基于3D－CTA虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)中的應(yīng)用

楊勇，吳明燦（長江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 荊州市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科，湖北 荊州434000）

羅國才，閔杰 （長江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 荊州市第一人民醫(yī)院神經(jīng)外科，湖北 荊州434000）

顱內(nèi)動脈瘤在神經(jīng)外科是一類致死致殘率較高的疾病，目前對其治療主要采取開顱動脈瘤夾閉和血管內(nèi)栓塞治療。在開顱手術(shù)夾閉中，我科利用三維CT血管成像（Three－Dimensional Computed Tomography Angiography，CTA）技術(shù)，在其基礎(chǔ)上行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)處理，模擬手術(shù)操作，在手術(shù)中按照設(shè)定的入路手術(shù)，收到良好的效果，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 對象與方法

1.1 對象

2013年1月至2014年6月首診為自發(fā)性蛛網(wǎng)膜下腔出血的患者24例，其中男14例，女10例，年齡37～68歲，平均年齡（50.4±4.8）歲。所有病例均行3D－CTA檢查，發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)動脈瘤，均為單發(fā)動脈瘤，其中前交通動脈瘤10例，大腦中動脈瘤4例，頸內(nèi)動脈后交通動脈瘤6例，頸內(nèi)動脈瘤3例，大腦前動脈瘤1例。術(shù)前HUNT分級Ⅰ級2例、Ⅱ級14例、Ⅲ級5例、Ⅳ級2例、Ⅴ級1例。

1.2 方法

1.2.1 術(shù)前影像檢查 采用美國GE（Discovery CT750HD）寶石能譜C T機(jī)對所有患者進(jìn)行CTA檢查。掃描范圍從主動脈弓至顱頂，層厚及層距5mm。先行常規(guī)平掃，仔細(xì)辨別頸內(nèi)動脈將其作為觸發(fā)點(diǎn)，然后行3D－CTA掃描，層厚0.625mm、間距0.625mm。再經(jīng)高壓注射器以4.5ml／s注入對比劑，首選注射20～25ml行CT觸發(fā)點(diǎn)同層掃描，測試造影劑到達(dá)峰值指間，然后按照測試值設(shè)定延遲時(shí)間掃描，設(shè)定后注入造影劑60ml，在峰值時(shí)間觸發(fā)掃描。

1.2.2 圖像虛擬現(xiàn)實(shí)處理及手術(shù)模擬指導(dǎo) 將原始圖像傳送至工作站后，進(jìn)行后處理，使用Add／Sub剪影軟件進(jìn)行剪影，得到去骨的血管減影原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行血管手動編輯重建處理，記錄發(fā)現(xiàn)的動脈瘤位置及指向等。再利用容積成像（volume rending，VR）技術(shù)對增強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，利用軟件中的3D去骨工具行減骨處理，根據(jù)之前發(fā)現(xiàn)的動脈瘤位置，模擬虛擬的手術(shù)入徑，模擬經(jīng)翼點(diǎn)入路或縱裂入路等行虛擬操作，減出合適骨窗，確定骨窗大小、范圍，并旋轉(zhuǎn)角度，模擬手術(shù)體位進(jìn)行最佳的顯露動脈瘤頸部及與周邊血管的關(guān)系，記錄好工作角度及圖片，保存后打印，帶至手術(shù)室。操作由1名神經(jīng)外科和1名影像科副主任醫(yī)師共同完成。

所有患者在全麻下行開顱動脈瘤夾閉術(shù)，根據(jù)術(shù)前虛擬的圖像，按照模擬圖像擺放頭位，并按照虛擬圖像所確立的入徑，行開顱手術(shù)，設(shè)計(jì)與虛擬圖像一致的骨窗，按照術(shù)前虛擬的角度，顯露最佳的角度暴露動脈瘤，進(jìn)行手術(shù)夾閉。

