多田公式计算脑内血肿体积的准确性和可靠性☆

徐兴华陈晓雷张军许百男

·论 著·

多田公式计算脑内血肿体积的准确性和可靠性☆

徐兴华*陈晓雷*张军*许百男*

目的通过与3D-Slicer软件测量结果比较，研究多田公式计算脑出血后血肿体积的准确性和可靠性。方法收集184例自发性脑出血患者的头颅CT数据资料，分别采用多田公式和3D-Slicer软件测量血肿体积。将血肿按3D-Slicer测得体积分为：一组＜30mL(n=55)，二组30～60mL(n=68)，三组＞60mL(n=61)；按形状分组：规则组(n=59)，不规则组(n=107)和分叶状组(n=18)。分别根据血肿大小和形状对两种方法测量结果进行分析比较。结果多田公式法血肿平均体积（58.85±37.38）mL，3D-Slicer软件法血肿平均体积(50.08±31.10)mL，差异有统计学意义(t=8.254，P＜0.01)，多田公式平均测量误差8.77mL，误差率17.23%。按血肿大小分组，多田公式法测量误差：一组2.90mL(16.22%)，二组5.89mL(13.55%)，三组17.27mL(18.76%)；按血肿形状分组，多田公式测量误差：规则组3.46mL(8.76%)，不规则组7.99mL(17.26%)，分叶状组30.81mL(38.26%)。结论多田公式是一种粗略的血肿体积计算方法，结果存在较明显误差，误差大小主要取决于血肿形状。

脑内血肿 血肿体积 多田公式 3D-Slicer

出血量是评估脑出血预后简单可靠的独立预测因素[1-3]，准确测量脑内血肿（intracerebral hema⁃toma，ICH）体积对临床制定治疗方案和评价疗效至关重要。传统血肿量测量多采用多田公式(血肿量=血肿长径×宽径×厚度，即V=ABC/2)，多田公式是由椭圆球体体积公式简化而来[4]，其前提是血肿形状近似椭圆形。但临床实践中，随着体积的增加，血肿形状往往不规则，甚至呈分叶状，理论上，多田公式法的计算误差也会随之增大。3D-Slicer是一个免费的可视化医学图像分析处理平台（http://www.slicer.org），其测量原理类似于计算机辅助容量分析，为基于CT数据的血肿体积测量提供了准确而简单的方法[5]。本研究通过与Slicer软件测量结果比较，探讨多田公式法估算血肿体积的误差及其与血肿大小和形状的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集解放军总医院2011年1月至2014年5月收治的自发性脑出血患者，病例入选标准：年龄＞18岁，脑实质出血且出血量＞5mL，发病至头颅CT检查时间＜24h。排除标准：脑出血破入脑室内或蛛网膜下腔，肿瘤实质内出血，外伤性颅内血肿，硬膜外或硬膜下血肿。共184例患者纳入研究，其中男105例，女79例；平均年龄（54.1±22.3）岁。

1.2 影像数据获取通过医院PACS系统获取患者头颅CT（美国GE公司，32排，120kV）影像数据，数据格式符合医学数字影像和通讯（Digital Imag⁃ing and Communications in Medicine,DICOM）标准。记录以下信息：①血肿形状；②血肿最大层面的长径（A）和宽径（B）（cm）；③CT扫描层厚（cm）及血肿层面数。血肿形状确定及两种方法血肿体积计算均由2名医生随机顺序独立完成，取血肿体积平均值进行分析。

1.3 血肿计算方法及分组

1.3.1 多田公式法根据血肿最大层面的长径、宽径、血肿层面数、扫描层厚，血肿体积V=1/2×长径×宽径×层面数×层厚。

1.3.2 3D-Slicer软件法 在电脑中运行3D-Slicer软件，导入患者DICOM格式头颅CT数据，调整图像大小，进行如下处理：运行Editor→Apply→Threshold，手动设置CT阈值范围50～100HU，软件自动识别并标记构成血肿的像素，必要时继续编辑使血肿与周围正常脑组织完全分离开，运行MakeModel→Models，即可显示血肿三维形状及血肿体积（图1）。

