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陕西省科学技术进步奖提名书
信息来源:       发表时间:2019-06-27 14:07:16       阅读次数:
  

陕西省科学技术进步奖提名书
(2019年度)
项目名称:低成本增强现实技术在高血压脑出血外科治疗中的应用
主要完成人:谢国强、王欣、肖三潮、张华文、郝五记、高喜松、吴东飞
主要完成单位:陕西省核工业二一五医院
提名单位:澳门新萄京赌场
提名意见:
    本项目基于高血压脑出血患者头颅CT检查原始数据,应用免费开源医学可视化软件3D Slicer结合智能手机,实现低成本简易增强现实技术,为高血压脑出血的精确定位提供可靠指导。经临床反复验证,其精确性可达3mm左右,与无框架立体导航系统具有一定的可比性。该项目操作简单、成本低廉、准确可靠,为广大脑出血患者的微创手术治疗提供保障,尤其适用于向广大基层医疗单位推广,以期服务于众多脑出血患者。本项目在中文核心期刊发表科技论文7篇,多次被邀请参加国家级、省市级神经外科年会做大会发言,并被美国神经外科年会选中交流。
 
 
 
 
一、项目简介
高血压脑出血因其高发病率、高致死率和高致残率,严重威胁我国人民身体健康,为患者家庭及社会带来沉重经济和生活负担,越来越受到国内外神经科专业人员及国家卫健委多部门重视。如何把精准、微创理念灌输于高血压脑出血患者外科治疗中也成为神经科医生追求的目标,国内大型综合医疗单位拥有神经导航系统、术中CT、术中MRI等高端医疗设备,手术精准性和安全性可以得到有效保障。但对于省内外诸多地市级基层医疗单位,因资金紧张、技术水平差异及高额的医疗花费等问题,这些高端医疗设备短时间内很难普及。加之高血压脑出血多急性发病,快速的救治时间是影响患者预后的重要因素, 能够在基层医疗单位推广容易掌握的颅内血肿精准定位技术无疑将为高血压脑出血患者带来福音。
1、研究内容
本课题组基于高血压脑出血患者急诊头颅CT扫描原始数据,采用3D Slicer软件(免费开源,可自由下载)三维重建脑部结构,人工设置虚拟头面部解剖标记作为校准参考点后截取图像,导入智能手机,应用相机程序二次曝光原理,调整镜头位置和角度,校准参考点,使虚拟重建图像与患者实际头面部皮肤融合,从而实现低成本简易增强现实技术,使脑内血肿/病变呈现于体表,并根据血肿/病变具体部位、形状等指标,个体化设计手术策略,尽可能减小手术副损伤,有效改善患者预后,并向广大基层医疗单位推广,以期服务众多临床患者。
2、技术经济指标
为客观验证此项技术的客观精确性和可靠成都,在应用此项技术描画脑内血肿体表投影后,于血肿体表投影周缘粘贴标记物(一次性心电图电极片)后,再次复查头颅CT,并将复查影像原始数据再次导入软件,统计分析标记物与脑内血肿边缘实际偏差,从而评估该项技术精确性。经反复验证,该项技术的精确性可达3mm左右,完全满足高血压脑出血神经内镜治疗需要。
3、应用推广
基于该项技术,课题组先后进行了增强现实指导脑内血肿穿刺引流、模拟局部颅骨切除指导钛网塑形、侧脑室额角穿刺参数分析、影像报告精确性分析等研究,均取得了成功经验。本研究方法经国内多家医疗单位神经外科应用验证,均取得了较满意效果,研究成果在国内专业核心期刊发表论文近10篇,多次被邀请参加国家级、省市级神经外科年会做专题发言,并被美国神经外科年会选中为壁报交流。
4、经济效益和社会效益
低成本简易现实技术的应用为高血压脑出血患者的微创手术治疗提高了客观、精确的定位指导,同时可以术前模拟手术操作,个体化设计手术入路,进一步提高了手术安全性。对于拟行神经内镜辅助下脑内血肿清除术或脑内血肿穿刺引流患者,有效保证了血肿穿刺精确性,并大幅度提高了脑内血肿清除率,完全避免二次颅骨修补手术风险,并无需人工硬膜修补及术后颅骨修补,单名患者可减少医疗花费近5万元,大大降低了脑出血患者住院花费。截至目前,在我院为高血压脑出血患者减轻经济负担200余万元,使我院的脑出血神经内镜治疗技术在陕西省乃至国内处于领先地位。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
二、客观评价
