3D Slicer軟件輔助定位去骨瓣減壓術(shù)治療重型顱腦損傷患者的臨床效果▲

高 翔 李 明 龔海姣 肖 倩 李 瑤

(廊坊市第四人民醫(yī)院神經(jīng)外科,河北省廊坊市 065700)

顱腦損傷是由于暴力作用于頭部造成的顱腦組織受損,具有高致殘率及高致死率。重型顱腦損傷常合并不同程度的顱內(nèi)高壓,其原因在于顱腦外傷后可繼發(fā)腦水腫、腦組織缺血缺氧等一系列病理變化,導(dǎo)致顱內(nèi)壓進行性升高,持續(xù)的顱內(nèi)高壓可造成嚴(yán)重的神經(jīng)功能損害,導(dǎo)致患者致殘率、致死率升高[1-2]。因此,在救治重型顱腦損傷患者時,及時降低顱內(nèi)壓是治療的關(guān)鍵,目前臨床常采用的方法是去骨瓣減壓術(shù)[3]。在臨床實踐中,為避免外傷性顱內(nèi)血腫清除術(shù)后發(fā)生可預(yù)見的顱內(nèi)高壓,也會實施預(yù)防性去骨瓣減壓術(shù)。但傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)存在去除骨瓣位置欠理想、大小不適宜等缺點,起不到充分減壓的效果,或因去除骨瓣過大導(dǎo)致繼發(fā)性損害等[4]。因此,若能對病灶進行精準(zhǔn)定位,術(shù)前設(shè)計好手術(shù)切口位置與范圍,有利于在確保手術(shù)療效的同時減少手術(shù)創(chuàng)傷。3D Slicer軟件是一個免費的圖像分析處理平臺,目前廣泛應(yīng)用于神經(jīng)外科領(lǐng)域[5]。近年來,我科將3D Slicer軟件應(yīng)用于去骨瓣減壓術(shù),取得了滿意效果,現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2018年1月至2021年6月我院神經(jīng)外科收治的80例重型顱腦損傷患者的臨床資料。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)符合重型顱腦損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)[6],根據(jù)臨床癥狀、體征及影像學(xué)檢查等確診;(2)年齡>18歲,性別不限;(3)入院時格拉斯哥昏迷量表(Glasgow Coma Scale,GCS)評分3～8分;(4)具有明確的去骨瓣減壓術(shù)指征,無手術(shù)禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并嚴(yán)重高血壓、糖尿病等基礎(chǔ)疾病的患者;(2)伴有嚴(yán)重心肺肝腎等重要臟器功能損傷的患者;(3)既往有中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病史的患者;(4)伴有胸部、腹部或脊柱等其他部位嚴(yán)重?fù)p傷的患者;(5)合并血液系統(tǒng)疾病或凝血功能異常的患者;(6)臨床資料不完整的患者。根據(jù)手術(shù)方法將患者分成對照組與觀察組,各40例。其中,觀察組男性30例、女性10例,年齡22～78(50.82±6.12)歲,入院時GCS評分3～8(5.77±1.64)分,受傷至手術(shù)時間2～11(4.68±1.37)h;受傷原因:交通事故27例、墜落傷9例、打擊傷4例;對照組男性32例、女性8例,年齡25～77(49.53±5.97)歲,入院時GCS評分3～8(5.87±1.50)分,受傷至手術(shù)時間2～10(4.55±1.28)h;受傷原因:交通事故28例、墜落傷10例、打擊傷2例。兩組患者一般資料比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(均P>0.05),具有可比性。

1.2 手術(shù)方法 對照組采用傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)治療:采用氣管插管全身麻醉,手術(shù)體位為仰臥位,在患者頭部下方墊一枕頭,并將其頭部向健側(cè)偏30°～45°。手術(shù)切口起自顴弓上耳屏前1 cm處,從耳廓上方至后上方逐漸延伸至頂結(jié)節(jié),隨后轉(zhuǎn)向中線至前額發(fā)際內(nèi),翻轉(zhuǎn)皮瓣至額顳部,翻轉(zhuǎn)肌肉瓣至顳部,游離骨瓣,咬除顳骨和蝶嵴,盡可能使骨窗向前顱窩底、中顱窩底貼近,頂部骨須旁開正中線矢狀竇2～3 cm,去除骨瓣。隨后清理硬膜外血腫,懸吊硬腦膜,呈星形剪開硬腦膜,充分顯露額葉、頂葉、顳葉,清理挫裂失活腦組織及硬膜下血腫,吸除血性腦脊液,充分止血,采用腦膜補片、顳肌筋膜等對硬腦膜進行減張縫合,于硬膜下、硬膜外各放置1條引流管,逐層關(guān)閉切口。術(shù)后常規(guī)給予抗感染、補液、營養(yǎng)支持等對癥治療,術(shù)后48～72 h拔除引流管。

