高海曉 張衛(wèi)民 張?zhí)m 庫(kù)洪彬 張向輝 周西廣 薛振生 賈云飛

腦出血是一種老年人群常見(jiàn)的急性卒中類型,具有病殘率和病死率較高的特點(diǎn)[1]。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)和理念的不斷進(jìn)步,國(guó)內(nèi)指南對(duì)于中小量腦出血更加推薦應(yīng)用引流術(shù)等微創(chuàng)術(shù)式治療[2]。由于引流手術(shù)術(shù)中無(wú)法在直視下修正手術(shù)路徑,因此,只有術(shù)前精準(zhǔn)的規(guī)劃手術(shù)路徑,術(shù)中確保真實(shí)路徑與規(guī)劃路徑完全吻合才能保證手術(shù)成功[3]。近年來(lái),在醫(yī)學(xué)科學(xué)和全息數(shù)字影像技術(shù)深度融合的浪潮推動(dòng)下,許多神經(jīng)外科醫(yī)師將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented reality, AR)等全息數(shù)字影像技術(shù)應(yīng)用于腦組織深部病變微創(chuàng)手術(shù)的路徑規(guī)劃中,明顯提高了手術(shù)的精準(zhǔn)度,取得了良好的手術(shù)效果[4]。但是,由于目前大部分AR技術(shù)在臨床應(yīng)用過(guò)程中,需要一整套復(fù)雜的抓取臨床影像數(shù)據(jù)并建立3D模型的軟件,以及昂貴的將模型投照到術(shù)野的醫(yī)療裝備,嚴(yán)重限制了其廣泛應(yīng)用。為了給廣大基層神經(jīng)外科醫(yī)師提供一種便捷的腦出血引流術(shù)前手術(shù)路徑規(guī)劃方法,本研究對(duì)基于智能手機(jī)相機(jī)雙重曝光功能的AR技術(shù)輔助腦出血引流術(shù)前手術(shù)路徑規(guī)劃的方法進(jìn)行了探討,報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2020年2月至2023年2月我院收治的152例老年高血壓腦出血病人進(jìn)行回顧性分析,病人年齡60～87歲,平均(67.1±5.3)歲;其中男83例,女69例。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡≥60歲;(2)血腫位于幕上腦實(shí)質(zhì)內(nèi),血腫量20～50 mL;(3)術(shù)前行顱腦CT血管造影(CTA)檢查,在CTA原圖上“點(diǎn)征”呈陰性,經(jīng)評(píng)估引流術(shù)后再出血風(fēng)險(xiǎn)低,且除外血管畸形及顱內(nèi)動(dòng)脈瘤出血[5];(4)病人知情同意后選擇AR輔助或立體定向儀輔助血腫引流手術(shù)。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)凝血功能明顯異常,有手術(shù)禁忌證;(2)臟器功能衰竭終末期,經(jīng)評(píng)估不能因手術(shù)獲益;(3)出血原因?yàn)槟X梗死后出血轉(zhuǎn)化、抗凝治療、腫瘤卒中;(4)既往有影響術(shù)后神經(jīng)功能評(píng)估的腦卒中病史。

將應(yīng)用AR技術(shù)輔助路徑規(guī)劃腦內(nèi)血腫引流術(shù)的78例病人納入研究組,應(yīng)用立體定向儀輔助路徑規(guī)劃的74例病人納入對(duì)照組。

本研究符合2013年修訂的《赫爾辛基宣言》倫理學(xué)要求,并已通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核(批號(hào):2022-KY-04)。

