运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

3D Slicer软件在立体定向中的应用。

作者: 李升    泰州兴化人民医院 神经外科

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导言

2个月前幸运的加入3Dlicer中国社区,在这期间在曹玉福老师、霍贵通老师及束旭俊老师及群里的各位老师的帮助下,从对其毫无基础到能在临床进行一定应用,很感谢各位老师的无私帮助,在学习过程中,从数据的采集,输入及初级建模离不开老师的帮助,真心感谢各位老师!

利用3Dslicer 软件对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价和分析,初看这个题目似乎有点多余,因为3Dslicer和立体定向都可以完成颅内血肿的抽吸定位,去年我科引进安科的立体定向设备,但由于刚开展没有引用配套的工作站,在科主任的支持下,我们做过几例脑出血的抽吸手术,因为经验不多和手工计算穿刺靶点,有成功也有失败的,当然不是立体定向设备的问题。据我所知国内有家医院1年内开展100多例脑出血的立体定向手术,血肿清除率达到90%,脑疝的患者效果都很好,说明立体定向对脑出血的治疗还是有很大前景的。回归到我们遇到问题,因为没有配套的软件(据说软件需10几万),只能通过CT计算出靶点的位置,但无法确定穿刺道,如果把头颅看做一个球体,立体定向仪通过以靶点为球心建立空间坐标,可以从头颅表面任何部位精确穿刺到达到靶点。但是没有工作站,术前模拟做不了,只能凭经验去选择穿刺进入点和靶点。如何进行术前规划,可以模拟手术路径,是我一直困惑的问题。直到3Dslicer软件,发现可以轻松进行术前规划,模拟手术路径。下面向各位老师汇报1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术,并提出立体定向仪结合Slicer软件进行脑内血肿精准穿刺的手术方法。



患者女,49岁,已婚,农民,因突发头痛伴言语不清及右侧肢体乏力2小时。于2017-05-23,19:30入院,入院诊断:左侧基底节出血高血压3级很高危入院后患者意识转差GCS9分,查体:神志中度昏迷GCS9分(E2V2M5)双侧瞳孔等大等圆,左侧2mm,对光反射灵敏,右侧2mm,对光反射灵敏,口角居中,颈部:软,右侧肌力1-2级,左侧肌力5级,肌张力正常,双侧巴氏征(—)抢救措施:复查头颅CT示:对比前片2017-05-23  18点片左侧基底节区脑出血,较前进展,现出血量约35ML,符合手术指征。



Slicer导入术前CT数据,血肿建模后,测量血肿体积34ml。白色箭头为CT轴位、矢状位和冠状位显示的血肿,黑色箭头为三维重建的血肿模型。

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

立体定向操作流程(未应用Slicer软件,这是回顾病例)

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

术后病情:患者术后第1天,头部引流管通畅约有15毫升血性液体引出,头部敷料清洁干燥,神志模糊GCS13分(E4V3M6),体温正常,血压140/80mmhg,未吐,未抽搐,双侧瞳孔等大等圆,左侧2mm,对光反射灵敏,右侧2mm,对光反射灵敏,口角居中,颈部:软,右侧肌力1-2级,左侧肌力5级,肌张力正常,双侧巴氏征(—)。

病例很普通,也达到治疗效果,但我们穿刺一定沿着血肿长轴吗?残留血肿能不能更少?如何更加科学和精确的穿刺?



利用3D Slicer对术前术后CT数据进行匹配融合,并重建术前血肿和引流管。蓝色箭头为引流管,黑色箭头为重建的血肿模型,白色箭头为穿刺进入部位。通过三维观察,引流管进入路径没有沿血肿长轴进入。虚箭头为模拟穿刺路径(沿血肿长轴进入血肿底部下方)。

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

Slicer软件对术后CT数据处理,残余血肿建模后,测量血肿体积12ml。血肿清除率:65%。蓝色箭头为引流管,可见引流管尖端已无血肿,额侧血肿远离引流管,这将导致血肿引流和抽吸无法继续,限制血肿进一步清除。白色箭头为CT轴位、矢状位和冠状位显示的血肿,黑色箭头为三维重建的血肿模型。

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

利用3D Slicer对术前术后CT数据进行匹配融合,并重建术前血肿和术后血肿,观察血肿清除和剩余部分。红色为术前血肿范围、绿色为术后血肿范围。

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

如何利用3D Slicer软件进行术前路径规划并运用到立体定向当中?

首先重建血肿,利用Markups to Model模块进行路径规划,如下图。Entery为穿刺进入点,Target为穿刺靶点,通过三维观察,穿刺路径沿血肿长轴。

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

然后重建头皮模型,Entery点向矢状正中线作垂直线,交点为A点;B点为鼻根部。利用Curve Maker模块,测量弧线AB距离(根据右侧标尺显示为100mm),同样方法,可测得A-Entery距离(25mm)。取得上述数据后,在患者鼻根部沿正中线测量弧线距离100mm,标记为A点,过A点画出垂直时矢状线的垂线,该线距离中线为25mm处(中线左侧)即为Entery点。

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价

最后,利用立体定向仪,以Entery为穿刺点,Target点为靶点,精确完美的穿刺就成功了(当然,这只是理论上的设想,还需要实践验证)

运用3D slicer 对1例立体定向左侧基底节血肿抽吸手术的效果评价个人体会     

从以上3Dslicer的术后评估可以清楚了解血肿清除率(血肿计算较多田公式更加准确,在models模块可以看到血肿体积),穿刺路径是否更有利于抽吸和引流(可以三维观察手术效果及手术路径)。无论脑出血微创抽吸还是流行的神经内镜血肿清除术,确认血肿的长轴(个人理解是血肿立体的长轴)是至关重要的,沿血肿长轴穿刺到血肿中心底部,边清除血肿边后退内镜套筒才损伤更小和更利于清除血肿;在血肿抽吸手术也是如此,穿刺管沿长轴穿刺到达血肿中心底部,引流管前端0.5cm处侧孔引流或抽吸局部血肿后,通过后退引流管进一步引流或抽吸剩余血肿,这样操作,有利于短时间内更多的抽吸和引流血肿。二维CT图像,因扫描和头位的问题是很难判断出血肿长轴的,如本例虽然达到手术效果,建模后发现穿刺点高,并没有沿血肿长轴,因此,局部血肿抽吸引流后,近额侧血肿因远离引流管而无法很好的引流和抽吸。我们科立体定向因为没有配套软件,不能进行术前规划和模拟穿刺路径,术前无法确定沿血肿长轴穿刺的头皮穿刺点位置。采用3D Slicer软件对头颅和血肿进行三维重建,沿血肿长轴设计穿刺路径。通过测量三维模型头皮穿刺点到头颅关键点的距离(Curve Maker模块),进而在患者头部确定并标记出头皮穿刺点。再利用立体定向仪以该穿刺点为进入点,精确穿刺血肿靶点。当然,运用3D Slicer软件的IGT功能,可以测量穿刺点到穿刺靶点的距离和角度,运用手机等设备陀螺仪功能的辅助,也可以完成较为精确的血肿穿刺。如果辅以3D打印技术进行血肿穿刺,精度应该不差于立体定向。一点个人的不成熟思路,请各位老师指正!



文章编辑校审霍贵通    河北省邢台市第九医院神经外科 

束旭俊     解放军82医院 神经外科