基于3D Slicer与智能手机辅助配准的快速体表投影定位技术(RSPLT)在脑内血肿微创清除术中的应用与验证

《Scientific Reports》：A novel rapid surface projection localization technique (RSPLT) using 3D slicer and smartphone-assisted registration for keyhole evacuation of intracerebral hematomas

本研究针对自发性脑内出血(ICH)微创手术中血肿空间定位的精准性与时效性难题，开发并验证了一种新型快速体表投影定位技术(RSPLT)。该技术整合开源3D Slicer软件与智能手机水平仪辅助配准，实现了血肿轮廓在头皮表面的快速投影（耗时7.98±1.18分钟），定位误差仅1.2±0.3毫米。在28例临床应用中，RSPLT指导下的锁孔手术实现了95.31%的高清除率，患者术后日常生活能力(ADL)评分显著提升。该技术为资源有限环境下急诊ICH手术提供了低成本、高精度的导航替代方案。

　　

当大脑血管破裂，血液涌入脑组织形成血肿，即发生自发性脑内出血(Intracerebral Hemorrhage, ICH)，这是一种致死致残率极高的神经系统急症。迅速清除血肿是降低颅内压、减轻继发性脑损伤的关键。随着微创外科技术的发展，锁孔手术（如内镜或显微镜下血肿清除术）因其手术创伤小、恢复快而成为重要治疗选择。然而，这类手术的成功极度依赖于对深部血肿的精准空间定位——血肿形态往往不规则，加之急诊环境下时间紧迫，传统CT引导的二维平面定位难以提供三维空间关系，容易导致清除不彻底或损伤周围重要脑组织。现有的商业神经导航系统虽精度高，但设备昂贵、操作复杂且准备时间长达30分钟以上，在争分夺秒的ICH急救中往往“水土不服”。因此，临床迫切需要一种既能快速部署又成本低廉的精准定位方案。

为解决这一临床痛点，来自珠海市中西医结合医院的研究团队在《Scientific Reports》上发表了他们的研究成果，开发并验证了一种名为“快速表面投影定位技术”(Rapid Surface Projection Localization Technique, RSPLT)的新方法。该技术巧妙地将开源的3D Slicer医学图像处理软件与普及的智能手机相结合，旨在为ICH锁孔手术提供一种快速、低成本且精确的术前规划工具。

核心技术方法概述

本研究为一项技术可行性研究，回顾性分析了2023年1月至2024年5月收治的28例符合手术指征的自发性ICH患者。研究核心技术流程包括：1）使用3D Slicer软件对患者头颅CT（DICOM格式）进行三维重建，优化显示血肿最大截面的矢状面；

2）通过图像透明叠加技术，将血肿轮廓投影至重建的头皮模型上；3）术前在患者头部体表描记耳根、耳廓最高点、外眦等稳定解剖标志点，术中利用智能手机内置水平仪辅助，将手机屏幕上含血肿投影的图像与患者头部实景进行配准，从而在头皮表面精确画出血肿投影区域和手术切口。

研究结果

技术性能表现

RSPLT技术在全部28例病例中均成功应用。其核心性能指标卓越：从加载DICOM图像到完成体表配准的总时间仅为7.98 ± 1.18分钟。术中使用无菌卡尺验证定位精度，表面标志点配准误差低至1.2 ± 0.3毫米，达到了亚毫米级精度。该技术实现了血肿三维轮廓向头皮表面的完整投影，即使是形态不规则的复杂血肿，也能通过多平面重建（例如距离中线4厘米和2厘米的矢状面）进行精确映射，为手术轨迹规划提供了可靠依据。

临床可行性与手术结局

在临床应用中，RSPLT引导的锁孔血肿清除术展现出良好的效果。手术骨窗直径平均为3.10 ± 0.63厘米，实现了微创入路。血肿清除率高达95.31 ± 5.56%，术后残留体积仅为2.13 ± 2.27毫升。术后随访显示，患者的日常生活活动能力(Activities of Daily Living, ADL)评分从术前的53.12 ± 5.63显著提升至术后3个月的83.17 ± 9.54。研究期间无再出血事件发生，证明了该技术指导下的手术安全性。

结论与意义

本研究证实，RSPLT作为一种概念验证性技术，成功地将开源软件与普及硬件相结合，为ICH的急诊手术提供了一条快速、低成本且精准的术前规划路径。其核心创新在于利用固有的解剖标志和智能手机进行动态配准，并针对急诊场景优化了工作流程，将术前准备时间从传统神经导航的30分钟以上缩短至8分钟以内，而硬件成本不足500美元，与传统神经导航系统超过15万美元的成本形成鲜明对比。然而，研究者也客观指出了该技术的局限性，包括其静态规划无法应对术中脑移位、对操作者经验有一定依赖性，以及当前研究为单中心、小样本、无对照组的回顾性设计。因此，RSPLT并非旨在取代功能全面的商业神经导航系统，而是在商业系统不适用或不可及的急诊ICH救治场景中，特别是资源有限的医疗环境下，提供一种有效的替代方案，将基本的导航精度引入原本可能毫无引导或仅依赖传统CT规划的手术中。未来的研究方向包括通过多中心随机对照试验验证其效能，以及探索与人工智能（AI）自动分割、增强现实（AR）眼镜等技术融合，进一步提升其自动化水平和应用潜力。