1.2 研究方法

1.2.1 研究組:給予病人基于智能手機(jī)相機(jī)雙重曝光功能的AR技術(shù)輔助路徑規(guī)劃腦內(nèi)血腫引流術(shù)。術(shù)前先于病人顱腦CT片上選擇血腫面積最大的矢狀位像層面,測(cè)量此層面距離中線垂直距離x,以血腫中心為預(yù)設(shè)靶點(diǎn),規(guī)劃無(wú)功能區(qū)及大血管自額部至靶點(diǎn)的穿刺路徑A線并標(biāo)識(shí),同時(shí)測(cè)量此路徑上穿刺點(diǎn)至靶點(diǎn)的距離y,完成路徑規(guī)劃。然后在智能手機(jī)上調(diào)出雙重曝光模式,拍攝已規(guī)劃好穿刺路徑的矢狀位CT片作為圖片模型(圖1A)。病人仰臥位,在頭部額頂枕部皮膚標(biāo)記中線,并在血腫側(cè)距離中線x處標(biāo)記中線的平行線B(圖1B),此線即為通過(guò)預(yù)設(shè)穿刺路徑的矢狀位影像在頭顱表面的投影線,穿刺點(diǎn)也將在該線上。調(diào)整病人頭部為側(cè)位,出血側(cè)朝上,保持中線與床面平行,俯拍手機(jī)支架固定手機(jī),在手機(jī)雙重曝光模式下調(diào)用第一次曝光拍攝的圖片,此時(shí)手機(jī)顯示屏上將同時(shí)出現(xiàn)調(diào)用的CT圖片及病人的真實(shí)頭顱側(cè)位影像,在手機(jī)監(jiān)視下將兩者相疊加,調(diào)整手機(jī)與病人頭部距離及角度,直至手機(jī)屏幕上調(diào)用的CT圖片中頭皮輪廓線與病人實(shí)際頭顱標(biāo)記的B線完全重合,完成圖像注冊(cè)。在手機(jī)監(jiān)視下,在病人頭皮上用直尺標(biāo)記穿刺路徑規(guī)劃A線在頭皮上的投影位置(圖1C)。沿直尺邊緣在病人頭皮畫出路徑規(guī)劃A線的投影線,并延長(zhǎng)與B線相交,此交點(diǎn)即為穿刺點(diǎn)(圖1D)。病人改為仰臥位,局麻后切開(kāi)頭皮,顱骨鉆孔,穿刺針刺破硬膜,應(yīng)用帶硬芯引流管按標(biāo)記的路徑方向且在矢狀位面內(nèi)平行B線進(jìn)行穿刺,按術(shù)前測(cè)定的y深度將引流管置入靶點(diǎn)(圖1E),抽吸血腫,完成引流手術(shù)。術(shù)后復(fù)查引流管位置準(zhǔn)確,血腫清除滿意(圖1F)。

A:在距離中線x的矢狀位片上規(guī)劃穿刺路徑A線并標(biāo)識(shí),同時(shí)測(cè)量此路徑上穿刺點(diǎn)至靶點(diǎn)的距離y。B:病人仰臥位在頭部額頂枕部標(biāo)記中線,并在血腫側(cè)額頂枕部距離中線x處標(biāo)記中線的平行線B。C:在手機(jī)監(jiān)視下,調(diào)整病人CT圖片中頭皮輪廓線與病人實(shí)際頭顱標(biāo)記的B線完全重合,在病人頭部皮膚上用直尺標(biāo)記預(yù)先規(guī)劃的穿刺路徑線。D:延直尺邊緣在病人頭皮畫出規(guī)劃的穿刺路徑線的投影并延長(zhǎng),與B線相交,此交點(diǎn)即為穿刺點(diǎn)。E:應(yīng)用帶硬芯引流管按標(biāo)記的路徑方向且在矢狀位面內(nèi)平行B線進(jìn)行穿刺,按術(shù)前測(cè)定的y深度將引流管置入靶點(diǎn)。F:術(shù)后復(fù)查的矢狀位CT,可見(jiàn)血腫清除徹底。

1.2.2 對(duì)照組:在立體定向儀輔助路徑規(guī)劃下行血腫引流術(shù)。術(shù)中先應(yīng)用頭架螺釘將立體定向儀頭架固定于顱骨外板,并在頭架上安裝測(cè)量板,然后將病人送至CT室,進(jìn)行CT掃描,在軸位像上以血腫最大層面的中心為穿刺靶點(diǎn),測(cè)量血腫相對(duì)于頭架的空間坐標(biāo)。病人返回手術(shù)室,按測(cè)量坐標(biāo)設(shè)定定向儀適配器參數(shù),調(diào)整適配器頭弓角度,將穿刺點(diǎn)標(biāo)定于額部,局麻后鉆孔,將引流管送至靶點(diǎn),抽吸血腫,完成引流手術(shù)。