高血压脑出血属出血性脑卒中,因其发病率高、致残率高及致死率高,严重影响全球人民身体健康和生命安全,为患者家庭和社会带来沉重负担。目前关于高血压脑出血外科治疗策略尚存在诸多争议[1],随着神经导航系统、神经内镜器械和微创技术的不断更新和快速发展,高血压脑出血微创手术治疗因手术时间短、住院花费少、安全性好的优势,逐渐收到国内外学者的持续关注和深入研究[2]。但与常规开颅手术不同,高血压脑出血神经内镜微创治疗需要采取“边退边吸引”的策略[3],故对脑内血肿定位要求较高。部分有条件大型综合医院采用神经导航设备辅助定位[4],但复杂的操作步骤、昂贵的医疗设备和住院费用限制了其在广大医疗单位的使用。课题组基于高血压脑出血患者头颅CT扫描原始数据,应用三维可视化医学图像处理软件重建头皮组织及脑内血肿三维结构确定其相对位置,并联合智能手机相机功能,实现低成本增强现实技术,以期为高血压脑出血的外科治疗提供定位指导。该课题经教育部科技查新工作站查新证明,关于“低成本简易增强现实技术在高血压脑出血神经内镜手术治疗中的应用”,故国内未见与其查新点研究内容完全相同的中文报道。故系课题组在国内首次提出设计并顺利完成,经临床反复验证该项技术准确可靠,可以为高血压脑出血的外科治疗提供较为精确的定位指导,具有一定的创新性,主要体现在:
1. 低成本简易增强现实技术基于高血压脑出血患者头颅CT扫描原始数据,应用免费开源3D Slicer软件及智能手机相机功能即可实现,不增加医疗单位额外设备购置花费,且对计算机软硬件和专业技术要求不高,技术实现容易、操作相对简单、省时省力,尤其适用于无法配备神经导航系统但高血压脑出血常见的基层医疗单位;
2. 为验证低成本简易增强现实技术的精确可靠性,课题组进行反复验证后证实,对于幕上高血压脑出血,利用低成本简易增强现实技术定位脑内血肿的精确性可达3mm左右,与无框架立体导航系统具有一定的可比性;
3. 课题组基于头颅CT扫描原始数据,结合3D Slicer软件,进行了影像报告关于脑内血肿体积准确性、侧脑室额角穿刺参数分析、侵袭颅底骨质脑肿瘤术前计划等研究,均取得了较满意效果。
低成本简易增强现实技术在高血压脑出血外科治疗中的应用,为脑出血微创治疗手术提供了较为精确定位指导,有效保障了手术安全。理论上讲减轻了手术操作对正常脑组织副损伤、减少手术操作时间,从而改善高血压脑出血患者预后,避免了患者去骨瓣减压术和二次手术行颅骨修补,单个脑出血患者可降低医疗花费近5万元。截止目前,在我院直接为高血压脑出血患者降低医疗花费200余万元,并是我院的高血压脑出血神经内镜治疗处于省内乃至国内较为领先地位。同时,为使更多高血压脑出血患者从该项技术获益,课题组不断加强宣传普及, 据课题组统计,低成本简易增强现实技术在陕西省及国内近15家不同等级医疗单位广泛应用(后附应用证明),均获得了满意效果。课题组研究成果在国内专业核心期刊发表论文近10篇(应用情况和效益佐证材料15-22),多次被邀请参加国家级、省市级神经外科年会做专题发言,并被美国神经外科年会选中为壁报交流(其他附件4-7)。 
[1] Hemphill JC, Faha M, Greenberg SM, et al. Guidelines for the management of spontaneous intracerebral hemorrhage: a guideline for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association [J]. Stroke, 2015, 46(7): 2032-2060.
[2] Daniel F Hanley*, Richard E Thompson*, Michael Rosenblum, Gayane Yenokyan*, Karen Lane*, Nichol McBee*, Steven W Mayo*,et al. Efficacy and safety of minimally invasive surgery withthrombolysis in intracerebral haemorrhage evacuation (MISTIE III): a randomised, controlled, open-label, blinded endpoint phase 3 trial[J]. Lancet 2019; 393: 1021–32.
[3] 徐永革, 夏小雨, 宋昭. 影像引导下前额锁孔入路内镜基 底核区血肿清除术:10 例技术报告 [J]. 中国微侵袭神经 外科杂志, 2013, 18(9): 399-402.
[4]  YAN Y F,RU D W,DU J R,et al. The clinical efficacy of neuronavigation-assisted minimally invasive operation on hypertensive basal ganglia hemorrhage[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci,2015,19 (14):2614-2620.
 
