3D slicer在破裂顱內動脈瘤伴血腫手術治療策略中的應用

黃偉豪，陳東明，曾振謀

臺山市人民醫院神經外科1、放射科2，廣東 江門 529200

顱內動脈瘤破裂會造成患者顱內出血，其發病率及致殘致死率均較高，給患者生命健康帶來嚴重威脅。動脈瘤破裂后，血液會流入到蛛網膜下腔中，從而引發蛛網膜下腔出血，血液進一步進入到鄰近腦組織，最終造成腦內血腫，顱內動脈瘤破裂合并腦內血腫的發病率高達15%左右[1-2]。顱內動脈瘤破裂合并腦內血腫疾病常通過開顱手術來清除腦內血腫，明確動脈瘤相關解剖特征及血腫具體位置，對于提高手術成功率具有重要意義。在臨床上，以往常采用傳統CT定位技術確定血腫位置及體積大小，而且頭顱CTA重建動脈瘤后無法與腦內血腫融合，臨床應用效果一般。近年來，隨著醫學技術的不斷發展，3D slicer定位技術及三維重建技術被越來越多地運用到臨床治療中[3-4]。本研究通過對我院收治的顱內動脈瘤破裂伴腦內血腫患者采用傳統CT定位血腫及CTA重建動脈瘤和3D slicer三維重建血腫及重建動脈瘤并圖像融合技術進行對比分析，以探究3D slicer三維重建技術的臨床效果，現報道如下：

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2019年1月至2022年2 月期間臺山市人民醫院神經外科收治的60 例顱內動脈瘤破裂伴腦內血腫患者的相關資料。納入標準：(l)經影像學診斷為顱內動脈瘤破裂伴腦內血腫者；(2)基底節區腦出血者；(3)病歷資料完整且能隨訪調查者。排除標準：(1)有腦梗死、腦出血史者；(2)因外傷、動靜脈血管畸形等造成腦出血者；(3)需要復雜的全面監測和處理的嚴重心肺疾病者；(4)有精神病史者；(5)病歷資料缺失，或無法隨訪調查者。將60例患者按照血腫定位技術不同分為研究組和對照組各30 例。對照組中男性 14 例，女性 16 例；年齡 43～79 歲，平均(64.2±4.1)歲；平均出血量(41.14±9.57)mL。研究組中男性15例，女性15例；年齡41～80歲，平均(63.6±4.2)歲；平均出血量(41.52±10.43)mL。兩組患者的一般資料比較差異均無統計學意義(P＞0.05)，具有可比性。本研究經我院醫學倫理委員會批準，且在征得患者本人及家屬的同意下進行。

1.2 研究方法

1.2.1 對照組 該組患者采用傳統CT 定位及CTA 重建動脈瘤。具體方法：使患者進行CT 掃描檢查，根據CT 掃描結果擬定血腫部位和CTA 重建結果了解動脈瘤位置，并做好常規開顱手術標記。

1.2.2 研究組 該組患者采用3D slicer三維重建血腫及重建動脈瘤并圖像融合技術。具體方法：所有患者均進行CT 及CTA 掃描檢查，具體操作步驟同對照組。將CT 及CTA 掃描結果傳入到影像系統中，并將相關DCOM 數據輸入到3D slicer 軟件中。選擇頭顱CT的docm數據，打開Editor界面，Add Structure：選擇兩種顏色，005 blood，038 brain；選中閾值工具(Threshold Effect)，閾值設置為55～100 HU，點擊Apply；應用Save Island Effect 點擊血腫中心區域，去除血腫周邊多余染色，確定血腫具體位置；選中Make Model Effect 工具進行建模；建模完成后可在3D 視窗內看到建好的血腫Model，點選左上角調出菜單，點亮眼睛圖標可以將CT 片與Model 融合，通過調節滑塊(或鼠標滾輪)，在3D 視窗可顯示不同層面的融合效果。選擇頭顱CTA 的docm 數據，3D slicer 軟件自動三維重建腦內血管，Volume Rendering 模塊中查看，選擇CT-AAA 或者CT-Coronary-Arteries，查看顱內動脈瘤情況，360°旋轉，明確動脈瘤的相關解剖特征，包括動脈瘤的形態、位置、與載瘤動脈、分支血管的解剖關系。三維重建血腫及動脈瘤的圖像融合，通過軟件裁剪骨窗及血管，明確動脈瘤的相關解剖特征以及在血腫中的位置，制定動脈瘤顯露及夾閉的最佳策略。