2組病人術(shù)后根據(jù)情況必要時(shí)給予尿激酶血腫腔注入,促進(jìn)殘余血凝塊溶解引流,并根據(jù)情況拔除頭部引流管。拔除頭部引流管指征:殘余血腫量<15 mL[6]或頭部帶管時(shí)間已滿72 h[7]。

1.3 觀察與評(píng)價(jià)

1.3.1 路徑規(guī)劃時(shí)間:研究組路徑規(guī)劃時(shí)間為顱腦CT掃描時(shí)間(因?yàn)轱B腦CT掃描為路徑規(guī)劃獲取數(shù)據(jù)的步驟之一)加上應(yīng)用AR技術(shù)完成路徑規(guī)劃并確定穿刺點(diǎn)位置、方向、深度的時(shí)間。對(duì)照組路徑規(guī)劃時(shí)間為從安裝立體定向儀頭架,至CT掃描獲取靶點(diǎn)空間坐標(biāo),并通過(guò)適配器確定頭皮穿刺點(diǎn)位置、方向、深度的時(shí)間。

1.3.2 血腫清除率:測(cè)量拔除引流管前顱腦CT片所示的殘余血腫量,血腫清除率=[(術(shù)前血腫量-殘余血腫量)/術(shù)前血腫量]×100%。

1.3.3 治療有效率:2組病人均于術(shù)后90 d再次評(píng)估Barthel指數(shù)(Barthel Index, BI)以評(píng)價(jià)術(shù)后生活自理能力恢復(fù)情況,與術(shù)前比較,BI增加20分以上定義為治療有效[8]。治療有效率=(治療有效例數(shù)/本組病人總例數(shù))×100%。

1.3.4 神經(jīng)功能評(píng)估:術(shù)后90 d時(shí)根據(jù)改良Rankin量表(modified Rankin scale, mRS)進(jìn)行神經(jīng)功能預(yù)后評(píng)估,mRS評(píng)分1～3分定義為預(yù)后良好,4～5分定義為預(yù)后不良[9]。

2 結(jié)果

2.1 2組基線資料比較 2組性別、年齡、出血量及昏迷量表評(píng)分等基線資料比較,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)表1。

表1 2組基線資料比較

2.2 2組路徑規(guī)劃時(shí)間及手術(shù)效果比較 研究組路徑規(guī)劃時(shí)間和對(duì)照組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。研究組和對(duì)照組血腫清除率、帶引流管時(shí)間、治療有效率、預(yù)后良好率等比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)表2。2組病人均無(wú)術(shù)后再出血、顱內(nèi)感染、死亡病例。

表2 2組路徑規(guī)劃時(shí)間及手術(shù)效果比較

3 討論

目前隨著神經(jīng)外科手術(shù)理念和技術(shù)的不斷發(fā)展,老年腦內(nèi)血腫的外科治療微創(chuàng)化的趨勢(shì)更加明顯,多中心的對(duì)照研究表明,血腫引流術(shù)等微創(chuàng)手術(shù)較傳統(tǒng)開(kāi)顱手術(shù)有更好的治療效果[10-12]。為了進(jìn)一步提升手術(shù)的精準(zhǔn)度,各種全息數(shù)字化影像技術(shù)被應(yīng)用于術(shù)前路徑規(guī)劃中,應(yīng)用比較成熟的主要有3D-slicer軟件聯(lián)合Sina軟件[13]、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)[14](mixed reality, MR)和3D打印手術(shù)導(dǎo)板[15]等。應(yīng)用上述這些數(shù)字影像技術(shù)進(jìn)行路徑規(guī)劃,需要復(fù)雜的軟件建模流程和昂貴的投照裝備,僅少數(shù)高級(jí)神經(jīng)外科中心可順利開(kāi)展,其應(yīng)用受到極大限制。廣大基層醫(yī)院尚缺乏一種便捷、準(zhǔn)確且無(wú)需專業(yè)軟件和醫(yī)療裝備的術(shù)前手術(shù)路徑規(guī)劃的工具。

