3D Slicer軟件評(píng)估腦積水術(shù)后早期療效的價(jià)值

張 逵 羅 波 唐 輝 謝國(guó)強(qiáng)

腦脊液分泌過(guò)多、循環(huán)受阻或吸收障礙可導(dǎo)致腦積水。診斷腦積水通常依據(jù)臨床表現(xiàn)、影像學(xué)特征、顱內(nèi)壓、腦脊液檢驗(yàn)等進(jìn)行綜合判斷，其中腦室系統(tǒng)擴(kuò)大是重要影像學(xué)征象[1]，最常使用側(cè)腦室額角寬度（frontal horn width，F(xiàn)HW）觀察腦積水病情變化以及評(píng)價(jià)療效，但其在術(shù)后早期具有局限性[2，3]。我們使用免費(fèi)和開(kāi)源的3D Slicer軟件三維重建側(cè)腦室，判斷手術(shù)有效性，取得較好效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入標(biāo)準(zhǔn)：①臨床資料完整；②符合《中國(guó)腦積水規(guī)范化治療專家共識(shí)2013版》腦積水診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]；③Evan指數(shù)（兩側(cè)額角最大寬度/同一層面最大雙頂徑）＞0.33 ；④獲醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，3D Slicer分析不收取費(fèi)用。排除標(biāo)準(zhǔn)：①未接受顱腦手術(shù)；②治療時(shí)間不足7 d或CT資料不完整；③CT影像有偽影或模糊感；④中途退出/轉(zhuǎn)院，或不合作。

2017年1月至2020年10月前瞻性收集符合標(biāo)準(zhǔn)的腦積水共80例，其中男34例，女46例；年齡18～84歲，平均（48.4 ±11.6 ）歲。自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血致交通性腦積水42例，腦室腫瘤或腦室旁腫瘤致梗阻性腦積水15例，顱腦損傷致交通性腦積水11例，顱內(nèi)感染致交通性腦積水6例，中腦導(dǎo)水管狹窄致梗阻性腦積水4例，病因不明2例。腦室-腹腔分流術(shù)58例，腦腫瘤切除術(shù)9例，腦腫瘤切除+側(cè)腦室外引流術(shù)4例，腦腫瘤保守治療+側(cè)腦室-腹腔分流術(shù)2例，神經(jīng)內(nèi)鏡下第三腦室底造瘺術(shù)5例，臨時(shí)側(cè)腦室外引流術(shù)2例。

1.2 CT檢查方法 采用Siemens Somatom雙源CT掃描機(jī)，掃描范圍包括自基線OM線向上至整個(gè)顱腦，層距1 mm，層厚1 mm，連續(xù)掃描。每例選取不同時(shí)間段3次CT數(shù)據(jù)，分別為術(shù)前及術(shù)后1、7 d。由2位經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)外科醫(yī)師在同一臺(tái)電腦上操作測(cè)量，獨(dú)立計(jì)算，取2名醫(yī)師的平均值。

1.3 3D Slicer軟件應(yīng)用 登錄https://www.slicer.org，下載并安裝3D Slicer軟件，版本號(hào)4.1 0.2 ，電腦要求64位Windows操作系統(tǒng)，內(nèi)存至少8 G。通過(guò)院內(nèi)醫(yī)學(xué)影像存檔與通信系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）將頭顱CT薄層掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入3D Slicer軟件。用軟件的“Pain Effect”法計(jì)算，依次點(diǎn)擊Volumes→CT brain→Editor→Pain Effect→Threshold Paint→Threshold（-19/19）→Sphere，用鼠標(biāo)描摹出側(cè)腦室（圖1），→Erase Label→Make Model Effect→Apply→Models→Scene→Information，即在窗口呈現(xiàn)側(cè)腦室精確體積（圖2）。

圖1 3D Slicer“Pain Effect”描畫(huà)不同層面?zhèn)饶X室

圖2 3D Slicer在視窗左側(cè)Volume欄顯示257803.32 mm3

1.4 CT測(cè)量 采用臨床最常用的二維測(cè)定法，將頭顱CT掃描原始數(shù)據(jù)，通過(guò)PACS傳輸至工作電腦，在CT機(jī)廠家提供的配套閱片軟件上調(diào)出圖像，選取側(cè)腦室額角距離最大層面，點(diǎn)擊距離測(cè)量鍵，測(cè)出FHW（圖3）。

圖3 CT測(cè)量側(cè)腦室額角最大寬度及3D Slicer軟件手動(dòng)修正側(cè)腦室的邊界

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 19.0 軟件分析；計(jì)量資料用±s表示，應(yīng)用單因素方差分析；以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

術(shù)前側(cè)腦室體積為（76.86 ±25.25 ）ml，術(shù)后1 d為（52.86 ±17.28 ）ml，術(shù)后7 d為（37.86 ±16.31 ）ml；術(shù)后1、7 d側(cè)腦室體積明顯縮小（P＜0.05 ）。術(shù)前FHW為（5.59 ±1.02 ）cm，術(shù)后1 d為（5.35 ±0.81 ）cm，術(shù)后7 d為（4.76 ±0.66 ）cm；術(shù)后1 d的FHW無(wú)明顯變化（P＞0.05 ），術(shù)后7 d的FHW明顯減小（P＜0.05 ）。