1.3 觀察指標 比較兩組患者的平均手術時間、術中平均出血量、動脈瘤術中再破裂發生率、術中大出血需輸血次數等圍術期指標，以及術后Rankin量表評分、術后12 h血腫清除率、血腫完全吸收時間、術后再出血率、術后顱內感染率。

1.4 Rankin 量表評分標準[5](1)0 分：癥狀完全消失，無任何功能障礙；(2)1 分：具有一定癥狀，但肢體、語言等方面無明顯障礙，不影響正常工作和學習；(3)2 分：有輕度殘疾，可自我照料日常生活；(4)3 分：中度殘疾，可獨立行走，但不可獨立完成日常生活；(5)4分：中重度殘疾，無法獨立行走，日常生活需要他人照顧；(6)5分：重度殘疾，長期臥床，大小便失禁，日常生活完全無法自理；(7)6分：死亡。

1.5 統計學方法 應用SPSS19.0 統計學軟件進行數據分析。計量資料以均數±標準差()表示，多組均數比較采用方差分析，兩兩間比較采用t檢驗，計數資料比較采用χ2檢驗，等級資料比較采用秩和檢驗。均以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者的圍術期指標比較 研究組患者的平均手術時間、術中平均出血量、動脈瘤術中再破裂發生率、術中大出血需輸血次數明顯少(短)于對照組，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 兩組患者的圍術期指標比較()

組別研究組對照組t值P值例數30 30平均手術時間(min)87.57±9.52 106.26±11.37 6.903 0.001術中平均出血量(mL)72.38±13.86 98.66±21.74 5.583 0.001動脈瘤術中再破裂發生率(%)3.35±0.75 4.64±0.81 6.401 0.001術中大出血需輸血次數(次)1.23±0.43 2.42±0.61 8.733 0.001

2.2 兩組患者術后Rankin 量表評分比較 研究組患者術后Rankin評分明顯低于對照組，差異有統計學意義(Z=-1.645，P=0.021＜0.05)，見表2。

表2 兩組患者術后Rankin量表評分比較[例(%)]

2.3 兩組患者的預后比較 研究組患者術后12 h 血腫清除率明顯高于對照組，血腫完全吸收時間明顯短于對照組，術后再出血率、術后顱內感染率明顯低于對照組，差異均具有統計學意義(P＜0.05)，見表3。

表3 兩組患者的預后比較[例(%)，]

表3 兩組患者的預后比較[例(%)，]

組別研究組對照組t值P值例數30 30術后12 h血腫清除率18(60.0)10(33.3)4.294 0.006血腫完全吸收時間(周)4.23±0.21 6.55±0.35 31.132 0.001術后再出血率0 5(16.7)3.875 0.018術后顱內感染率1(3.3)7(23.3)4.476 0.001

2.4 典型案例 患者女性，53 歲。臨床診斷：(1)左側大腦中動脈瘤破裂出血；(2)左側額顳葉腦出血；(3)蛛網膜下腔出血；(4)腦疝形成。手術方式：左側大腦中動脈瘤夾閉術+左額顳開顱去骨瓣、顳肌下減壓+腦內血腫清除術，術前術后影像見圖1～圖4。急查頭顱CTA示左側大腦中動脈瘤，應用3D slicer軟件對CTA 進行三維重建，制定手術預案，手術計劃可以幫助手術醫生術前充分了解動脈瘤的形態、位置，與載瘤動脈、分支血管及血腫的解剖關系，明確動脈瘤的相關解剖特征以及在血腫中的位置、手術預案包括開顱切口、骨窗、清除血腫順序、載瘤動脈近端控制、避免動脈瘤手術中再次破裂大出血、動脈瘤夾選擇等方面，手術順利完成仍需術者精湛的手術技術，見圖5～圖9。