觀察組采用3D Slicer軟件輔助定位去骨瓣減壓術(shù)治療:頭部備皮后貼定位貼,采用Philips 256層螺旋CT機進行薄層頭顱CT檢查,然后將原始圖像以DICOM格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入由哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合開發(fā)的3D Slicer軟件(4.6.2版)進行圖像處理,依次運行編輯、閾值效果、閾值范圍等模塊,建立顱骨、血腫等三維模型,設(shè)計顱骨切除范圍。利用3D圖像處理功能轉(zhuǎn)化為3D數(shù)據(jù),根據(jù)定位貼勾畫顱骨切除范圍,設(shè)計頭皮切口。根據(jù)3D Slicer軟件設(shè)計的切口進行手術(shù),其余操作同對照組。

1.3 觀察指標(biāo) (1)顱內(nèi)壓及動脈血乳酸水平。分別于術(shù)前、術(shù)后24 h、術(shù)后72 h,采用Integra Neuro Sciences Limited生產(chǎn)的MPM-1型顱內(nèi)壓監(jiān)護儀監(jiān)測兩組患者的顱內(nèi)壓,采用EKF公司生產(chǎn)的Lactate Scout 4便攜式血乳酸分析儀測定兩組患者動脈血乳酸水平,動脈血乳酸水平的正常參考范圍為0.5～1.7 mmol/L。(2)神經(jīng)功能。分別于術(shù)前、術(shù)后1個月、術(shù)后3個月,采用美國國立衛(wèi)生研究院卒中量表(National Institutes of Health Stroke Scale,NIHSS)[7]評價兩組患者的神經(jīng)功能缺損程度,NIHSS評分為0～42分,評分越高提示神經(jīng)功能缺損程度越嚴(yán)重。(3)預(yù)后。于術(shù)后3個月采用格拉斯哥預(yù)后量表(Glasgow Outcome Scale,GOS)[8]評價兩組患者的預(yù)后。將患者預(yù)后分為5個等級:① 恢復(fù)良好指患者恢復(fù)正常生活,可伴記憶、認(rèn)知、行為等輕度缺陷;② 中度殘疾指患者身體殘疾,但能獨立生活,可在保護下進行工作;③ 重度殘疾指意識清醒,殘疾,日常生活需照料;④ 植物生存指患者僅有最小反應(yīng),如睡眠與清醒的周期,睜眼;⑤ 死亡。預(yù)后良好=(恢復(fù)良好+中度殘疾)例數(shù)/總例數(shù)×100%。(4)術(shù)后并發(fā)癥。比較兩組患者術(shù)后3個月內(nèi)的并發(fā)癥發(fā)生情況,包括急性腦膨出、遲發(fā)性血腫、大面積腦梗死、切口疝等。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以(x±s)表示,組間比較采用兩獨立樣本t檢驗,重復(fù)測量計量資料的比較采用重復(fù)測量方差分析;計數(shù)資料以例數(shù)(百分比)表示,組間比較采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者不同時間點顱內(nèi)壓、動脈血乳酸水平的比較 兩組患者的顱內(nèi)壓、動脈血乳酸水平比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(F組間=76.247,P組間<0.001;F組間=12.762,P組間<0.001),兩組的顱內(nèi)壓、動脈血乳酸水平均有隨時間而降低的趨勢(F時間=123.452,P時間<0.001;F時間=173.214,P時間<0.001),分組與時間有交互效應(yīng)(F交互=54.822,P交互<0.001;F交互=35.678,P交互<0.001)。其中,觀察組術(shù)后24 h、術(shù)后72 h的顱內(nèi)壓,以及術(shù)后72 h的動脈血乳酸水平均低于對照組(均P<0.05)。見表1。

表1 兩組患者不同時間點顱內(nèi)壓、動脈血乳酸水平的比較(x±s)

2.2 兩組患者不同時間點NIHSS評分的比較 觀察組與對照組術(shù)后3個月內(nèi)分別有1例、2例患者死亡,因此分別納入39例、38例患者進行NIHSS評分的比較。兩組的NIHSS評分比較,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F組間=32.346,P組間<0.001),兩組的NIHSS評分均有隨時間而降低的趨勢(F時間=152.876,P時間<0.001),分組與時間有交互效應(yīng)(F交互=55.312,P交互<0.001)。其中,術(shù)后1個月、術(shù)后3個月時觀察組的NIHSS評分均低于對照組(均P<0.05)。見表2。

