•论著•
张逵，罗波，谢国强
[摘要]目的探讨3D S lic e r软件测量侧脑室体积的准确性及测量效率，为临床寻准确、实用的测量方法。方法选取2020年10〜11月就诊的104例住院患者为研究对象，均行头部C T扫描，分别用3D S lic e r软件、传统的人工点计数法(手工法)测 量侧脑室体积。应用S P S S19.0统计软件进行数据的统计学分析，数据非正态分布，用中位数(四分位间距)[M(P25,P75)]、极小值、极大值等来描述其统计学特征，采用M a m h W M fley t/非参数检验进行资料间的差异分析。结果3D S l i c e r法测量侧脑室体积中位数值为29.15(12.57,79.21)m l，手工法为36.56(9.10,96.43)m l，差异有统计学意义(P<0.05)。测量用时，3D S lic e r法中位数值为6.97(3.57，19.45)m in，手工法为5.47(2.13，16.00)m in，差异无统计学意义(P >0.05)。结论3D S lic e r软件测量侧脑室体积较手工法准确，且能提供三维图像，有较好的实用价值。 [关键词]侧脑室；体积;3D S lic e r软件；体视学
中图分类号R814.42文献标识码A
文章编号 1004-0188(2021)02-0093-05 doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2021.02.001
Accuracy of 3D Slicer in m easu rem ent of lateral ventricle volum e
Zhang K u i1, Luo B o1, X ie Guoqiang2 1. Department o f Neurosurgery, Nanchong Central Hospital (the S econd Clinical M edicine School, North Sichuan M edical C ollege, Nanchong), Sichuan, 637000, China; 2. Department o f Neurosurgery, No. 215 Hospital o f Shaanxi N uclear Industry, Xianyang, Shaanxi, 712000, China
[^Lstract] O bjective To explore the accuracy and efficien cy o f 3D Slicer in measuring volum e o f lateral ventricles, so as to find an accurate and practical m ethod for clin ical measurement. M eA od s A total o f 104 inpatients in our hospital from O ctober 2020to N ovem ber 2020were selected as the study subjects, all o f them underwent head CT examination. 3D Slicer software and traditional m ethod o f point-counting (manual m ethod) were used to measure the volum e o f lateral ventricles. Statistical analysis was performed using SPSS19.0 software. The statistical characteristics o f non-normally distributed data were d escribed by m edian (interquartile range) [M (P25, P75)], minimum value, and maximum value. M anfl-W hitney Z7 nonparametric test was used to analyze the differences between the two sets o f data. R枕ults The m edian volume o f the lateral ventricles in 3D Slicer software was 29.15 (12.57, 79.21) ml, which was lower than 36.56(9.10, 96.43)ml in manual method, and the difference was statistically significant (P<0.05). The measurement time was 6.97(3.
57, 19.45)min in 3D Slicer software, 5.47(2.13, 16.00)min in manual method, and the difference was not statistically significant (i5 > 0.05). C onclusion 3D Slicer is more accurate than manual m ethod in measuring volume o f lateral ventricles, and has better practical value by providing 3D images.