1.3.3 患者分组根据3D-Slicer软件测量的血肿体积大小，将患者分3组：一组血肿体积＜30mL（n= 55）；二组血肿体积30～60mL（n=68）；三组血肿体积＞60mL（n=61）。依据血肿最大层面形状，分为：规则组（n=59）；不规则组（n=107）；分叶状组（n= 18）。最常见血肿形状为不规则形（58.2%，107/ 184）。多田公式法误差率=（多田公式法血肿体积-Slicer软件法血肿体积）/Slicer软件法血肿体积。

1.4 统计方法获得数据采用SPSS 21.0进行统计分析，用GraphPad Prism 5绘制统计图。两种测量方法血肿量关系采用简单线性相关分析，两组计量资料比较采用配对t检验，多组计量资料比较采用单因素方差分析，多组间两两比较采用LSD法。所有检验均为双侧假设检验,取检验水准α= 0.05。

2 结果

图1 不同形状脑内血肿：A、规则形，B、不规则形，C、分叶状；D-F：3D-Slicer软件测量血肿体积

2.1 一般结果正态性检验表明全部数据符合近似正态分布。散点图显示多田公式计算所得血肿体积与3D-Slicer软件测量所得血肿体积呈线性

关系（图2），线性相关分析表明两者相关性较好（相关系数r=0.934）。184例自发性脑出血患者血肿体积测量结果如表1，多田公式法计算血肿平均体积为（58.85±37.38）mL，3D-Slicer软件测量所得血肿平均体积为（50.08±31.10）mL，两种方法测量结果差异具有统计学意义（t=7.894，P＜0.01），多田公式法测量结果较3D-Slicer结果平均高出8.77mL，多田公式法测量血肿体积的平均误差率为17.23%±9.55%。

2.2 不同大小血肿测量误差将血肿按体积大小分组，两组方法测量结果均值为：一组2.90mL，二组5.89mL，三组17.27mL，差异有统计学意义（P值均＜0.01）。多田公式法较3D-Slicer软件的平均误差率分别为：一组16.22%±7.55%，二组13.75%± 7.34%，三组18.76%±10.38%，误差率差异无统计学意义（F=0.903，P＞0.05）（图3）。

图2 两种不同方法脑内血肿体积测量结果线性相关分析（r= 0.934）

表1 不同分组脑出血体积测量结果比较

2.3 不同形状血肿测量误差将血肿按形状分为三组，两种方法测量结果均值差为：规则组3.46mL，不规则组7.99mL，分叶状组30.81mL，多田公式法较3D-Slicer软件的平均误差率分别为：规则组8.76%±6.12%，不规则组17.26%±10.88%，分叶状组38.26%±11.23%，误差率差异有统计学

意义（F=5.454，P＜0.01），LSD法示两两比较结果均有统计学意义（P＜0.05），见表1、图3。与3D-Slicer软件相比，采用多田公式法计算不规则形血肿和分叶状血肿体积产生的误差明显高于规则形血肿。

3 讨论

血肿体积是判定自发性脑出血患者预后的重要指标，与临床治疗策略、患者功能恢复和死亡率密切相关，准确的血肿体积测量具有重要的临床意义[6]。血肿体积也是临床医生选择治疗方案（内科治疗或外科干预）的重要依据，错误的血肿体积测量会影响临床决策，延误最佳治疗时机，影响患者治疗效果[7]。准确的血肿体积测量对于脑出血相关临床研究也至关重要，有利于研究数据的标准化和可比性[8,9]，患者血肿体积变化可能成为研究的终点。

