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基于Mimics软件对颅内不规则血肿的体积测量研究

2021-02-04 来源:钮旅网
·论 著· J Med Res,Jan 2018,Vo1.47 No.1 基于Mimics软件对颅内不规则血肿的体积测量研究 王 钊 黄纯海 田 志 万 一 李小平 摘 要 目的 探索基于交互式医学图像处理软件Mimics对脑出血不规则形态血肿体积测量的准确性与实用性。方法 收集符合纳人标准的脑出血患者60例,根据CT图像上血肿最大层面的形态分为两组:规则组25例和不规则组35例,分别采用 Mimicsl7.0软件、多田公式法及2/3Sh法进行血肿体积测量,以2/3Sh法作为不规则血肿体积的金标准。结果3种方法对规则 血肿的测量结果比较差异无统计学意义(P>0.05),但对不规则血肿的测量结果比较,差异有统计学意义(P=0.025),其中标准 法测得血肿的平均体积为49130.00 4-12958.98mm ,多田公式法为55961.67 4-13479.84ram ,Mimics软件法为46963.5l 4- 12910.95mm ,对于不规则血肿,多田公式法和Mimics软件法测量的平均误差分别为5680.00mm 、2395.93mm ,平均误差率分别 为13.56%、5.90%,Mimics软件法的误差率更小,且二者误差率比较,差异有统计学意义(P:0.015)。结论 基于Mimics软件 对颅内不规则血肿体积的测量方法准确、快捷,值得临床推广。 关键词 Mimics软件脑出血不规则血肿体积 DOI l0.1 1969/j.issn.1673—548X.2018.01.022 中图分类号 R651.1 文献标识码 A Measurement of Intracranial Irregular Hematoma Volume by Mimics Software. Wang Zhao,Huang Chunhai,Tian Zhi,et a1.School Medicine。Jishou University,ttunan 416000,China Abstract Objective To explore the accuracy and practicability of the volume measurement of irregular hematoma in intracerehral hemorrhage based on Mimics software.Methods According to the shape of hematoma on the maximum level of CT image,60 cases of eer— ebral hemorrhage patients were divided into two groups:25 of regular hematoma group and irregular 35.The volume of intracerebral hema— toma was measured by the methods of Mimicsl7.0 software,Coniglobus formula and 2/3Sh,with the 2/3Sh method as the gold standard. Results There were no signiifcant diferences between the three methods for measurement of regular hematoma(P>0.05),but signiifcant or the irrfegular(P=0.025).The average volume in 2/3Sh method was 49130.00 4-12958.98mm ,Coniglobus formula 55961.67± 13479.84ram .Mimics software 46963.51±12910.95ram .For the irregular hematoma,the average volume error of two measurement re- spectively were:Coniglobus formula 5680.00mm and Mimics software 2395.93mm .The average error rate were Coniglobus formula l3.56%and 5.9O%.and the error of Mimics software was smaller(P=0.015).Conclusion Mimics software is a more