多模態(tài)影像融合技術(shù)聯(lián)合3D打印技術(shù)在經(jīng)蝶垂體腺瘤切除術(shù)中的應(yīng)用

陳忠儀,洪文瑤,廖正儉,鄭詩(shī)豪,黃繩躍,劉宇清

(福建省立醫(yī)院神經(jīng)外科、福建醫(yī)科大學(xué)省立臨床醫(yī)學(xué)院,福州350001)

垂體腺瘤是常見(jiàn)的顱內(nèi)良性腫瘤之一,經(jīng)單鼻孔蝶竇入路切除垂體腺瘤,具有創(chuàng)傷小、恢復(fù)快等特點(diǎn),已成為目前治療垂體腺瘤的常規(guī)的術(shù)式[1]。由于鞍區(qū)毗鄰解剖結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,如頸內(nèi)動(dòng)脈、視神經(jīng)、海綿竇、前顱底、下丘腦、斜坡等均與鞍區(qū)結(jié)構(gòu)關(guān)系密切[2-3]。經(jīng)蝶手術(shù)雖然創(chuàng)傷小,但對(duì)于手術(shù)入路有著極高的要求,如果手術(shù)路徑發(fā)生偏差,存在極大的風(fēng)險(xiǎn),甚至可能危及患者的生命。因此,正確的手術(shù)入路對(duì)于經(jīng)蝶垂體瘤切除術(shù)成功的實(shí)施顯得格外重要[4]。為此,本研究探討多模態(tài)影像融合技術(shù)聯(lián)合3D打印技術(shù)在經(jīng)蝶垂體腺瘤手術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選擇2015年6月—2016年9月福建省立醫(yī)院收治的垂體腺瘤患者5例,男3例,女2例,年齡25～76(45.5±3.1)歲。臨床表現(xiàn)為頭痛、視力下降、視野縮小及月經(jīng)紊亂、泌乳2例,性功能減退1例,肢端肥大1例,肥胖1例。泌乳素腺瘤2例,生長(zhǎng)激素腺瘤1例,促腎上腺皮質(zhì)激素腺瘤2例。大腺瘤(直徑1～4 c m)3例,巨大腺瘤(直徑＞4 c m)2例。

1.2 研究方法

1.2.1 術(shù)前手術(shù)方案的設(shè)計(jì)

應(yīng)用多模態(tài)影像融合技術(shù)將CT、MRI圖像融合,獲得關(guān)于腫瘤及其毗鄰神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)的關(guān)系、蝶竇的發(fā)育、破壞及腫瘤對(duì)鞍底骨質(zhì)影響情況的信息。在co mmunication system(PACS)系統(tǒng)中以DICOM格式輸出,并在計(jì)算機(jī)上將患者二維DICOM原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Mi mics統(tǒng)計(jì)軟件中,采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)的分割方法,根據(jù)顱骨、血管和腦膜瘤灰度值差異,取不同的I值分割出目標(biāo)區(qū)域的圖像,提取完整的組織結(jié)構(gòu),重建三維虛擬模型。對(duì)整體顱腦三維虛擬模型進(jìn)行優(yōu)化處理,剔除無(wú)關(guān)的組織結(jié)構(gòu),以簡(jiǎn)化模型。同時(shí),獲取用于手術(shù)規(guī)劃的信息數(shù)據(jù),并根據(jù)CT原始坐標(biāo)系,將顱骨、血管和腦膜瘤等組織結(jié)構(gòu)裝配融合,獲得同一坐標(biāo)系下各組織結(jié)構(gòu)的三維可視化復(fù)合虛擬模型,以直觀地顯示垂體腺瘤的部位、大小、周邊和內(nèi)部血管的關(guān)系。再應(yīng)用3D打印技術(shù),將三維可視化復(fù)合虛擬模型以Surface Tesselation Language(STL)格式導(dǎo)入快速成型機(jī)前處理軟件,采用光固化成型技術(shù),將三維可視化復(fù)合虛擬模型實(shí)體化,制作出與實(shí)際大小一致的實(shí)體解剖模型,即為設(shè)計(jì)的手術(shù)方案。

