圖像重建及3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在經(jīng)蝶垂體瘤手術(shù)中的應(yīng)用

張銳 ，孟令雷 ，孔世奇 ，李輝 ，霍貴通

1.邢臺(tái)市人民醫(yī)院神經(jīng)外三科，河北邢臺(tái) 054000；2.邢臺(tái)市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，河北邢臺(tái) 054000；3.邢臺(tái)市人民醫(yī)院醫(yī)務(wù)科，河北邢臺(tái) 054000；4.邢臺(tái)市第九醫(yī)院神經(jīng)外科 河北邢臺(tái) 055250

垂體瘤是顱內(nèi)常見(jiàn)腫瘤，目前絕大多數(shù)可應(yīng)用經(jīng)鼻蝶入路手術(shù)切除。自2017年以來(lái)，應(yīng)用了計(jì)算機(jī)圖像重建技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，幫助術(shù)者了解鼻腔及蝶竇內(nèi)解剖，更好地定位鞍底，防止偏離中線，損傷頸內(nèi)動(dòng)脈，選取2017年1月—2017年6月在該院接受手術(shù)治療的垂體瘤患者6例?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 軟件簡(jiǎn)介

3Dslicer軟件是由哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院和麻省理工學(xué)院共同開(kāi)發(fā)的一款開(kāi)源的醫(yī)學(xué)圖像處理軟件，功能強(qiáng)大。在國(guó)外,基于ITK和VTK的3D Slicer軟件主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分析、圖像導(dǎo)航手術(shù)和微創(chuàng)手術(shù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者近年來(lái)也開(kāi)始做了一些應(yīng)用工作如天津醫(yī)科大學(xué)岳樹(shù)源等應(yīng)用其完成腦神經(jīng)纖維示蹤、重建，病變患者重建腫瘤三維影像等工作，指導(dǎo)手術(shù)。還有一部分學(xué)者用來(lái)進(jìn)行了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究[1-7]該研究主要應(yīng)用了該軟件的3D虛擬成像功能。

1.2 一般資料

垂體瘤患者6例我科行手術(shù)治療男性4例，女性2例，年齡26～65歲，平均年齡42歲，無(wú)功能腺瘤3例，生長(zhǎng)激素腺瘤2例，ACTH腺瘤1例，大腺瘤4例，微腺瘤2例。

1.3 臨床表現(xiàn)

視力視野損害3例，均為無(wú)功能腺瘤患者，肢端肥大癥2例，庫(kù)欣綜合征1例。術(shù)前垂體激素檢測(cè)，功能性垂體腺瘤均有相應(yīng)激素增高表現(xiàn)，無(wú)功能腺瘤激素分泌正常，該組患者術(shù)前無(wú)垂體功能低下表現(xiàn)。