目前，测量血肿体积的方法主要有软件测量法、多田公式法、体视法、尺量法等，脑出血血肿体积测量尚缺少金标准，一般采用计算机辅助容量分析作为评价标准[10]，但该方法费用昂贵，设备要求高，一般仅限于影像科工作站。3D-Slicer软件由哈佛大学布里格姆妇女医院和麻省理工学院联合开发，是一个免费开放的可视化图像分析处理平台，支持功能扩展和优化[11]。3D-Slicer软件测量血肿体积是通过血肿与正常脑组织和颅骨CT值的不同自动识别描记血肿，三维重建血肿并根据每个层面血肿面积及CT扫描层厚计算血肿体积，该方法不受血肿形状和部位的影响，测量结果准确，可重复性好，能够满足临床多种应用需要[12]。3D-Slicer软件平均单个血肿测量时间96s，90%以上血肿体积测量能够在2.5 min内完成，与传统手工描记法相比，节省时间，对操作者要求低，有利于临床推广应用，其实用性已得到证实[13]。

关于多田公式计算脑内血肿体积准确性的研究，国内文献报道很少，本研究通过3D-Slicer软件探讨多田公式法准确性，并分别依据血肿大小和血肿形状分组分析多田公式误差率大小。结果显示，多田公式法与3D-Slicer软件结果相比，血肿体积平均误差是8.77mL（17.23%），与国外Huttner等[14]的结果类似，多田公式适合计算规则形状血肿体积，对不规则形血肿和体积较大血肿，多田公式测量误差较大，会显著高估血肿体积。

按血肿大小分组，多田公式法计算误差绝对值随血肿体积增大而增加，但各组间误差率未见显著差异，与Wang CW等[15]的研究结果有所不同，可能由于血肿形状与血肿大小无明显相关性，多田公式计算误差增加速度与血肿体积增大速度接近，因而结果误差率接近。按血肿形状分组，多田公式法计算误差率分别为：规则组8.76%，不规则组17.26%，分叶状组38.26%，不规则组和分叶状组误差率显著高于规则组。分叶状组误差率接近40%，会对临床治疗方案制定产生较大影响，临床中该类脑出血应用多田公式计算血肿体积应慎重。与血肿大小相比，多田公式法计算误差与血肿形状关系更加密切。本组病例中不规则形和分叶状血肿占到全部血肿的64.43%，比例高于国内外相关报道[16,17]，可能与我院就诊患者多数病情较重出血量较大有关。

总之，多田公式是一种粗略计算血肿体积的方法，不够准确，测量结果往往大于血肿实际体积。多田公式适合于计算形状规则血肿体积，对不规则血肿和分叶状血肿计算结果误差大，准确性差。

[1]Broderick JP,Brott TG,Duldner JE,et al.Volume of intracere⁃bral hemorrhage.A powerful and easy-to-use predictor of 30-day mortality[J].Stroke,1993,24(7):987-993.

[2]Zurasky JA,Aiyagari V,Zazulia AR,et al.Early mortality fol⁃lowing spontaneousintracerebralhemorrhage[J].Neurology, 2005,64(4):725-727.

[3]Ruiz-Sandoval JL,Chiquete E,Romero-Vargas S,et al.Grad⁃ing scale for prediction of outcome in primary intracerebral hem⁃orrhages[J].Stroke,2007,38(5):1641-1644.

[4]Kothari RU,Brott T,Broderick JP,et al.The abcs of measuring intracerebralhemorrhage volumes[J].Stroke,1996,27(8): 1304-1305.

[5]Fedorov A,Beichel R,Kalpathy-Cramer J,et al.3D Slicer as an image computing platform for the quantitative imaging net⁃work[J].Magn Reson Imaging,2012,30(9):1323-1341.

[6]Davis SM,Broderick J,Hennerici M,et al.Hematoma growth is

a determinant of mortality and poor outcome after intracerebral hemorrhage[J].Neurology,2006,66(2):1175-1181.

[7]Becker KJ,Baxter AB,Cohen WA,et al.Withdrawal of support in intracerebral hemorrhage may lead to self-fulfilling prophe⁃cies[J].Neurology,2001,56(6):766-772.

[8]Mayer SA,Brun NC,Begtrup K,et al.Efficacy and safety of re⁃combinant activated factor VII for acute intracerebral hemor⁃rhage[J].N Engl J Med,2008,358(20):2127-2137.

[9]Tao H,Ramadas G,Carrozzella J,et al.IMS investigators.pa⁃renchymal hematoma and total lesion volume in combined IV/ IA revascularization stroke therapy[J].J Neurointerv Surg,2012, 4(5):256-260.