表2 兩組患者不同時間點NIHSS評分的比較(x±s,分)

2.3 兩組患者預(yù)后良好率、并發(fā)癥發(fā)生率的比較 觀察組預(yù)后良好率高于對照組,并發(fā)癥發(fā)生率低于對照組(χ2=4.266,P=0.039;χ2=5.541,P=0.019)。見表3、表4。

表3 兩組患者預(yù)后良好率的比較[n(%)]

表4 兩組患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率的比較[n(%)]

3 討 論

正常情況下,腦實質(zhì)、腦脊髓液、血液相互作用,共同維持顱內(nèi)壓的正常水平,其中腦脊液相對于腦實質(zhì)與血液更容易發(fā)生變化。當(dāng)創(chuàng)傷造成廣泛性腦挫傷、彌漫性腦腫脹、顱腔出血等損傷時,顱內(nèi)容物增加,顱內(nèi)壓升高,此時腦脊液吸收增加,分泌減少,部分腦脊液流入蛛網(wǎng)膜下腔以此降低顱內(nèi)壓,起到代償作用[9]。然而如不及時采取有效的治療措施,當(dāng)持續(xù)的顱內(nèi)高壓超出腦脊液的代償能力時,可造成腦灌注壓下降,腦血流量降低,導(dǎo)致腦組織缺血缺氧性壞死,加重腦挫裂傷、腦水腫,使腦組織體積增大,顱內(nèi)壓異常升高,腦組織移位形成腦疝,壓迫腦干,導(dǎo)致患者出現(xiàn)意識障礙、呼吸循環(huán)功能紊亂或衰竭,甚至死亡。由此可見,顱內(nèi)高壓與顱腦損傷患者的不良預(yù)后密切相關(guān)[10]。

研究表明,早期積極治療顱內(nèi)高壓,可有效降低顱腦損傷患者的死亡率和致殘率[11]。去骨瓣減壓術(shù)是目前臨床上常用的挽救重型顱腦損傷患者生命的手段[12]。在《第4版美國重型顱腦損傷診療指南》中,去骨瓣減壓術(shù)仍是有效降低顱腦損傷患者顱內(nèi)壓、挽救患者生命、改善患者預(yù)后的經(jīng)典術(shù)式[13]。去骨瓣減壓術(shù)通過去除部分顱骨骨質(zhì)、剪除對應(yīng)硬腦膜,起到增加顱腔容積的作用,進而使顱內(nèi)高壓得到緩解。在重型顱腦損傷、大面積腦梗死、廣泛腦腫脹患者的急診手術(shù)治療中,去骨瓣減壓術(shù)的作用在于能有效暴露手術(shù)視野,解除顱內(nèi)血腫占位效應(yīng),通過擴大顱腔容積,阻斷由于腦組織受壓及缺血缺氧造成的負(fù)反饋[14]。同時,去骨瓣減壓術(shù)還能有效增加腦灌注壓,促進腦組織血液供應(yīng),改善顱腦損傷患者的預(yù)后[15]。有研究證實,去骨瓣減壓術(shù)能降低重型顱腦損傷、大面積腦梗死患者的病死率,然而此類重癥患者術(shù)后殘疾、植物狀態(tài)的發(fā)生率仍較高[16]。

傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)盡管能清除腦挫傷病灶與顱內(nèi)血腫,增加顱內(nèi)空間,但存在骨窗面積及位置不理想的情況,或因骨窗面積小,減壓不充分,導(dǎo)致術(shù)后顱內(nèi)壓仍較高,膨出的腦組織易在骨窗處嵌頓形成切口疝[17]。此外,由腦膨出導(dǎo)致的腦移位、變形等,術(shù)后早期可引發(fā)遲發(fā)性血腫,加重局部腦水腫,術(shù)后晚期則可導(dǎo)致腦軟化、萎縮、積水、癲癇等一系列并發(fā)癥[18]。本研究中,對照組采取傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)治療,術(shù)后出現(xiàn)2例切口疝、4例急性腦膨出、3例遲發(fā)性血腫,其原因與骨窗面積較小,暴露面積不足,減壓不充分有關(guān);對照組術(shù)后還出現(xiàn)了2例大面積腦梗死,考慮為手術(shù)過程中機械性損傷造成腦血液循環(huán)障礙、腦血管痙攣等所致。在我院未引入3D Slicer軟件前,僅憑術(shù)者經(jīng)驗及術(shù)前CT等二維影像學(xué)資料進行手術(shù)切口設(shè)計,術(shù)后復(fù)查頭部CT時發(fā)現(xiàn)部分采用傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)治療的患者去除骨瓣位置及骨瓣大小并不理想,造成了不必要的損傷。Brown等[19]發(fā)現(xiàn),在去骨瓣減壓術(shù)中切除足夠大面積的顱骨能有效降低頑固性顱內(nèi)高壓的發(fā)生率,但同時會導(dǎo)致患者腦細(xì)胞功能失代償,造成神經(jīng)元損害。傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)由于去除骨瓣位置、骨瓣大小不理想,不僅增加了后續(xù)的治療難度,也不利于患者預(yù)后,嚴(yán)重者甚至須行二次開顱手術(shù)。因此,精準(zhǔn)的術(shù)前定位與手術(shù)規(guī)劃對于去骨瓣減壓術(shù)具有十分重要的意義。