1.4 術(shù)前準(zhǔn)備及手術(shù)過(guò)程

應(yīng)用該方法無(wú)需特別的術(shù)前檢查，并不會(huì)增加患者費(fèi)用，且不涉及改變手術(shù)方式或人體實(shí)驗(yàn)。首先，獲取常規(guī)術(shù)前檢查時(shí)做的蝶竇CT影像資料 （dicom格式，掃描層厚5 mm，層厚越薄，重建出的圖像解析度越高，但過(guò)薄的掃描，增大數(shù)據(jù)運(yùn)算負(fù)擔(dān)，5 mm層厚比較均衡）。將獲取的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，運(yùn)行3Dslicer軟件，將CT斷層掃描圖像重建為3D圖像，并獲取鼻腔，鼻甲，蝶竇前壁，蝶竇內(nèi)影像資料，充分了解蝶竇內(nèi)分膈情況，并可判斷鞍底位置。（見(jiàn)圖1，圖2）。采用內(nèi)鏡經(jīng)鼻蝶入路切除腫瘤，手術(shù)過(guò)程描述如下：常規(guī)氣管插管全麻，采用仰臥位，頭部高于心臟，利于靜脈竇回流，減少術(shù)中出血，頂部略下垂，頭右旋10°左右，利于術(shù)中操作。無(wú)菌貼膜覆蓋面部，僅將雙側(cè)鼻孔暴露，使用碘伏原液消毒面部術(shù)野后，將碘伏原液稀釋后沖洗雙側(cè)鼻腔，消毒完畢后使用無(wú)菌巾覆蓋。①使用腎上腺素棉條收縮鼻甲黏膜，置入內(nèi)鏡觀察鼻腔內(nèi)情況，辨認(rèn)下鼻甲，中鼻甲以及鼻后孔等解剖標(biāo)志；②在棉條覆蓋保護(hù)下，使用剝離支依次向外側(cè)推移下鼻甲，中鼻甲，必要時(shí)可將諸鼻甲骨折。此時(shí)可觀察到蝶竇前壁以及上鼻甲，蝶竇開(kāi)口通常位于上鼻甲與鼻中隔間隙之間，蝶篩隱窩內(nèi)，鼻后孔上約2 cm范圍內(nèi)，大都可明確觀察到。如未發(fā)現(xiàn)開(kāi)口，可按照后鼻孔上2 cm定位。明確蝶竇開(kāi)口位置后，以此為依據(jù)，可做鼻中隔黏膜瓣，黏膜瓣做法較多，通常采用以蝶竇開(kāi)口為中心，做一個(gè)U型切口，基底位于后鼻孔頂部，將黏膜瓣置入后鼻孔儲(chǔ)藏，過(guò)短的黏膜瓣難以放置滿意，影響后續(xù)操作；③將鼻中隔推向左側(cè)，自犁骨根部折斷，去除中隔骨質(zhì)后，可見(jiàn)對(duì)側(cè)鼻中隔黏膜。內(nèi)鏡置入左側(cè)鼻腔，沿鼻中隔進(jìn)入，尋找左側(cè)蝶竇前壁及蝶竇開(kāi)口，如中鼻甲遮擋視線，可骨折后推向外側(cè)，尋找到左側(cè)蝶竇開(kāi)口后，可切除左側(cè)蝶竇前壁黏膜，并切除左側(cè)鼻中隔黏膜后端黏膜，此時(shí)，雙側(cè)鼻腔于蝶竇前壁連通?？汕逦^察到犁骨殘端，兩側(cè)蝶竇開(kāi)口等解剖標(biāo)志?？稍俅闻c術(shù)前獲得的虛擬圖像對(duì)照，從而確定暴露范圍是否滿意。一旦確認(rèn)，使用磨鉆磨除蝶竇前壁，清除竇腔內(nèi)黏膜可暴露蝶竇全貌。清除蝶竇內(nèi)黏膜時(shí)，通?？捎徐o脈性出血，使用流體明膠控制出血，并使用溫鹽水反復(fù)沖洗，待術(shù)野清晰后，與虛擬圖像對(duì)照，結(jié)合圖像可確定頸動(dòng)脈隆突，視神經(jīng)-頸動(dòng)脈陷窩等解剖標(biāo)志，確定鞍底位置及打開(kāi)范圍；④使用金剛砂磨鉆將鞍底骨質(zhì)蛋殼化后，使用槍狀咬骨鉗自中線向外側(cè)逐漸咬除骨質(zhì)，避免撕扯動(dòng)作，防止損傷頸內(nèi)動(dòng)脈。鞍底理想暴露范圍為兩側(cè)到海綿竇，前方到前海綿間竇，下方到后海綿間竇。有時(shí)遇到較洶涌的靜脈竇出血，可使用流體明膠或普通明膠海綿壓迫，并繼續(xù)使用溫鹽水沖洗，能有效控制出血。尖刀沿中線切開(kāi)鞍底硬膜后，使用剪刀X型剪開(kāi)硬膜，根據(jù)腫瘤性質(zhì)，質(zhì)地，大小，選擇不同切除方式。功能性微腺瘤根據(jù)術(shù)前定位，需完整切除，否則腫瘤殘留可導(dǎo)致術(shù)后內(nèi)分泌癥狀無(wú)改善。大腺瘤切除順序自鞍背向兩側(cè)海綿竇，最后切除前方，防止鞍隔過(guò)早塌陷遮擋導(dǎo)致的腫瘤殘留。尤其需要注意的是質(zhì)地稀軟的巨大腺瘤，因易于吸出，需控制切除速度，以防鞍隔迅速下陷導(dǎo)致可能的鞍上血管損傷，造成顱內(nèi)血腫等災(zāi)難性后果。腫瘤切除完全后，可見(jiàn)鞍隔塌陷，搏動(dòng)良好，出血也往往隨之停止，僅有少量靜脈性滲血，采用濕潤(rùn)的明膠海綿填塞即可滿意止血，注意避免鞍內(nèi)過(guò)度填塞，防止術(shù)后出現(xiàn)視神經(jīng)受壓情況。鞍底修復(fù)對(duì)于垂體瘤來(lái)說(shuō)，因鞍隔的存在，術(shù)中發(fā)生腦脊液漏的幾率不大，在該組病例中，僅有1例出現(xiàn)了低流量腦脊液漏。使用可吸收性人工硬膜修補(bǔ)并纖維蛋白膠加固后，觀察到漏液停止。其余5例僅使用明膠海綿填塞鞍內(nèi)并用纖維蛋白膠封閉鞍底即可。將右側(cè)鼻中隔黏膜瓣復(fù)位，封閉中隔缺損處，盡量恢復(fù)正常解剖結(jié)構(gòu)，以吸收性膠原蛋白海綿卷固定之；⑤將諸鼻甲復(fù)位，鼻腔不需填塞，手術(shù)結(jié)束。術(shù)后7 d，耳鼻喉科行鼻腔沖洗，清理血痂。