accurate and quick method for intracranial hematoma volume measurement,especially for irregular hematoma,and is worthy of clinical application. Key words Mimics software;Intracranial hemorrhage;Irregular hematoma;Volume 脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是指非 合不同研究者的各种意见,目前公认的、相对精确 的不规则血肿体积计算方法为2/3Sh公式。。 。 损伤性的颅内血管破裂,血液直接进入到脑实质, 该病特点是起病急骤、病情凶险,已成为我国甚至 世界范围内致死和致残的首位疾病 ’ 。颅内血肿 的形态和体积与治疗方式的选择及预后有很大关 系 。既往研究认为,多田公式法只适用于形态 比较规则的、椭球体型的血肿,但对于形态不规则 随着“精准医学”概念在神经外科领域的不断推广, 准确计算不规则血肿体积关乎每位患者的治疗,逐 渐成为一项新的研究热点 。本研究选取笔者医 院2016年1—12月的60例脑出血患者资料进行回 顾性对比分析,规定2/3Sh公式法为计算血肿体积 的金标准,记为“标准法”,探讨临床上利用Mimics 的血肿,多田公式法的准确性有待论证疑 。综 医学成像软件在不规则血肿体积计算方面的应用 基金项目:湖南省科技创新平台与人才计划项目(20166SK4007); 湖南省吉首大学研究生科研创新项目课题(JGY201776) 作者单位:416000吉首大学医学院(王钊);湘西州人民医院神 经外科(黄纯海、田志、万一),影像科(李小平) 通讯作者:黄纯海,主任医师,硕士生导师,电子信箱:huangchun— hal2001@l63.conl ·价值。 资料与方法 1.资料来源:收集笔者所在医院201 6年1一l2 月急性高血压脑出血患者60例,其中男性36例,女 性24例,患者年龄38~79岁,平均年龄58.9岁;人 90- 学研究杂 2018年1月 第47卷 第l期 院平均血压l72/98mmHg(1 mmHg=0.1 33kPa);发病 ·论 善· 至入院时间≤48h,排除凝血功能障碍、血肿破入脑室 及蛛网膜下腔、肿瘤实质内 血、外伤性颅内血删,、硬 膜外或硬膜下10【肿 。根据《2014中国脑m血诊疗 规范》 行颅脑CT扫描(德国西门子公司,64排, 120kV)明确诊断,所得CT影像资料通过华奕区域医 学影像存档和通信系统(pictm’e archiving and commu— nication systems,PACS)获取并保存为DICOM(digital imaging and communications in medicine,DICOM)格 式、 l I .; 图1血肿形状分类 A、 规lI!Jl组;B、C、E、 不规则组 2.分组情况:根据CT图像上最大层面的血肿形 态,按Fuji标准分为规则组(I札肿形态规则)25例和 @ 1 i 不规则组(10I肿形态不规则)35例(罔1)” 。 3.血肿体积计算:(1)Mimics软件法:打开Miar— icsl 7.0医学图像处理软件,导入颅脑CT图像(DI— COM格式),窗口化,选择颅骨及m肿,二值化,选择 合适的阈值,建立颅骨掩膜,区域增长新建m肿掩膜, 分别生成颅骨和血肿的一|维模型,运行3一matic 9.0 行,分别测量血肿最大层面面积s(mln )及高度h (mm),计算公式:V=2/3Sh,面积s及高度(h)均由 Mimics软件成像计算,结果取平均血肿体积值V, (113m ,图2)。(3)多田公式法:分别由两位影像专业 医师存互相不知对方测定结果的情况下进行,分别测 量血肿最大层面长A(mil1)、宽B(mm)、高c(mm), 计算m肿体积V,(IllIll ),计算m肿最大层面面积s (mn ),l0【肿高度h(mm)。(2)标准法:分别由两位 影像专业医师在互相不知对方测定结果的情况下进 计算公式:V=l/2×A×B×C,结果取平均血肿体积 值V (mm ,图3)。 图2 利用Mimicsl7.0软件重建不规则形态血肿 最大层面10l肿面积S为l】19 10mm .m肿离度(h)为40.31Ⅱ1Jl】,整个血刖 的体积 表面积分别为19606.5l n|lll 手1 18750 24mm 4.统汁学方法:采用SPSS l9.0统计学软件进行 统计分析处理,计量资料采用配对t检验,所有数据 用均数±标准差( ±s)表示,不同测量方法数据比较 采用方差分析,组问数据两两比较采用LSD一 检 一 一 童 验,以P<0.05为差异有统计学意义。 结 果 1.