3D Slicer軟件可利用CT或MRI的二維DICOM格式數(shù)據(jù)對顱腦病變進行三維重建,顯示的病灶更為直觀立體,可實現(xiàn)術(shù)前對顱腦病灶的精準(zhǔn)定位,從而有利于實現(xiàn)精準(zhǔn)治療[20]。有研究證實,3D Slicer軟件輔助治療高血壓腦出血、原發(fā)性面肌痙攣、三叉神經(jīng)痛等患者可取得滿意的效果[21]。楊利輝等[22]發(fā)現(xiàn),3D Slicer軟件輔助神經(jīng)內(nèi)鏡清除顱內(nèi)血腫能有效縮短高血壓腦出血患者的手術(shù)時間,降低腦脊液中神經(jīng)元特異性烯醇化酶、白細(xì)胞介素6水平,減輕腦組織損害,改善患者預(yù)后。本研究在去骨瓣減壓術(shù)前通過應(yīng)用3D Slicer軟件3D圖像處理與可視化功能,在術(shù)前準(zhǔn)確定位患者顱內(nèi)病變位置,根據(jù)病變位置、大小等信息,在術(shù)前設(shè)計好頭皮切口和顱骨切除的位置、大小,以及硬腦膜減張縫合范圍,最大限度地減少不必要的手術(shù)創(chuàng)傷,促進患者術(shù)后恢復(fù)。本研究結(jié)果顯示,觀察組術(shù)后24 h、術(shù)后72 h的顱內(nèi)壓均低于對照組(均P<0.05),說明采用3D Slicer軟件輔助定位去骨瓣減壓術(shù)能更有效地降低重型顱腦損傷患者的顱內(nèi)壓。其原因在于3D Slicer軟件能更準(zhǔn)確地定位病灶,設(shè)計的切口更理想,降低顱內(nèi)壓作用更顯著。顱腦損傷可引起腦內(nèi)分泌大量的神經(jīng)毒素及血管活性物質(zhì),影響腦組織血供,導(dǎo)致腦內(nèi)能量代謝紊亂,糖酵解增加,乳酸大量生成,增加器官衰竭的發(fā)生風(fēng)險。研究表明,動脈血乳酸水平可有效反映顱腦損傷的嚴(yán)重程度,是評估顱腦損傷患者臨床療效及預(yù)后的有效指標(biāo)[23]。本研究結(jié)果顯示,兩組患者術(shù)后24 h、術(shù)后72 h的動脈血乳酸水平均低于術(shù)前(均P<0.05),說明去骨瓣減壓術(shù)能有效降低重型顱腦損傷患者的動脈血乳酸水平,且觀察組術(shù)后72 h的動脈血乳酸水平低于對照組(P<0.05),提示采用3D Slicer軟件輔助定位去骨瓣減壓術(shù)能更有效地緩解機體缺血缺氧狀態(tài)。本研究結(jié)果還顯示,術(shù)后1個月、術(shù)后3個月,觀察組的NIHSS評分均低于對照組(均P<0.05);觀察組預(yù)后良好率高于對照組,并發(fā)癥發(fā)生率低于對照組(均P<0.05)。以上結(jié)果提示3D Slicer軟件輔助定位去骨瓣減壓術(shù)治療能有效減少因切口設(shè)計不合理導(dǎo)致的繼發(fā)性損傷,可更好地改善重型顱腦損傷患者的神經(jīng)功能,改善患者預(yù)后。

綜上所述,與傳統(tǒng)去骨瓣減壓術(shù)相比,3D Slicer軟件輔助定位去骨瓣減壓術(shù)能更有效地降低重型顱腦損傷患者的顱內(nèi)壓及動脈血乳酸水平,更好地改善腦組織缺血缺氧狀態(tài),減輕神經(jīng)功能缺損,減少術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率,改善患者預(yù)后,值得臨床推廣應(yīng)用。