1.2.2 手術(shù)方法

對(duì)5例患者行經(jīng)蝶垂體腺瘤切除術(shù)?；颊呷⊙雠P位,頭垂15°。采用氣管插管、全身麻醉。麻醉后,常規(guī)消毒、鋪巾,Har dy氏撐開(kāi)器放入右側(cè)鼻腔,見(jiàn)右側(cè)蝶篩隱窩和蝶竇開(kāi)口,電凝鼻黏膜,銳性切開(kāi)長(zhǎng)約1.5 c m,神經(jīng)剝離子扒開(kāi)黏膜,撐開(kāi)器將鼻中隔推向左側(cè),固定撐開(kāi)器,并沿中線咬除蝶竇前壁骨質(zhì),進(jìn)入蝶竇,電凝切口蝶竇后壁黏膜。磨鉆磨開(kāi)鞍底骨質(zhì),咬骨鉗擴(kuò)大骨窗,穿刺腫瘤,未抽出液體。然后,電凝后“十字”切口硬膜,可見(jiàn)腫瘤組織,腫瘤刮勺和腫瘤鉗分塊除腫瘤組織。見(jiàn)鞍隔塌陷滿意,并無(wú)明顯的可切除腫瘤組織后,顯微鏡下徹底壓迫止血,以人工腦膜封閉鞍底,鞍底重建,鼻腔放置止血膨脹海綿,術(shù)畢。

2 結(jié)果

5例患者術(shù)前均構(gòu)建出三維可視化復(fù)合虛擬模型(封四圖1)。3D技術(shù)打印出垂體腺瘤實(shí)體模型,其可清晰地顯示腫瘤與顱骨、蝶竇、鞍底及鞍底硬膜、頸內(nèi)動(dòng)脈、海綿竇的關(guān)系(封四圖2)。

5例患者術(shù)后均順利出院,均無(wú)手術(shù)死亡,無(wú)術(shù)后顱內(nèi)感染、出血及腦脊液漏。術(shù)后一過(guò)性尿崩1例,伴有電解質(zhì)紊亂1例,均經(jīng)對(duì)癥治療后恢復(fù)正常。1例術(shù)后垂體功能低下,給予長(zhǎng)期激素替代治療。術(shù)前視力下降的3例,術(shù)后均有改善。5例患者均獲隨訪,隨訪時(shí)間3～18個(gè)月,腫瘤均無(wú)復(fù)發(fā)。

3 討論

經(jīng)蝶垂體腺瘤切除術(shù)已成為目前治療垂體腺瘤的常規(guī)方法,較傳統(tǒng)的開(kāi)顱切除術(shù)治療垂體腺瘤的術(shù)后并發(fā)癥和復(fù)發(fā)率均明顯降低[4]。然而,蝶竇和鞍底的準(zhǔn)確定位是影響該術(shù)式手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)短和安全性的主要因素。傳統(tǒng)的定位方法主要依靠解剖標(biāo)志和術(shù)者的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于蝶竇氣化不良、蝶竇內(nèi)分割過(guò)多、鞍底扁平或二次手術(shù)導(dǎo)致解剖結(jié)構(gòu)紊亂的患者,會(huì)使手術(shù)變得非常困難,風(fēng)險(xiǎn)明顯增大。