一般结果:60例高血压脑L叶JI血患者,按血肿部 图3 多田公式法 V=1/2×A×B×C A.1nI肿最大层面的长径:B.皿肿最大层面 位分,幕上55例:内囊区l5例,外囊区2l例,背侧丘 脑10例,脑叶9例;幕下5例:脑干2例,小脑3例。 结果显示所有数据符合近似正态分布(表1)。 ·垂直于长轴的宽径;C.血肿的高度 91· ·论 善· 2.表1 60例患者一般情况[ ±s,n(%)] 0 6 4 2 不同形态血肿的体积测量:规则形态血肿的3 0 8 0 0 O 0 O O O O O O 0 O O 种测量方法组间差异无统计学意义(P>0.05),但不 规则血肿的Mimics软件测量法与多田公式法结果有 统计学意义(P=0.025,表2,图4)。 3.不规则血肿多田公式法、Mimics软件法与标 0 O 0 0 O 0 0 0 0 0 0 图 4 准法的相关性:一般线性模型显示多田公式法与 Mimics软件法计算所得血肿体积与标准法呈线性相 关,多田公式法的相关系数r.=1.071,Y=2938.506+ 1.071X,Mimics软件法的相关系数r,:1.009,Y= 一2818.285+1.O09X(图5)。 表2 3种方法计算颅内血肿体积的结果比较( 4- .him ) 误差的比较:对于形态规则的血肿,多田公式法的平 宣 g 均体积误差值为5190.33mm ,平均误差率为 13.56%,而利用Mimics软件法的平均体积误差值为 1354.89mm ,其平均误差率为3.87%,两种误差率的 蓝 莹 差异无统计学意义(P=0.143)。但对于形态不规则 的血肿,多田公式法的平均误差值为5680.OOmm ,平 2/3Sh法多田公式法Mimics法 不同测量方法所测的血肿体积 P<0.O5 均误差率为14.27%,而Mimics软件法的平均血肿体 积误差值为2395.93mm ,其平均误差率为5.90%, 后者的测量误差更小,两种误差率的差异有统计学意 义(P=0.015,图6)。 4.多田公式法、Mimics软件法的血肿体积测量 B 巡 誊 量 宝 图5 不规则血肿多田公式法、Mimics法与2/3Sh标准法的相关性散点图 A多田公式法;B.Mimics法 讨 论 方式的重要考量依据之一,首诊医师对血肿体积进行 快速、准确地测量对患者的治疗及预后有着重要意 I.血肿体积测量的方法:高血压脑出血是神经 外科常见急诊,颅内血肿体积是临床上选择具体治疗 ·义 。目前大多数临床医师采用多田公式法计算 92· 医学研究杂志2018年1月 第47卷第1期 瓣 姗一聪 o o 0 o 4 3 2 0 2 加 3 4 多田公式法 Minics软件法 图fi血肿体积测量误差比较 形态规则的血肿体积,其理论依据是将规则的血肿形 态理想化为椭球体 。 。按照计算椭球体体积的方 法间接反映规则血肿的体积,但当颅内血肿形态不规 则时,多田公式法不再适用,因为如果按照血肿最大 层面的长短径计算体积时,其计算结果相对偏大,与 本研究结果一致 。曾文等¨ 提出多田公式的改 良计算方法:V=1T/6×k×[bl(3ac/4+b1)+ b2(3ac/4十b2)](其中a为血肿最大层面的长径, 以此作为分割线,分割线两侧球缺顶点的高度分别为 b 、b ,血肿层数为C,每层厚度为k),结果显示改良 公式对于类椭圆形、类半圆形的血肿体积计算比多田 公式更为准确,但对于不规则血肿的计算精确度两方 法相似。为了模拟颅内血肿的真实形态,盛波 等¨ 提出了基于卡瓦列里原理的体视学法,该方 法测量过程相对繁琐且耗时。有研究对颅内硬膜外、 硬膜下以及脑实质内的血肿体积计算研究提出V: 2/3Sh的血肿体积计算方法,结果显示该方法对不规 则血肿体积的计算结果精确度优于多田公式,故笔者 将该2/3Sh公式法拟定为金标准,用来检测Mimics 软件法对颅内不规则血肿体积计算的精确性 13,14,20]。 2.Mimics软件测量的细节探讨:随着现代医学 信息技术的不断发展,多模态、计算机辅助等技术在 神经外科领域的运用逐渐增多,使得医学逐渐向精 准、微观等方向发展 。Mimics软件是Materi— alise公司发明的一种交互式医学影像控制系统,是1 套高度整合(各种二维扫描的数据CT、MRI)而且易 用的3D图像生成及编辑处理分析软件 。鉴于 Mimics软件已经在医学诊断与教学、医学模型设计、 生物力学分析等领域的应用得到肯定,当Mimics运 用于颅内血肿成像时,不仅能准确还原血肿空间形 态,还能精确计算血肿体积,其计算精确度可精确到 0.1min。当血肿破人脑室系统、紧贴颅骨或有伪影干 ·论 善· 扰时,还可以人工划分血肿边界再成像,笔者经过反 复实践,完成一次血肿成像所需的平均时间约为 2rain,且均取得较理想的成像结果。另外,该软件还 可以进一步实现颅内血肿的精确定位、设计手术入路 等临床工作,为高血压脑出血的手术治疗提供具体、 可靠的医学数据。 