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传统侧脑室枕角穿刺方法的计算机验证与创新

2019-08-15刘宇清杨振杰杨智坤黄绳跃何炳蔚廖正俭

中国医学创新 2019年1期
关键词:模拟

刘宇清 杨振杰 杨智坤 黄绳跃 何炳蔚 廖正俭

【摘要】 目的:利用计算机三维重建技术验证传统侧脑室枕角穿刺方法的成功率,并寻找更优的穿刺方向。方法:选取福建省立医院CT检查报告为侧脑室增大的成年患者102例,以其头颅三维螺旋CT的原始资料,利用计算机三维重建技术建立颅骨-侧脑室三维虚拟模型,进行侧脑室大小界定,取枕外隆凸上方6.0 cm,中線旁开3.5 cm为穿刺点,穿刺方向分别指向同侧眉心、鼻根部、眶上缘中点、眼眶外眦,并测量眉心方向上的穿刺深度。结果:利用计算机三维重建技术验证传统侧脑室枕角穿刺方法的成功率,发现穿刺方向朝向眉心成功率高于眼眶中点上缘,比较差异有统计学意义(P<0.05),平均穿刺深度为(42.79±2.80)mm。结论:采用计算机辅助模拟侧脑室枕角穿刺,证实了传统穿刺方法的成功率,并发现穿刺方向为眉心的成功率明显高于眼眶中点上缘,可为临床医师实际操作提供参考。

【关键词】 侧脑室枕角穿刺; 三维重建技术; 虚拟模型; 模拟

【Abstract】 Objective:To use the 3D reconstruction of the machine to test the success of the traditional lateral ventricular occipital approach,and looking for a better Angle of puncture.Method:A total of 102 cases with enlarged lateral ventricle were selected by CT examination of Fujian provincial hospital.Based on the original data of the 3D spiral CT of the skull,the 3D virtual model of skull and lateral ventricle was established by using computer 3D reconstruction technique as the definition of the lateral ventricle 6.0 cm above the outer tuberosity of the occipital,3.5 cm by the middle line was the puncture point,and the puncture direction points to the same side of the eyebrows,the root of the nose,the midpoint of the orbit,the lateral canthus of the orbit,and the depth of puncture in the direction of the eyebrow were measured.Result:The 3D reconstruction of the machine to test the success of the traditional lateral ventricular occipital approach,the statistical results showed that the success rate of the puncture direction points to eyebrows was higher than that points to the middle of the orbit,which was statistically significant(P<0.05),the average puncture depth was (42.79±2.80)mm.Conclusion:Computer-aided simulation of lateral ventricle occipital angle puncture confirmed the success rate of traditional puncture method, and found that the success rate of puncture direction for eyebrow was significantly higher than that of midpoint orbital margin, which could provide reference for clinical practice.

【Key words】 Lateral ventricular occipital puncture; 3 d reconstruction technology; Virtual model; Simulation

First-authors address:Fujian Provincial Hospital,Fuzhou 350001,China

doi:10.3969/j.issn.1674-4985.2019.01.001

侧脑室穿刺是神经外科最常用的操作之一[1],穿刺部位多为额角或枕角[2]。传统枕角穿刺方法为取枕外隆凸上方6~7 cm,旁开3~4 cm作为穿刺点,进针方向朝向同侧眶上缘中点,正常深度为4.5~5.5 cm或依据影像学资料测量而定[3-4]。为了验证该穿刺方法的理论成功率,以及是否有更好的穿刺方法,笔者利用CT图像及计算机技术,选取不同大小侧脑室建立颅骨-侧脑室虚拟模型,并在此模型上进行模拟枕角穿刺,现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性选取2013年5月-2017年5月在福建省立医院神经外科行颅脑CT检查的患者102例为研究对象。入选标准:CT报告双侧侧脑室增大。排除标准:(1)一侧侧脑室受压、变形、移位;(2)侧脑室占位性病变;(3)年龄<15岁;(4)扫描时头位不正导致双侧侧脑室明显不对称者。102例中男58例,女44例;年龄18~75岁,平均(54.0±2.5岁)。CT检查横断面层厚为1.25 cm或2.50 cm。本研究已经医院伦理学委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 计算侧脑室占比 102例CT图像均按照以下方法计算侧脑室宽径与脑横径比例(侧脑室占比)界定侧脑室大小,以CT断层图像眦耳线为基线从下往上,找到第一幅完整显示侧脑室图像的层面,分别标示两侧侧脑室额角的内侧拐点a、b,做连接a、b点的直线并向两侧延长,通过两侧侧脑室外缘(cd线,为侧脑室宽径),到达两侧颅骨内缘(ef线,为脑横径),定义侧脑室宽径与脑横径之比为侧脑室占比,计算方法如图1所示,该图侧脑室占比为cd/ef:52.68 mm/114.6 mm=46%。依照上述测量方法,102例中侧脑室占比50%~60%为12例,40%~49%为30例,30%~39%为30例,20%~29%为30例。

1.2.2 建立颅骨-侧脑室虚拟模型 在计算机上利用Mimics 15.0软件(购自比利时Materialise公司)读取102例头颅CT图像的DICOM原始数据,分别根据颅骨和侧脑室灰度值差异,采用动态区域增长的分割方法,重建三维颅骨-侧脑室虚拟模型,见图2。

1.2.3 模拟穿刺 将颅骨-侧脑室虚拟模型导入3-matic7.0软件(购自比利时Materialise公司)进行模拟穿刺。穿刺点取枕外隆凸上方6.0 cm,中线旁开3.5 cm(P),穿刺方向分别指向同侧眉心(A)、鼻根部(B)、眶上缘中点(C)、眼眶外眦(D),并测量眉心方向上的穿刺深度(穿刺点到侧脑室的距离),见图3。

