间点NIHSS评分的比较 观察组与对照组术后3个月内分别有1例、2例患者死亡,因此分别纳入39例、38例患者进行NIHSS评分的比较。两组的NIHSS评分比较,差异有统计学意义(F组间=32.346,P组间<0.001),两组的NIHSS评分均有随时间而降低的趋势(F时间=152.876,P时间<0.001),分组与时间有交互效应(F交互=55.312,P交互<0.001)。其中,术后1个月、术后3个月时观察组的NIHSS评分均低于对照组(均P<0.05)。见表2。

表2 两组患者不同时间点NIHSS评分的比较(x±s,分)

2.3 两组患者预后良好率、并发症发生率的比较 观察组预后良好率高于对照组,并发症发生率低于对照组(χ2=4.266,P=0.039;χ2=5.541,P=0.019)。见表3、表4。

表3 两组患者预后良好率的比较[n(%)]

表4 两组患者术后并发症发生率的比较[n(%)]

3 讨 论

正常情况下,脑实质、脑脊髓液、血液相互作用,共同维持颅内压的正常水平,其中脑脊液相对于脑实质与血液更容易发生变化。当创伤造成广泛性脑挫伤、弥漫性脑肿胀、颅腔出血等损伤时,颅内容物增加,颅内压升高,此时脑脊液吸收增加,分泌减少,部分脑脊液流入蛛网膜下腔以此降低颅内压,起到代偿作用[9]。然而如不及时采取有效的治疗措施,当持续的颅内高压超出脑脊液的代偿能力时,可造成脑灌注压下降,脑血流量降低,导致脑组织缺血缺氧性坏死,加重脑挫裂伤、脑水肿,使脑组织体积增大,颅内压异常升高,脑组织移位形成脑疝,压迫脑干,导致患者出现意识障碍、呼吸循环功能紊乱或衰竭,甚至死亡。由此可见,颅内高压与颅脑损伤患者的不良预后密切相关[10]。

研究表明,早期积极治疗颅内高压,可有效降低颅脑损伤患者的死亡率和致残率[11]。去骨瓣减压术是目前临床上常用的挽救重型颅脑损伤患者生命的手段[12]。在《第4版美国重型颅脑损伤诊疗指南》中,去骨瓣减压术仍是有效降低颅脑损伤患者颅内压、挽救患者生命、改善患者预后的经典术式[13]。去骨瓣减压术通过去除部分颅骨骨质、剪除对应硬脑膜,起到增加颅腔容积的作用,进而使颅内高压得到缓解。在重型颅脑损伤、大面积脑梗死、广泛脑肿胀患者的急诊手术治疗中,去骨瓣减压术的作用在于能有效暴露手术视野,解除颅内血肿占位效应,通过扩大颅腔容积,阻断由于脑组织受压及缺血缺氧造成的负反馈[14]。同时,去骨瓣减压术还能有效增加脑灌注压,促进脑组织血液供应,改善颅脑损伤患者的预后[15]。有研究证实,去骨瓣减压术能降低重型颅脑损伤、大面积脑梗死患者的病死率,然而此类重症患者术后残疾、植物状态的发生率仍较高[16]。

传统去骨瓣减压术尽管能清除脑挫伤病灶与颅内血肿,增加颅内空间,但存在骨窗面积及位置不理想的情况,或因骨窗面积小,减压不充分,导致术后颅内压仍较高,膨出的脑组织易在骨窗处嵌顿形成切口疝[17]。此外,由脑膨出导致的脑移位、变形等,术后早期可引发迟发性血肿,加重局部脑水肿,术后晚期则可导致脑软化、萎缩、积水、癫痫等一系列并发症[18]。本研究中,对照组采取传统去骨瓣减压术治疗,术后出现2例切口疝、4例急性脑膨出、3例迟发性血肿,其原因与骨窗面积较小,暴露面积不足,减压不充分有关;对照组术后还出现了2例大面积脑梗死,考虑为手术过程中机械性损伤造成脑血液循环障碍、脑血管痉挛等所致。在我院未引入3D Slicer软件前,仅凭术者经验及术前CT等二维影像学资料进行手术切口设计,术后复查头部CT时发现部分采用传统去骨瓣减压术治疗的患者去除骨瓣位置及骨瓣大小并不理想,造成了不必要的损伤。Brown等[19]发现,在去骨瓣减压术中切除足够大面积的颅骨能有效降低顽固性颅内高压的发生率,但同时会导致患者脑细胞功能失代偿,造成神经元损害。传统去骨瓣减压术由于去除骨瓣位置、骨瓣大小不理想,不仅增加了后续的治疗难度,也不利于患者预后,严重者甚至须行二次开颅手术。因此,精准的术前定位与手术规划对于去骨瓣减压术具有十分重要的意义。

3D Slicer软件可利用CT或MRI的二维DICOM格式数据对颅脑病变进行三维重建,显示的病灶更为直观立体,可实现术前对颅脑病灶的精准定位,从而有利于实现精准治疗[20]。有研究证实,3D Slicer软件辅助治疗高血压脑出血、原发性面肌痉挛、三叉神经痛等患者可取得满意的效果[21]。杨利辉等[22]发现,3D Slicer软件辅助神经内镜清除颅内血肿能有效缩短高血压脑出血患者的手术时间,降低脑脊液中神经元特异性烯醇化酶、白细胞介素6水平,减轻脑组织损害,改善患者预后。本研究在去骨瓣减压术前通过应用3D Slicer软件3D图像处理与可视化功能,在术前准确定位患者颅内病变位置,根据病变位置、大小等信息,在术前设计好头皮切口和颅骨切除的位置、大小,以及硬脑膜减张缝合范围,最大限度地减少不必要的手术创伤,促进患者术后恢复。本研究结果显示,观察组术后24 h、术后72 h的颅内压均低于对照组(均P<0.05),说明采用3D Slicer软件辅助定位去骨瓣减压术能更有效地降低重型颅脑损伤患者的颅内压。其原因在于3D Slicer软件能更准确地定位病灶,设计的切口更理想,降低颅内压作用更显著。颅脑损伤可引起脑内分泌大量的神经毒素及血管活性物质,影响脑组织血供,导致脑内能量代谢紊乱,糖酵解增加,乳酸大量生成,增加器官衰竭的发生风险。研究表明,动脉血乳酸水平可有效反映颅脑损伤的严重程度,是评估颅脑损伤患者临床疗效及预后的有效指标[23]。本研究结果显示,两组患者术后24 h、术后72 h的动脉血乳酸水平均低于术前(均P<0.05),说明去骨瓣减压术能有效降低重型颅脑损伤患者的动脉血乳酸水平,且观察组术后72 h的动脉血乳酸水平低于对照组(P<0.05),提示采用3D Slicer软件辅助定位去骨瓣减压术能更有效地缓解机体缺血缺氧状态。本研究结果还显示,术后1个月、术后3个月,观察组的NIHSS评分均低于对照组(均P<0.05);观察组预后良好率高于对照组,并发症发生率低于对照组(均P<0.05)。以上结果提示3D Slicer软件辅助定位去骨瓣减压术治疗能有效减少因切口设计不合理导致的继发性损伤,可更好地改善重型颅脑损伤患者的神经功能,改善患者预后。

综上所述,与传统去骨瓣减压术相比,3D Slicer软件辅助定位去骨瓣减压术能更有效地降低重型颅脑损伤患者的颅内压及动脉血乳酸水平,更好地改善脑组织缺血缺氧状态,减轻神经功能缺损,减少术后并发症发生率,改善患者预后,值得临床推广应用。