我們通過(guò)病例資料的回顧性分析發(fā)現(xiàn),基于智能手機(jī)相機(jī)雙重曝光功能的AR技術(shù)是解決這種難題的新思路。AR技術(shù)是一種將計(jì)算機(jī)生成的虛擬模型顯示到現(xiàn)實(shí)物體上,并與現(xiàn)實(shí)的物體實(shí)時(shí)比對(duì),以增強(qiáng)對(duì)現(xiàn)實(shí)物體認(rèn)知的全息數(shù)字化成像技術(shù)[16]。本研究應(yīng)用智能手機(jī)相機(jī)的雙重曝光功能,拍攝已標(biāo)記好規(guī)劃路徑的頭顱矢狀位CT片,無(wú)需抓取數(shù)據(jù)建立3D模型,直接將此二維圖片作為模型,通過(guò)雙重曝光模式與病人真實(shí)的頭顱側(cè)位注冊(cè)匹配后比對(duì),將規(guī)劃好的路徑標(biāo)識(shí)在病人真實(shí)頭顱表面。這種以二維圖片模型進(jìn)行路徑規(guī)劃的方法與其他應(yīng)用全息數(shù)字化成像技術(shù)路徑規(guī)劃比較,僅需顱腦CT平掃即可,對(duì)原始影像數(shù)據(jù)無(wú)特殊要求,省略了建立3D模型的復(fù)雜流程,且無(wú)需專業(yè)醫(yī)療裝備進(jìn)行投照,其應(yīng)用極其便捷。本研究中,研究組路徑規(guī)劃時(shí)間明顯低于應(yīng)用立體定向儀的對(duì)照組(P<0.05)。2組手術(shù)效果和病人預(yù)后無(wú)明顯差異(P>0.05)。這種路徑規(guī)劃方法對(duì)提升廣大基層醫(yī)院腦出血手術(shù)治療水平將產(chǎn)生有益的影響。

應(yīng)用這種簡(jiǎn)化AR技術(shù)進(jìn)行腦出血引流術(shù)術(shù)前路徑規(guī)劃的適應(yīng)證為:(1)無(wú)活動(dòng)性顱內(nèi)出血者。(2)中等量(20～50 mL)伴有神經(jīng)功能缺損的幕上腦出血,且未發(fā)生腦積水及腦疝者,不包括硬膜下、硬膜外及顳葉皮層內(nèi)薄層血腫(這些部位血腫因顱骨曲度較大,不適合本研究應(yīng)用的方法穿刺)。上述適應(yīng)證盡管有一定的局限性,但適合手術(shù)的部位涵蓋了臨床常見(jiàn)的大多數(shù)腦出血部位,故可滿足大多數(shù)臨床需要。

本研究所應(yīng)用的技術(shù)由于無(wú)法在手術(shù)過(guò)程中進(jìn)行模型與現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)交互,存在著不能實(shí)時(shí)修正穿刺路徑的問(wèn)題,因此在實(shí)施應(yīng)用手機(jī)相機(jī)雙重曝光功能將二維圖片模型與病人頭部真實(shí)影像注冊(cè)匹配環(huán)節(jié)中,應(yīng)使用手機(jī)支架固定手機(jī),避免單純手持手機(jī)導(dǎo)致圖片晃動(dòng)增加注冊(cè)匹配難度,同時(shí)應(yīng)保證CT圖片中頭皮輪廓線與注冊(cè)標(biāo)志線(文中所命名的B線)完全重合,以完成精準(zhǔn)注冊(cè)匹配。這樣就能將術(shù)前規(guī)劃的路徑準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)于頭部體表,且在手術(shù)操作時(shí),嚴(yán)格按病人頭部體表所標(biāo)識(shí)的角度和深度進(jìn)行穿刺,確保實(shí)際穿刺路徑與術(shù)前規(guī)劃完全吻合,保證手術(shù)的精準(zhǔn)性。