 
三、应用情况
1.应用情况
本项目精确性经反复验证后,向省内外15家医疗单位推广应用,均取得了较满意效果,在一定程度上大幅度降低了高血压脑出血患者住院花费,并不同程度改善脑出血患者预后,从而减轻经济负担和社会负担。
 
主要应用单位情况表
序号 单位名称 应用的技术 应用对象及规模 应用起止时间 单位联系人电话  
1 陕西省核工业215医院 增强现实 脑出血105例 2016-1至今 肖三潮/18220023690  
2 江门市中心医院 增强现实 脑出血52例 2017-7至今 伍益/13702278523  
3 陕西中医药大学附属医院 增强现实 脑出血30例 2017-7至今 张毅/13689107988  
4 荆州市中心医院 增强现实 脑出血52例 2017-7至今 张华平/18107167898  
5 安康市中医医院 增强现实 脑出血36例 2017-7至今 吴宗涛/13909152882  
6 铜川市人民医院 增强现实 脑出血32例 2017-7至今 杨宝印/18992956600  
7 蒲城县医院 增强现实 脑出血48例 2017-7至今 赵健/13572309000  
8 西乡县医院 增强现实 脑出血52例 2017-7至今 李健康/13892661050  
9 韩城市人民医院 增强现实 脑出血32例 2017-7至今 郑文平/17343991928  
10 邯郸市永年区中医院 增强现实 脑出血56例 2017-7至今 张少松/15232099966  
11 邢台市第九医院 增强现实 脑出血52例 2017-7至今 吉增良/18003192190  
12 晋城市人民医院 增强现实 脑出血10例 2017-7至今 畅普辉/13663469966  
13 乾县人民医院 增强现实 脑出血23例 2017-7至今 徐志杰/13991036836  
14 邯郸钢铁集团有限公司职工医院 增强现实 脑出血62例 2017-7至今 李志刚/15221446515  
15 旬邑县医院 增强现实 脑出血52例 2017-7至今 蒙继旺/13759852873  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
主要知识产权和标准规范等目录
知识产权类别 知识产权具体名称 国家(地区) 授权号 授权日期 证书编号 权利人
1 论文 低成本增强现实技术在高血压脑出血神经内镜治疗中的应用 中国 2017,16(0 3):221-224.
 
2017年 02月10日
 
中华神经外科
疾病研究杂志
 
谢国强
2 论文 3D-slicer软件在高血压脑出血神经内镜微创手术治疗的应用价值 中国 2017,22(0 3):109- 111
 
2017年 04月11日
 
中国微侵袭神 经外科杂志
 
谢国强
3 论文 基于3D  Slicer软件 的侧脑室额角 穿刺参数研究 分析 中国 2018,23(0 9):405-408.
 
2018年 11月05日
 
中国微侵袭神 经外科杂志
 
谢国强
4 论文 3D-slicer软件在高血压脑出血微创穿刺引流术中应用 中国 2018,44(0 5):299- 302
 
2018年 08月14日
 
中国神经精神疾病杂志 赵健,李晓辉,谢国强
5 论文 应用3D- Slicer软件指导脑膜瘤术前计划及钛网塑形1例报告 中国 2017,16(06):564-565. 2017年12月13日 中华神经外科疾病研究杂志 霍贵通、谢国强、束旭俊、曹玉福
6 论文 基于3D Slicer软件探讨高血压脑出血血肿体积诊断的准确性 中国 2019,46(1):17-20. 2018年12月31日 国际神经病学神经外科学杂志 谢国强
7 论文 基于智能手机的简易增强现实技术对幕上高血压性脑内血肿定位的价值 中国 2019,46 (1):345-351.
 
2018年 12月31日
 
中国临床神经 外科杂志
 
谢国强
 
主要完成人情况表
姓名 性别 出生年月 证件号 工作单位
1 谢国强 1980年05月 130703198005230319 陕西省核工业215医院
2 王欣 1980年12月 130502198012100021 陕西省核工业215医院
3 肖三潮 1962年02月 610113196202040413 陕西省核工业215医院
4 张华文 1976年03月 610402197603011252 陕西省核工业215医院
5 郝五记 1983年05月 610121198305017071 陕西省核工业215医院
6 高喜松 1975年02月 610431197502070319 陕西省核工业215医院
7 吴东飞 1986年04月 610426198604010054 陕西省核工业215医院
 
 
主要完成单位情况表
    陕西省核工业二一五医院是咸阳市科室齐全、设备先进,融医疗、教学、科研、预防、康复为一体的三级甲等综合性医院,神经外科三个病区(神经外科一病区、神经外科二病区、神经外科重症监护病区),年脑出血手术近500台次。医院CT三台(128排CT、16排CT、16排大孔径定位CT),24小时开机,可随时进行头颅CT检查,并通过院内PACS系统进行无损伤原始数据传输,为本课题的顺利进行提供保障。在本项目开展及实施过程中,医院领导高度重视,积极协调相关科室和工作人员紧密合作配合,并经医院科技委员会和伦理委员会论证同意,使得本项目得以顺利进行和结题,取得了较为满意效果。

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