w ord s] lateral ventricles; volum e; 3D Slicer software; stereology
侧脑室体积的大小，对于诊断交通性、梗阻性脑 积水和脑萎缩等具有重要的参考价值，也是观察病 情的发展和评价疗效的量化指标。侧脑室位于大脑 半球的深部，左、右各一，呈“C”形腔室，由于侧脑室形 态不规则、个体差异大，临床一直在寻测量活体侧 脑室体积的准确、实用方法[M]，目前临床上一般采用 人工点计数法(手工法)测量侧脑室体积[5]。3D Slicer软 件是美国哈佛大学外科手术计划实验室开发的一款 开源、免费的医学图像处理软件，本研究将3DSlicer用 于临床实践中，发现该软件测量侧脑室体
基金项目：南充市重点科学技术研究项目(16YFZJ0022)
作者单位院637000四川南充，南充市中心医院(川北医学院第二 临床医学院)神经外科(张逵，罗波)曰陕西省核工业215医院神经 外科(谢国强）
通信作者：谢国强，E-mail:**********************积较传统的手工法，更加精准，现报道如下。
1资料与方法
1.1 病例资料收集医院神经外科2020年10~ 11月就诊的住院患者104例，其中男48例，女56 例，年龄15~89(56.5±18.5)岁。头部CT检查：采用德 国西门子SOM ATOM Definition Flash双源CT扫描 机进行扫描。体位：仰卧位。扫描范围：自下而上整个 颅脑。扫描参数为：管电压120 kV，管电流190 mA，矩阵512x512。扫描完成后对图像进行重建，通过 院内医学影像存档与通信系统(PACS)，同时将层厚 0.6 m m层间距0.6 mm薄层扫描数据、层厚0.7 cm 层间距0.7 cm数据传输给临床。排除标准：（1)CT 扫描图像有伪影或模糊感。（2)某些可能影响侧脑 室体积的病突变，例如第五脑室和侧脑室内蛛网膜
囊肿。CT 影像显示侧脑室形态正常者55例，异常者 49例(脑肿瘤10例、脑出血15例、脑萎缩11例、交 通性脑积水8例、外伤性脑肿胀2例、其他3例)。
1.2 测量方法测量工作由两位神经外科专科医
生完成，均参加过3D Slicer 培训班学习，并掌握体视 学原理，两名医生分别采用3D Slicer 法、手工法计 算侧脑室体积，取两者平均值为最终测量值。（1)3D Slicer 法：登录 https ://ww w .slicer .org ，下载 3D Slicer 软 件安装在64位Win 10电脑中，内存至少8G 〇打开3D Slicer 软件（4.10.2版)，导人薄层扫描数据，依次点击Volumes，CT brain ，Modules ，Editor，Pain Effect，Threshold Pai
nt ，Threshold 设置阈值为(-19耀19)显示侧脑室，点 击Sphere 涂抹各层侧脑室使之完全染(图1)，点击 Erase Label 去除侧脑室外的染，点击M ake Model Effect ，Apply ，Models ，Information ，即在窗口呈现侧脑 室精确体积(图2)和三维结构(图3)。（2)手工法：制作 测量工具，即由若干相等小方格组成的体视学测格，测 点(方格直线的交叉点)关联特定的面积，即边长(在此
为0.5 cm )的平方。运行常用的图像软件Photoshop ， 依次点击编辑、预置、参考线网格和切片，导入层厚 0.7 cm 数据，即呈现脑窗图像及叠加在图像上的测
格(图4、图5)。依照体视学Cavalieri 原理[5-7]，侧脑室 体积(V)=XP ‘a (p )‘ t ，X P 为落于侧脑室上的测点总 数，a (p )为测点代表的面积，t 为层厚。手工计数移，代 入公式 V =移Px 0.5 cmx 0.5 cmx 0.7 cm 。
观察指标记录并比较3D Slicer 法、手工法 体积测量结果，测量每例所耗用时间。
统计学方法应用S P SS 19.0统计软件分 析。采用
检验评价两位测量结果的一致性，