3 討論

側(cè)腦室形態(tài)變化，臨床可采用頭部CT、MRI、B超檢查進(jìn)行判斷[4]，CT檢查因其簡(jiǎn)便、快捷、機(jī)器普及，能滿足臨床大多數(shù)時(shí)候需要，最為常用。過(guò)去，線性指標(biāo)通常用于確定腦室的大小，例如Evan's指數(shù)、FHW、Hackman值、側(cè)腦室指數(shù)和額枕角比率等[5，6]。額角位置相對(duì)固定，變異較顳角、枕角少，即使腦積水CT表現(xiàn)腦室周圍低密度，額角出現(xiàn)“戴帽”現(xiàn)象，但是該處脈絡(luò)叢組織較側(cè)腦室三角區(qū)少，額角區(qū)域基底核等灰質(zhì)團(tuán)塊少，在無(wú)嚴(yán)重腦軟化灶的病理情況下仍可顯示清晰側(cè)腦室壁，便于測(cè)量選點(diǎn)。二維CT測(cè)量法因其對(duì)技術(shù)要求相對(duì)更低，操作快捷、簡(jiǎn)單，在臨床被普遍應(yīng)用。CT測(cè)量法有著自身的缺陷，用某一層面的二維圖像去精確分析三維結(jié)構(gòu)顯然是不準(zhǔn)確的。CT測(cè)量法主觀性較強(qiáng)，導(dǎo)致不同醫(yī)生之間的測(cè)量結(jié)果差異較大。這些線性指標(biāo)不能直接反映側(cè)腦室體積，使用線性指標(biāo)診斷腦積水存在較大局限性，例如，額角附近的顱內(nèi)腫瘤、血腫清除手術(shù)后，額角附近腦水腫加重，可出現(xiàn)FHW變小，但因?yàn)椴≡钫嘉唤獬瑐?cè)腦室體部、顳角等區(qū)域受壓情況減輕，側(cè)腦室體積值可變大。

3D Slicer軟件利用頭顱CT掃描原始DICOM格式數(shù)據(jù)，對(duì)腦組織各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，可從橫斷面、矢狀面、冠狀面逐層描繪側(cè)腦室截面，三維重建并依據(jù)每個(gè)層面面積與CT掃描層厚計(jì)算體積。該方法不受結(jié)構(gòu)形狀及部位影響，對(duì)形態(tài)不規(guī)則、個(gè)體差大的側(cè)腦室尤其適合，測(cè)量可重復(fù)性高，結(jié)果真實(shí)可靠[5]。本文結(jié)果顯示，常用的CT法未觀測(cè)到側(cè)腦室變化時(shí)，3D Slicer法能在術(shù)后早期敏感發(fā)現(xiàn)側(cè)腦室改變，獲得精確數(shù)值，能為評(píng)價(jià)療效和預(yù)計(jì)病情提供數(shù)據(jù)支撐。

影響3D Slicer測(cè)量結(jié)果的因素有：①3D Slicer軟件測(cè)量組織的體積主要有“Threshold”法、“Growcut”法、“Pain Effect”。“Threshold”操作簡(jiǎn)單，易于上手，計(jì)算速度快，已有報(bào)道用于顱內(nèi)血腫的三維重建[7，8]，也有應(yīng)用于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的三維重建[9]，因蛛網(wǎng)膜下腔充滿腦脊液，顱內(nèi)有的結(jié)構(gòu)與腦脊液CT值相近，“Threshold”法不能用于側(cè)腦室內(nèi)腦脊液體積的測(cè)量。“Growcut”結(jié)果穩(wěn)定可靠，可重復(fù)性強(qiáng)，但操作繁瑣，難以在臨床推廣和使用。“Pain Effect”原理結(jié)果與“Threshold”法類似，但增加了逐層對(duì)側(cè)腦室描畫(huà)，消除了“Threshold”的不足，側(cè)腦室三維重建逼真，在三種方法中最適合在實(shí)際工作中應(yīng)用。②“Pain Effect”法本質(zhì)是通過(guò)閾值顯示操作者感興趣結(jié)構(gòu)的影像，依據(jù)CT閾值自動(dòng)標(biāo)記出側(cè)腦室及閾值內(nèi)其它腦結(jié)構(gòu)，然后手工3D畫(huà)筆點(diǎn)染側(cè)腦室，閾值選定范圍對(duì)結(jié)果有直接影響，閾值范圍的確定本身也會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，操作中要求側(cè)腦室顯示清晰，尤其腦室壁易于辨識(shí)，我們?cè)诠ぷ麟娔X上將閾值設(shè)置為-19～19，達(dá)到側(cè)腦室最清晰顯示。③軟化灶CT值與腦脊液CT值相近，軟化灶被軟件標(biāo)記為腦脊液，計(jì)入側(cè)腦室體積中，有時(shí)醫(yī)師難以分辨軟化灶與側(cè)腦室的準(zhǔn)確邊界，帶來(lái)誤差。④操作者尤其要注意剔除第三腦室、中腦導(dǎo)水管影像。

本文存在不足之處，絕大多數(shù)病人術(shù)后情況良好，為保護(hù)病人利益，術(shù)后沒(méi)有每天復(fù)查CT，術(shù)后1～7 d中間段的數(shù)據(jù)較少，故未納入對(duì)比研究。另外，缺乏多中心研究，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差偏大。

綜上所述，3D Slicer軟件三維重建側(cè)腦室體積測(cè)量簡(jiǎn)單易行，可以為腦積水等疾病的治療方法及預(yù)后預(yù)測(cè)提供更為客觀的依據(jù)。