2 結(jié)果

所有患者均順利完成手術(shù)，依據(jù)3D－CTA所虛擬的手術(shù)入路影像資料均找到動脈瘤，并發(fā)現(xiàn)手術(shù)中所遇見的骨質(zhì)遮擋及動脈瘤與載瘤動脈的關(guān)系，臨近血管的關(guān)系與虛擬圖像一致。24例患者術(shù)后家屬放棄治療失訪1例，死亡1例、植物生存1例、其余21例患者術(shù)后3月隨訪重殘2例、預(yù)后良好19例，術(shù)后3～6月均行DSA造影復(fù)查，顱內(nèi)動脈瘤夾閉良好，無復(fù)發(fā)情況。

3 討論

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual reality，VR）技術(shù)能實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的互動及對復(fù)雜數(shù)據(jù)的可視化操作，目前有許多虛擬操作手術(shù)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)上得到廣泛運(yùn)用，可以用來疾病診斷、術(shù)前模擬、醫(yī)學(xué)教學(xué)等［1］。它能在虛擬現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下對CT、MRI等影像資料進(jìn)行快速融合重建，并可對重建圖像進(jìn)行融合、旋轉(zhuǎn)、分割、縮放等處理，還能應(yīng)用模擬手術(shù)工具對立體三維圖形進(jìn)行多種仿真手術(shù)模擬操作，并能提供一些感官反饋，如觸覺反饋等［2］。但因其昂貴的價(jià)格，限制了其普及應(yīng)用。

隨著CT技術(shù)的進(jìn)步，特別是3D－CTA技術(shù)的發(fā)展，利用CT軟件系統(tǒng)，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，并對圖像進(jìn)行任意角度旋轉(zhuǎn)、切割、基于虛擬現(xiàn)實(shí)概念，其術(shù)前進(jìn)行虛擬操作，達(dá)到動脈瘤夾閉手術(shù)所要求的合理角度、方位，清晰顯示瘤頸、體等，達(dá)到部分虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)操作。

顱內(nèi)動脈瘤夾閉手術(shù)因其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，術(shù)中容易發(fā)生很多緊急情況，術(shù)前制定詳細(xì)的手術(shù)方案，對提高手術(shù)成功率極為重要。一旦術(shù)中動脈瘤頸顯露不清晰，或者周邊結(jié)構(gòu)解剖欠佳，易造成夾閉不全或誤夾周邊血管，造成嚴(yán)重的神經(jīng)功能損傷。另外術(shù)者個人對影像資料的理解可能存在偏差，而極小的偏差，在手術(shù)過程中都能造成極大影響。利用3D－CTA行虛擬操作，在術(shù)前制定合理的手術(shù)入徑、選取合適的骨窗大小、最佳的工作角度，對瘤頸及載瘤血管的位置、周邊穿支血管的關(guān)系顯露，可以盡量減少術(shù)者主觀上對閱片的影響。并且使得術(shù)者能夠?qū)κ中g(shù)中可能遇見的情況預(yù)先了解，使得其在術(shù)中有“似曾相識”之感［3］，對其信心能起到提升作用。

患者完成CT掃描數(shù)據(jù)采集后，在工作站上利用后期軟件行VR操作，進(jìn)行術(shù)前虛擬操作，前期需在影像科醫(yī)師指導(dǎo)下工作，待神經(jīng)外科醫(yī)師對軟件操作熟練后，可單獨(dú)完成整個操作，整個時(shí)間在15～20min左右，即便需急診開顱手術(shù)，也不會占用太多時(shí)間。但為了確保診斷精確及操作精良，我們?nèi)匀灰笥幸幻跋窨聘敝魅渭壱陨厢t(yī)師協(xié)同操作。利用3D－CTA行動脈瘤術(shù)前的手術(shù)模擬，能對手術(shù)操作起到幫助，縮短手術(shù)時(shí)間，提高手術(shù)成功率。

［1］ Palter VN，Grantcharov TP.Virtual reality in surgical skills training ［J］.Surg Clin North Am，2010，90（3）：605－617.

［2］ Stadie AT，Kockro RA，Reisch P，et al.Virtual reality system for planning minimally invasive neurosurgery ［J］.J Neurosurg，2008，108（2）：382－394.

［3］ 王靜予，許樂宜，龔立，等 .基于三維CT血管成像的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在腦血管疾病治療中的應(yīng)用 ［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2012，32（6）：779－782.