1.3 统计学处理 使用SPSS 22.0统计学软件进行分析,计数资料采用率(%)表示,四组间成功率的比较采用字2检验,四个穿刺方向成功率、组间两两差异比较采用字2分割方法,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

计算机模拟穿刺结果显示,在侧脑室占比50%~60%为12例,40%~49%为30例,30%~39%为30例,20%~29%为30例中,同侧眉心方向穿刺成功例数分别为11、29、30、29例,鼻根部方向穿刺成功例数分别为9、28、27、26例,眶上緣中点方向穿刺成功例数分别为9、23、17、7例,眼眶外眦方向穿刺成功例数分别为4、18、14、6例。其中,眉心方向穿刺成功的平均深度分别为(37.82±1.60)、(41.34±2.30)、(42.28±3.30)、(48.10±5.40)mm,合计平均(42.79±2.80)mm。穿刺方向朝向同侧眉心成功率高于眼眶中点上缘,比较差异有统计学意义(P<0.05),与鼻根部成功率比较差异无统计学意义(P>0.05)。侧脑室占比30%~39%组、20%~29%组眉心与眶上缘中点穿刺成功率比较,差异均有统计学意义(字2=16.596、33.611,P=0.000),总体情况(20%~60%)比较差异有统计学意义(字2=49.664,P=0.000)。见表1。

3 讨论

侧脑室由额角、体部、颞角、枕角组成,是一个可变的几何体[5]。枕角是侧脑室穿刺的主要部位[6],常用于脑室-腹腔分流术,以及长时间仰卧的脑室出血患者,其积血多沉积于侧脑室枕角,额角穿刺难以排出枕角积血,而枕角穿刺引流可克服上述难题[7]。影响侧脑室枕角穿刺成功的关键因素为穿刺点、穿刺方向、穿刺深度的选择[8]。该手术看似简单,但由于术者依靠想象徒手盲穿[9],且存在体位摆放困难、铺巾后穿刺方向容易产生误差[10],而穿刺过程中又无法及时准确了解引流管的位置及走向[11],若试穿刺失败,术者难以判断失误原因,从而影响再次穿刺的信心及操作,因此常出现多次穿刺、误穿等情况,增加了穿刺道出血的风险[12-13]。

为了更好地达到一次性穿刺成功的效果,部分医院在行枕角穿刺时,采用了CT定位[14]、红外线水平定位[15]、神经导航[16]、实时B超导向[17]等辅助措施,但这些设备使用繁琐且昂贵,需要有经验的专业团队配合,不易推广[18]。因此,如能在传统穿刺方法的基础上,验证其穿刺效果,并寻找更准确的穿刺方法,使术者心中有数,必将进一步提高一次性穿刺成功率,降低术后并后症的发生。

随着医学图像、计算机三维重建技术的发展,使在三维虚拟模型上进行模拟手术及方法的研究与创新成为可能,也有利于探讨出更加合理、科学、实用的侧脑室枕角穿刺方案[19]。本研究利用102例颅脑CT图像建立的颅骨-侧脑室三维虚拟模型进行枕角模拟穿刺,发现从成功率百分比看,眉心略高于鼻根部,明显高于眶上缘中点及眼外眦,取眉心与鼻根部、眉心与眶上缘中点进行统计学分析,结果显示:眉心与鼻根部方向的穿刺成功率比较差异无统计学意义(P>0.05);眉心与眶上缘中点方向穿刺比较,在侧脑室占比为(40%~60%)的病例中成功率比较,差异无统计学意义(P>0.05),而在侧脑室占比为(20%~39%)的病例中成功率比较差异有统计学意义(P<0.05),总体结果显示:眉心与眶上缘中点穿刺成功率比较差异有统计学意义(P<0.05)。因此,眉心方向为理论最佳穿刺方向,其穿刺平均深度为(42.79±2.80)mm。

MRI图像研究结果表明,正常枕角横径左侧5.168~21.536 mm,平均(11.446±3.405)mm,右侧6.005~18.053 mm,平均(10.530±2.646)mm;枕角到正中线距离左侧20.272~30.296 mm,平均(25.906±2.545)mm,右侧:21.031~33.172 mm,平均(26.713±2.683)mm[20],即枕角横径<2 cm,枕角到正中线距离<3 cm,因此对于正常或者轻-中度扩大者的侧脑室,若取中线旁开3~4 cm为穿刺点,向眶上缘中点方向穿刺,必然常常无法穿刺到枕角,而穿刺方向朝向眉心则可大大提高穿刺成功率,但对于侧脑室中-重度扩大患者,向眶上缘中点方向穿刺,则穿刺到枕角的成功率有所提高。本研究也证实,穿刺方向朝向眉心总体穿刺成功率为97.1%,其中侧脑室占比50%~60%、40%~49%、30%~39%、20%~29%成功率分别为91.7%、96.7%、100%、96.7%,而向眶上缘中点方向穿刺相应的成功率仅分别为54.9%、75.0%、76.7%、56.7%、23.3%。

综上所述,本研究采用计算机辅助模拟侧脑室枕角穿刺,证实了传统穿刺方法的成功率,并发现穿刺方向为眉心的成功率明显高于眼眶中点上缘,可为临床医师实际操作提供参考。

参考文献

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(收稿日期:2018-06-27) (本文编辑:周亚杰)

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