Kappa 值0.41耀0.60表示一致性强度为中度，0.61耀 0.80表示高度一致，0.81耀1.00表示几乎一致。配对 资料经过正态性检验发现数据非正态分布，计量资 料以中位数(四分位间距)[(P 25，P 75)]形式描
述，采用
M ann -
检验，以 < 0.05为差异有统计学
意义。2 结果2.1
两位观察者数据的一致性比较
3D Slicer
上上下下的享受法测量体积时一致性为极强（ =0.812)，手工法为中度(反3即3=0.558)；平均耗时，3D Slicer 法为中 度（
=0.511)，手工法为极强（
正二十面体
=0.842)。说明两位观察者的数据一致性较高。
3D Slicer 法测量侧脑室体积
测量范围在
图1 3D Slicer 侧脑室三维重建
图2 3D Slicer 计算体积在红框内显示为256.37865
ml
图3〜5 3D Slicer 法与手工测量侧脑室体积
图3 3D Slicer 可从任意角度观察侧脑室三维图像；图4脑积水图像，3D S lice 法计算体积为256.37865 ml ，体视学测 格叠放于侧脑室图像上，该层面测点数259个，各层面测点总数1632个，层面数11层，手工法计算体积为285.6 ml ，相 对误差11.40%；图5正常侧脑室图像，3D S lice 法计算体积为12.21031ml ，测格叠放于侧脑室图像上，该层面测点数 51个，测点总数142个，层面数5层，手工法计算体积为24.85 m l 相对误差为103.52%
9.08耀286.69 ml 之间，手工法范围在4.03耀305.55 m l 之间，两种方法[/检验，差异有统计学意义(P < 0.05, 表1);3D Slicer 法耗时，范围在1.17耀23.20 min 之间， 手工法在0.67耀25.5 min 之间，两种方法U 检验，差 异无统计学意义(P > 0.05，表1)。3 讨论
在神经内外科的诊断和中，常涉及侧脑室， 如阿尔茨海默病、先天性脑积水、梗阻性脑积水、侧 脑室肿瘤、高血压性脑室出血等。还有涉及侧脑室的 操作，如侧脑室外引流术、侧脑室腹腔分流术、侧脑 室肿瘤切除术、神经内镜手术脑室出血等。侧脑 室的大小成为重要的参考指标，侧脑室是一个不规 则几何体，线性指标过去常用来描述侧脑室的大小， 例如Evan 's 指数(EI )、侧脑室额角宽度(FHW )、侧脑 室指数(BI )等。但是线性指标不能直接反映侧脑室体 积大小，使用线性指标判断一些疾病存在较大局限
性。并且线性指标有着自身的缺陷，同次CT 的不同 层面，不同次数的影像，侧脑室测量结果可能会有较 大差异。3D Slicer 软件利用CT 扫描的原始DICOM 格式数据，应用Editor 模块设置阈值范围，常规体积 渲染法，进而实现侧脑室的三维结构重建和体积计 算，体积大小可统计到小数点后5位。
本研究结果发现，3D Slicer 法与手工法计算得 到体积结果有明显差异(表1)。30 Slicer 法的结果更
加准确，与3D Slicer 法完全满足了以下3个体视学 基本要求有关:（1)均勻随机抽样原则[8-1°]。CT 扫描 是对全部颅脑扫描，在均勻随机的位置上对器官采
样，层厚层距固定，得到等距连续平行截面。（2)足够 的样本含量原则。误差系数的大小与截面总数，即样 本含量有关，随着截面总数的增加，误差系数总的趋 于减少。形状不规则的结构如大脑皮层、线粒体、睾 丸组织、颅内血肿，总共不需要多于10张的等距切 片即可使体积估计的平均误差系数不>5%[5，11]。笔者 曾统计50例正常人在层距1 cm 层厚1 cm CT 扫描 图像上所得到的侧脑室层面数为2层的2例(4%)，3 层的32例(64%)，4层的16例(32%)[5]，目前CT 机已 普遍能做层距0.1 cm 层厚0.1 cm 扫描，可获得的层 面总数可达三、四十层，病理性扩大的脑室会获得更 多的层面。如果用薄层扫描数据，手工法测量侧脑室 体积时，工作量大、耗时长，并易受操作人员主观因素 干扰，在临床中实际难以开展，故无临床实用价值，这 也是本研究中手工法不采用薄层数据的原因。在临床 实际工作中，多数医院的医生最常用的是层距1 cm 层厚1 cm CT 扫描图像观察脑结构，本研究采用的 是影像部门传输给临床的常规图像，即层距0.7 cm 层厚0.7 cm 数据，正常侧脑室只得到大约5耀6个层 面，3D Slicer 法至少可得数十个层面，手工法与3D Slicer 法之间的相对误差值偏大(图5)。降低人工测量 误差的根本是：增加截面数一