3.Mimics软件测量法与多田公式的差异:多田 公式法计算颅内血肿的体积的适用范围是限于与椭 球体在形体上近似的颅内血肿,当颅内血肿与椭球体 在形体上相差较大时,多田公式法将不再适用。笔者 研究发现,Mimics软件测量法与多田公式用于规则 血肿体积计算时,两者测量差异无统计学意义(P> 0.05),但对于不规则血肿,两者计算结果差异有统 计学意义(P:0.015),原因可能是形态不规则的颅 内血肿其表面积与体积比值(S/V)较规则血肿的大, 这些数据与椭球体相比相差甚远,造成计算结果精确 性的差异。故对于不规则形态的血肿,应该选择 Mimics软件这样较为精确的计算方法进行血肿体积 评估,再结合患者的临床病情选择合适的个体化治疗 方案。 4.误差分析:笔者收集了60例脑出血患者,样本 的选择对各部位脑出血的实际发生率具有一定的代 表性。有研究者建议将术中清除血肿设为标准值,但 术中所清除的血肿体积计算的准确性有待考量,根据 手术方式的不同,清除血肿体积存在一定的误差,比 如术中吸引器会吸引掉部分血块,使得血肿体积计量 小于实际出血量,另外,术中清除血凝块后颅内压力 降低,血肿的压迫止血作用逐渐减弱,可能会造成新 鲜出血,或者使用双极时的滴水器,误算为术中清除 血肿,这些因素均使得术中清除血肿体积产生较大的 误差。利用多田公式计算血肿体积,特别是形态不规 则的血肿,多田公式按照椭球形体积计算忽略了不规 则形态中的体积缺损量,最终导致计算结果偏大。利 用Mimics软件进行血肿成像,虽然软件可还原血肿 形态与空间位置,计算血肿体积,但Mimics软件需要 导人原始CT(DICOM格式)图像,那么CT的层厚与 层距则是影响成像精确性的重要因素,当层厚、层距 越小,精确性则越高。目前县级基层医院所使用的扫 描层厚多数为1.0cm或0.5cm,由于层厚产生的容积 效应会导致血肿与周围组织的界限模糊不清,可能会 增大计算误差,随着16排甚至64排螺旋CT在三级 医院的普及,薄层扫描可达到1.0mm甚至0.5ram,再 结合Mimics软件,将得到更加准确的结果。 ·93· 论 蓄· 37f371:404—408 J Med Res,Jan 2018,Vo1.47 No.1 rin—related intracerebral parenchymal hemorrhage[J].Stroke,2006, 11 曾文,陈奕,王大满,等.改良体积公式计算颅内血肿量的实验性 综上所述,笔者认为多田公式法可用于初步估算 颅内血肿体积,而Mimics血肿3D成像测量法计算不 规则血肿体积更加准确可靠,避免了多田公式法的误 差。另外利用软件进行3D模拟重建,根据重建结果 研究[J].吉林医学,2016,37(6):1321—1323 l2陆晓,陆文.应用改良体积公式计算颅内皿肿量[J] 法医学杂 志,2010,26(3):177—18O 13 Zhao KJ,Liu Y,Zhang RY,et a1.A precise,simple,convenient and new method for estimation of intracranial hematoma volmne . the 对血肿进行定位实现手术人路的设计也是目前临床 手术学的研究重点,值得临床广泛推广应用。 参考文献 1 Feigin VL,Roth GA,Naghavi M,et a1.Global burden of stroke and risk factors in 188 countries,during 1990—2013:u systematic analy- formula 2/3Sh[J].Neurol Res,2009,31(1 o):1031—1036 14 Yang W,Feng Y,Zhang Y,et a1.Volume quantification of acute infra— tentorial hemorrhage with computed tomography:validation of the for- mula 1/2ABe and 2/3SH(J].PLOS ONE,2013,8(4):e62286 15张永哲.精准神经外科:微侵袭神经外科新理念c J].中国培训, 2O16,(18):279 sis for the Global Burden of Disease Study 2013[J].Lancet Neuro1. 2016,15(9):913—924 2 Liu M,Wu B,Wang WZ,et a1.Stroke in China:epidemiology,preven— tion and 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