多模態(tài)影像融合技術(shù)是將同一對(duì)象在不同成像機(jī)制下得到的多幅圖像進(jìn)行空間配準(zhǔn)和疊加,其優(yōu)點(diǎn)在于克服了單一影像模式的局限性,從而獲得更為準(zhǔn)確、全面、嚴(yán)謹(jǐn)及更具細(xì)節(jié)的影像學(xué)信息,達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、綜合利用的目的[5]。多模態(tài)影像融合神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)是當(dāng)今神經(jīng)外科技術(shù)進(jìn)一步向常規(guī)手術(shù)精確化、開(kāi)放手術(shù)微創(chuàng)化、復(fù)雜手術(shù)簡(jiǎn)單化的技術(shù)手段,其多源影像數(shù)據(jù)疊加技術(shù),可以同時(shí)對(duì)CT、CTA、MR-Tl、MR-T2、MRA、f MRI及PET、腦磁圖等任意兩種以上影像數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)融合[6]。近年來(lái),在經(jīng)蝶垂體腺瘤手術(shù)中的應(yīng)用多模影像融合技術(shù)已開(kāi)始漸漸引起人們的關(guān)注[7-8]。MRI是目前垂體病變的首選影像學(xué)檢查方法,MRI對(duì)軟組織和神經(jīng)結(jié)構(gòu)分辨率高,能準(zhǔn)確顯示垂體內(nèi)病變形態(tài)、大小、位置、血供和確定腫瘤與鞍旁軟組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系,但對(duì)骨性結(jié)構(gòu)顯示欠佳[9]。CT成像的優(yōu)勢(shì)是能提供骨結(jié)構(gòu)和鈣化的詳細(xì)影像,在經(jīng)蝶手術(shù)中能很好地顯示骨性標(biāo)志,更好地定位蝶竇前壁和鞍底以及明確骨質(zhì)受破壞程度,但對(duì)垂體及腫瘤不能精確顯示[10]。影像融合技術(shù)可以將CT和MRI圖像融合在一起,實(shí)現(xiàn)影像信息的優(yōu)化和互補(bǔ),并可根據(jù)術(shù)者的要求調(diào)配兩者的對(duì)比度來(lái)客觀顯示病灶與周邊組織結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系[11],實(shí)時(shí)引導(dǎo)手術(shù)進(jìn)程,為手術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性提供保障[12]。

3D打印技術(shù)是快速成型技術(shù)之一,20世紀(jì)80年代首先應(yīng)用于工程領(lǐng)域,其利用分割成層狀的重建三維可視化模型,行逐層堆積成實(shí)體模型,是使用三維數(shù)據(jù)制造實(shí)體模型的一種行之有效的方法。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,3D打印技術(shù)現(xiàn)已在醫(yī)學(xué)模型制造、個(gè)性化醫(yī)療器械制作、人工組織器官替代品制作等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中逐步應(yīng)用。目前,國(guó)際上利用3D打印技術(shù)制造醫(yī)學(xué)模型的研究及應(yīng)用主要在頜面外科、口腔科、骨科等領(lǐng)域,并已初步取得了良好的效果[13]。然而,在神經(jīng)外科領(lǐng)域中3D打印技術(shù)也逐漸應(yīng)用[14-17],但采用多模態(tài)影像融合3D打印技術(shù)重建的垂體腺瘤實(shí)體模型并應(yīng)用于臨床手術(shù)指導(dǎo)少見(jiàn)報(bào)道。

本研究中,5例患者均采用多模態(tài)影像融合3D打印技術(shù),成功構(gòu)建垂體腺瘤實(shí)體模型,可清晰地顯示腫瘤與鞍底顱骨、垂體、海綿竇及周邊血管的關(guān)系。5例患者術(shù)后均順利出院,均無(wú)手術(shù)死亡,無(wú)術(shù)后顱內(nèi)感染、出血及腦脊液漏,提示通過(guò)實(shí)體解剖模型可以幫助術(shù)者在最短的時(shí)間內(nèi)選擇正確的路徑找到蝶竇開(kāi)口和鞍底,并可減少在術(shù)中對(duì)周圍重要神經(jīng)、血管結(jié)構(gòu)的損傷,同時(shí)能夠準(zhǔn)確確定鞍底及骨窗位置,保證手術(shù)入路的正確方向,從而縮短手術(shù)時(shí)間,提高腫瘤切除率,減少術(shù)后并發(fā)癥。