希望能有10个左
表1 3D S l i c e r 法与手工法的比较〇(A s , &),«=104]
指标 3D S lic e r 法____________手工法 统计值
尸值
体积(ml) 29.15(12.57,79.21) 36.56(9.10,96.43) Z =-3.291 0.001耗时(min)
6.97(3.57,19.45)
5.47(2.13,1
6.00)
Z =-0.833
0.405
右，但如上所述理由，用层距0.7 cm层厚0.7 cm数 据难以做到。3D Slicer法是将研究对象切割成近百 个截面，由电脑进行大量数据计算得到体积结果，手 工法是将研究对象切割成几个截面，人工统计测点，通过简单的计算得到体积估计结果，这是两者的本 质区别。（3)足够的测点总数。选择足够大的参照面 进行测试比选择测格重要得多，即测点代表的面积 越小，结果越精确。体视学认为，在均勻抽样及适当 抽样间距的前提下，所测结构内总共计数最好能接 近或达到100耀200测点，可得到可靠估计器官的体 积[11-12]。但是笔者在临床工作中感到手工法测量侧脑 室体积，用测格边长为CT图像
上比例尺0.5 cm刻 度，Photoshop图像放大至满屏，已接近肉眼辨别的极 限，易看错数错，大多数形态正常侧脑室的测点总数 远少于100个。故体视学多用于微观结构的分析，常 常将包埋切片放大12耀400倍条件下运用，甚至需要 体视显微镜(立体显微镜)观察，在电脑显示屏上最后 放大倍数达2240[13]。
3D Slicer软件利用头颅CT扫描原始数据，可从 横断面、矢状面、冠状面逐层描绘侧脑室截面，对脑 组织各个结构进行三维重建，并依据每个层面面积 与CT薄层扫描层厚计算体积，不受被测物结构形 状及部位影响，充分满足了上述3个体视学基本要 求，对形态不规则、个体差异大的侧脑室尤其适合，测量可重复性高，结果真实精确[14-17'，并且三维图像还 能任意角度旋转，能提供侧脑室形态及受压变形提 示。对于形态不规则的侧脑室，手工法不能满足以上 所述体视学后两个要求，故准确性非常低，无法满足 临床对活体器官组织的无创性测量。
本研究结果发现，3D Slicer法与手工法均在几 分钟内即可完成测量工作。3D Slicer法用时主要有 两处，一是点击Sphere必须从轴位、矢状位、冠状位 涂抹各层侧脑室，才能避免遗漏；二是需用Erase Label功能仔细擦除侧脑室周边的渗透水、软化灶、三脑室图像，测量病理性侧脑室用时耗时较多，对于 形态正常侧脑室，脑室显示清晰、脑室壁略光滑，这 道操作程序只占用极少时间，熟练医生可在几分钟 内完成整个体积测量工作[18]。3D Slicer法全程用鼠 标点击、3D图像形象还能提供一些解剖信息供临床 参考，测量过程有一定“趣味性”，不易产生疲劳。手工 法用时主要有两处，一是看错行数，
需再次计数，为避 免数错，不得不减慢速度；二是测点总数多时耗时多，易致测量疲劳或厌倦，计数过程中可能难以记住™，尤 其脑积水时本组测点总数最高达1746个，整个测量 用时 25.5 min。
总之，精准、快捷、简便的测量技术是形态定量的发展方向[19-2。]，也是临床的需求，手工法因测量方法
不能满足体视学要求，得到的结果并不可靠，3D Slicer软件自动对大量数据进行计算、准确地测量
侧脑室体积，快捷易得，有临床实用性。
【参考文献】
[1] 程军，吴爱华，夏炜，等.新生儿颅脑损伤的超声影像表现及诊断
价值分析[J].西南国防医药，2018,28(2):169-172.
[2] 曹伊，李莺仙.60例胎儿中枢神经系统畸形产前M R I检查的
诊断效果分析[J].西南国防医药，2018,28(4):351-354.