[10]Yan J,Zhao KJ,Sun JL,et al.Comparison between the formula 1/2ABC and 2/3Sh in intracerebral parenchyma hemorrhage[J]. Neurological Research,2013,35(4):382-388.

[11]Egger J,Kapur T,Fedorov A,et al.GBM volumetry using the 3D Slicer medical image computing platform[J].Scientific Re⁃port,2013,3:1364.

[12]曾文晔,方路平,万铮杰.医学图像处理平台3D Slicer的国际化方法[J].计算机系统应用,2013,22(7):7-11.

[13]Velazquez ER,Parmar C,Jermoumi M,et al.Volumetric CT-based segmentation of NSCLC using 3D-Slicer[J].Sci Rep, 2013,3:3529.

[14]Huttner HB,Steiner T,Hartmann M,et al.Comparison of ABC/ 2 Estimation Technique to Computer-Assisted Planimetric Anal⁃ysis in Warfarin-Related Intracerebral Parenchymal Hemor⁃rhage[J].Stroke,2006,37(2):404-408.

[15]Wang CW,Juan CJ,Liu YJ,et al.Volume-dependent overesti⁃mation of spontaneous intracerebral hematoma volume by the ABC/2 formula[J].Acta Radiol,2009,50(3):306-311.

[16]白莉,徐刚,郎嘉兴,等.颅内血肿CT容积测量与多田法测量的比较[J].临床放射学杂志,2010,29(10):1415-1417.

[17]Fujii Y,Tanaka R,Takeuchi S,et al.Hematoma enlargement in spontaneous intracerebral hemorrhage[J].J Neurosurg,2009, 111(1):51-57.

Study on the Accuracy and Reliability of the ABC/2 Formula for Volume Assessment of Intracerebral He⁃matoma

.XU Xinghua,CHEN Xiaolei,ZHANG Jun,XU Bainan.Department of neurosurgery,Chinese People's Liberation Army General Hospital,No.28 Fuxing Road,Haidian District,Beijing 100853,China.Tel:010-66938138.

ObjectiveTo investigate the accuracy and reliability of the ABC/2 formula for measurement of intrace⁃rebral hematoma(ICH)volume by comparing it with software 3D-Slicer.MethodsComputed tomographic image data of 184 patients with spontaneous ICH were collected.Hematoma volumes were estimated by using the ABC/2 formula and 3D-Slicer.Based on the volume calculated by 3D-Slicer,patients were further divided into three groups.Group 1 con⁃tained 55 patients with volume less than 30 ml,group 2 contained 68 patients with volume of 30-60 ml,and group 3 con⁃tained 61 patients with volume larger than 60 mL.Shape of the ICH was divided into regular(59 cases),irregular with frayed margins(107 cases)and multilobular(18 cases).Resultsof these two methods were compared according to hemato⁃ma size and shape.Results The estimated hematoma volume was(58.85±37.38)mL in the ABC/2 formula and(50.08± 31.10)mL in 3D Slicer.The ABC/2 formula produced a mean overestimation of 8.77 mL and the mean percent deviation was 17.23%.The mean estimation errors were 2.90 mL(16.22%),5.89 mL(13.55%),and 17.27 mL(18.76%)in groups 1,2,and 3 when patients were grouped by hematoma size.The estimation errors were 3.46mL(8.76%),7.99 mL (17.26%),and 30.81 mL(38.26%)in regular,irregular and multilobular hematomas when patients were grouped by shape.ConclusionsThe ABC/2 formula is a rough method for volume assessment of intracerebral hematoma and produc⁃es significant estimation errors.The size of estimation errors largely depends on hematoma shape.

Intracerebral hematoma Hematoma volume ABC/2 3D-Slicer

R651.1

A

2014-09-01）

（责任编辑:甘章平）

10.3936/j.issn.1002-0152.2015.02.005

☆ 国家自然科学基金项目（编号：81271515）

* 中国人民解放军总医院神经外科（北京100853）