圖1 術前頭顱CT：左側額顳葉腦出血

圖4 術后頭顱CT：術后恢復良好，血腫清除

圖5 3D slicer 重建左側額顳葉腦內血腫

圖9 術后頭顱CT示動脈瘤夾閉，腦內血腫清除

圖2 術前頭顱CT：蛛網膜下腔出血

圖3 術后頭顱CT：腦內血腫清除

圖6 3D slicer 重建左側大腦中動脈瘤360°旋轉，明確動脈瘤的相關解剖特征，包括動脈瘤的形態、位置、與載瘤動脈、分支血管的解剖關系(紅色箭頭指示動脈瘤)

圖7 3D slicer左側大腦中動脈瘤及左側額顳葉血腫融合

圖8 3D slicer 融合顱內動脈瘤及腦內血腫后，通過軟件裁剪骨窗及血管，明確動脈瘤的相關解剖特征以及在血腫中的位置，制定動脈瘤顯露及夾閉的最佳策略

3 討論

顱內動脈瘤是一種顱內動脈血壁瘤樣膨出類疾病，動脈瘤極易發生破裂，在臨床上常表現為蛛網膜下腔出血、腦內出血等，具有高發病率、高致殘率、高致死率等特點[6-7]。顱內動脈瘤破裂形成顱內血腫后，病情相對危重，Hunt-Hess 分級通常較高，常表現為惡心、嘔吐、煩躁、血壓升高、頭痛、意識模糊等顱高壓類癥狀，極易造成動脈瘤二次破裂和繼發性腦損傷等，給患者生命安全帶來嚴重威脅[8-9]。

臨床上，顱內動脈瘤破裂合并顱內血腫常通過顯微開顱手術清除血腫和夾閉動脈瘤等方法予以治療，術前對于明確動脈瘤的相關解剖特征以及在血腫中的位置等的準確評估對手術的成功率具有重要的意義[10-11]。早期，臨床上常采用傳統CT及CTA定位技術進行定位評估和出血量評估，但準確性相對較差，血腫位置及動脈瘤位置通常有一定偏差，不利于手術的準確實施，從而導致動脈瘤夾閉手術難度高，顱內血腫清除率較低[12-13]。隨著醫學技術的不斷進步，3D Slicer三維重建技術得以廣泛發展。3D Slicer是一款開源、免費和可擴展的醫學圖像處理和可視化的醫學圖像處理和分析應用平臺，起源于1998年波士頓布里格姆婦女醫院手術計劃實驗室和麻省理工學院的人工智能實驗室聯合發起的一個碩士論文項目，其目的在于開發一個易于使用的分析和可視化的軟件。開發Slicer的最初設想是用于神經外科手術引導治療、可視化和分析的系統，但是經過十幾年的發展，Slicer 已經成為一種不僅能夠應用于各種臨床和臨床前還能夠用于非醫療圖像分析的綜合平臺[14]。臨床研究表明，目前我國醫療資源參差不齊，大多數基層醫院沒有立體定向及導航設備，出血動脈瘤患者又多不宜轉診，顱內破裂動脈瘤伴血腫形成增加了手術的難度和風險，應用3D Slicer對CTA進行三維重建，制定合理的手術策略，有助于手術順利完成，降低手術風險，提高治療效果。

本研究結果表明，采用3D slicer技術的患者，其平均手術時間、術中平均出血量、動脈瘤術中再破裂發生率、術中大出血需輸血次數、血腫完全吸收時間均明顯少(短)于采用傳統CT 定位技術的患者，術后Rankin 得分情況也明顯優于采用傳統CT定位技術的患者，術后12 h血腫清除率為60.0%，明顯高于采用傳統CT 定位技術患者的33.3%，術后再出血率、術后顱內感染率分別為0、3.3%，明顯低于采用傳統CT 定位技術患者的16.7%、23.3%，與相關文獻研究相符。究其原因，3D slicer 定位技術是一種在CT 影像的基礎上，重建顱腦三維解剖結構，從而可以獲取更加準確的參數指標，對于血腫的精準定位具有重要價值，具有操作方便、開源免費、不受體位影響、無需特殊設備等優勢，血腫定位準確，血腫清除率高，穿刺次數少，對于患者術后神經及預后的改善具有重要作用[15]。

綜上所述，在顱內動脈瘤破裂伴血腫手術中，3D slicer軟件重建動脈瘤及腦內血腫技術更加準確直觀，手術成功清除血腫和夾閉動脈瘤效果更好，治療效果及預后更佳，術后顱內感染率和術后再出血率明顯降低，具有臨床應用價值。