[3] Singh V，Singh S，Singh D，ct al. Morphometric analysis of lateral
and third ventricles by computerized tomography for early
diagnosis of hydrocephalus [J]. Journal of the Anatomical Society
of India，2018,67(2):139-147.
[4] Ertekin T，Acera N，Kseolu E，et al. Total intracranial and lateral
ventricle volumes measurement in Alzheimer's disease: a
methodological study [J]. Journal of Clinical Neuroscience:
Official Journal of the Neurosurgical Society of Australasia，2016,
34(1):133-139.
[5] 张逵.在C T图像上测量人体侧脑室体积的体视学方法[J].川北
医学院学报，1996，11(4):14-15.
[6] 吴燕，林立，蒋炜.用体视学方法测定兔眼钝挫伤后脉络膜形态
学改变[J].西南国防医药，2012,22(6):602-604.
[7] Mayer KN，Latal B，Knirsch W，et al. Comparison of automated
brain volumetry methods with stereology in children aged 2 to 3
years [J]. Neuroradiology，2016,58(9):901-910.
[8] Lu Z，He JT，Yu YX，et al. Measurement of lateral ventricle volume
of normal infant based on magnetic resonance imaging [J]. Chin J
Neurosurg，2019,5(2):65-70.
[9] Bas 0，Kayaci S，Celiker FB，et al. A comparison of lateral
ventricle volume estimation on magnetic resonance and cadaveric
section images using the planimetry method [J]. Journal of
Clinical Neuroscience，2019，64:264-268.
[10]杨正伟.均匀随机方向上的体视学测试：各向同性随机测试[J].
川北医学院学报，2006,21(5):399-412.
[11]杨正伟.体视学测试设计的几点考虑[J].中国体视学与图像分
析，2015,20(2):180-184.
[12] Acer N，Ugurlu U，Uysal DD，et al. Comparison of two volumetric
techniques for estimating volume of intracerebral ventricles using
magnetic resonance imaging: a stereological study [J]. Anatomical
Science International，2010,85(3):131-139.
[13]彭彬，林菁艳，杨正伟.光镜下突触数一阳性突触素颗粒数的
体视学估计[J].川北医学院学报，2013,28(3):211-216.
[14] Apura J，Tiago J，Bugalho A，et al. The effect of ventricular volume
李绂
increase in the amplitude of intracranial pressure [J]. Comput
Methods Biomech Biomed Engin，2019,22(9):889-900.
[15] Gonzalo DM，Hernandez C，Ruisoto P，et al. Morphological and
volumetric assessment of cerebral ventricular system with 3D
Slicer software [J]. Journal of Medical Systems，2016,40(6):1-8.
[16] Kocaman H，Acer N，Koseoglu E，et al. Evaluation of intracerebral
ventricles volume of patients with Parkinson's disease using the
atlas-based m ethod: a methodological study [J]. Journal of
电炉配料
Chemical Neuroanatomy，2019，98:124-130.
[17]
Virhammar J,Warntjcs M,Laurdl K,et al. Quantitative MRI for rapid and user-independent monitoring of intracranial CSF volume in hydrocephalus [J]. AJNR Am J Neuroradiol,2016,37(5):797-801.
[18]
谢国强，王欣，郝五记，等.基于3D S licer 软件探讨高血压脑出血
血肿体积诊断的准确性[J ].国际神经病学神经外科学杂志，
2019,46(1):17-20.
[19]
质量效应Karaca O,Buyukmert A,Tepe N,et al. Volume estimation of brain ventricles using Cavalieri's principle and Atlas-based methods in Alzheimer disease: consistency bet ween methods [J]. J Clin Neurosci,2020,78:333-338.
大鼠爪印印迹分析用于骨关节炎疼痛模型评估
李学艳，张春，陈默，顾成永
「摘要]
目的通过测量并计算大鼠骨关节炎（osteoarthritis, O A )模型爪印印迹相关因子与von F r e y 机械缩足
阈值
卢卡斯数列(m echanical "withdraw ，threshold, M W T )，分析各因子与M W T 之间的相关性，评估爪印印迹在O A 疼痛模型中的作用。方法米用
碘乙酸钠(m onosodium iodoacetate, M IA)膝关节单次注射诱导大鼠O A 模型，分别于造模前(第0 d )、造模后第7、14、21、28 d ，用
v o n F r e y 细丝测量大鼠M W T ，采集爪印印迹，测量相关参数并计算相关因子。对结果进行统计分析。结
果大鼠O A 模型M WT
随造模时间逐渐降低，爪印印迹相关因子足印长度因子(print length factor, P L F )、足趾扩展因子(toe spreading length factor, TSF) 和中间足趾因子(in te r to e d is ta n ce fa c to r ，ITF)与M W T 相关系数分别为0.544、0.465、0.411，其中P L F 相关性最强。结论爪印印 迹相关因子P L F 、T S F 、I T F 均与M W T 呈正相关，爪印印迹分析可能是一种简便、经济且客观的评估O A 疼痛的方法。
[关键词]
爪印印迹;v o n F r e y ；疼痛；骨关节炎；相关性分析
中图分类号R 684.3 文献标识码A
文章编号
1004-0188(2021)02-0097-04
doi :10.3969/j.issn.1004-0188.2021.02.002
[20]
Cutler NS, Srinivasan S, Aaron BL, et al. Normal cerebral ventricular volume growth in childhood [J]. J Neurosurg Pediatr, 2020,26(5):517-524.
(收稿日期：2021-01-12)
P a w prin t analysis in o steo arth ritis pain model in ra ts
Li Xueyan, Zhang Chun, Chen Mo, Gu Chengyong
Department of A nesthesiology, the Affiliated Suzhou Hospital of Nanjing M edical
University, Suzhou M unicipal Hospital (North District), Suzhou, Jiangsu, 215000, China
[Abstract ]
Objective To measure and calculate the relevant factors of paw print and von Frey m echanical withdraw threshold
(M W T) in rat osteoarthritis
(O A) m odel, and to analyze the correlation between each factor and M W T, and evaluate the role of paw
print in O A pain m odel. M e A o d s
The O A pain m odel was induced by a single injection of m onosodium iodoacetate
(MIA) into the
knee joint. The M W Ts were measured, paw prints were collected and relevant parameters were m easured and relevant factors were calculated before (day 0), 7, 14, 21, and 28 days after m odeling with von Frey hair. M oreover, the results were statistically analyzed.
Results M W T decreased gradually with the m odeling time. Relevant factors of paw print, such as print length factor (PLF), toe
spreading length factor (TSF) and inter toe distance factor (ITF) were all correlated with M W T (correlation rate were 0.544, 0.465 and 0.411). PLF was of most correlation. Conclusion The relevant factors of paw print PLF, TSF and ITF were positively correlated with M W T. Paw print analysis may be a simple, econom ical and objective alternative for OA pain assessment.
[k y worcUl
paw print; von Frey, pain; osteoarthritis; correlation analysis
骨关节炎(osteoarthritis , OA )是一■种慢性关节退 行性病变，关节疼痛是其主要临床症状，严重影响
了患者的生活质量[1]。目前，关于OA 疼痛的研究越 来越多。然而，人体试验在人类价值和科学价值之 间存在一定的观念冲突，所以利用动物模型实现科
作者单位院215000，江苏苏州，南京医科大学附属苏州医院、苏
州市立医院(北区)麻醉科
通信作者：顾成永，E-mail:******************
学研究成为了必不可少的部分[2]。但是，在疼痛研究 中，客观准确的评估动物的疼痛学行为一直是一个
难题。米用von Frey 丝测定机械疼痛阈值被认为是 经典的疼痛评估方法，但它极易受到操作者主观因 素干扰，测量值不稳定[3]。近年来CatWalk 步态分析 以其便捷、实时、客观的优势进入疼痛评估的行列[4]， 但其价格昂贵，并非多数实验室配备。所以寻一 个较为简便且经济、客观的实验性疼痛衡量标准极
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