2 結(jié)果

6例患者手術(shù)順利完成，5例腫瘤切除滿意，1例巨大鞍內(nèi)鞍上無(wú)功能腺瘤因鞍上腫瘤下降不足導(dǎo)致部分殘留，但患者視力視野較術(shù)前明顯改善。3例功能性腺瘤術(shù)后激素水平明顯下降，臨床癥狀均得到改善。其中ACTH腺瘤患者隨訪3個(gè)月后，ACTH和皮質(zhì)醇水平恢復(fù)正常。術(shù)后無(wú)出血，無(wú)腦脊液漏及感染發(fā)生。

3 討論

3.1 經(jīng)鼻蝶入路垂體瘤切除術(shù)的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題

垂體位置深在，上臨視神經(jīng)，視交叉，兩側(cè)為海綿竇及頸內(nèi)動(dòng)脈，后方為鞍背及斜坡。因此，Rhoton教授[8]認(rèn)為自鼻腔蝶竇等自然間隙，通過(guò)前下方到達(dá)垂體，是一條安全，微創(chuàng)的通路。這是經(jīng)蝶入路最大的以及天然的優(yōu)勢(shì)。但因經(jīng)蝶入路與傳統(tǒng)開(kāi)顱手術(shù)相比，存在操作空間狹小，位置深在，照明困難，需要嫻熟的顯微操作技術(shù)，且國(guó)內(nèi)各醫(yī)院神經(jīng)外科技術(shù)發(fā)展不均衡，在各大神經(jīng)外科中心之外，基層神經(jīng)外科醫(yī)師對(duì)鼻腔及蝶竇解剖缺乏認(rèn)知，因此該類手術(shù)開(kāi)展起來(lái)較為困難。其中最重要的原因，就在于對(duì)鼻腔及蝶竇解剖的認(rèn)識(shí)不足。在大型醫(yī)院或各個(gè)神經(jīng)外科中心，可采用神經(jīng)導(dǎo)航來(lái)指導(dǎo)手術(shù)操作，而基層醫(yī)院普遍不具備該條件。3Dslicer軟件已經(jīng)應(yīng)用于腦出血的精準(zhǔn)治療，并取得了較好的效果[9]，但是對(duì)于該軟件在經(jīng)鼻垂體手術(shù)中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道，該組病例做出了有益的嘗試。

3.2 計(jì)算機(jī)圖像導(dǎo)航及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床的應(yīng)用價(jià)值

對(duì)于經(jīng)蝶手術(shù)而言，詳細(xì)了解蝶竇解剖情況是至關(guān)重要的，術(shù)前需要常規(guī)做蝶竇的薄層CT掃描，尤其要獲取骨窗位圖像，了解蝶竇內(nèi)部以及鞍底的形狀。蝶竇內(nèi)分隔常常附著于頸內(nèi)動(dòng)脈隆突之上，了解分隔情況有助于辨識(shí)頸內(nèi)動(dòng)脈的走行，避免損傷。然而，CT或MRI圖像均為斷層掃描，需要醫(yī)師通過(guò)自己的經(jīng)驗(yàn)，自行想象并構(gòu)建出三維結(jié)構(gòu)，這對(duì)于初學(xué)者或經(jīng)驗(yàn)不是那么豐富的醫(yī)師，存在一定困難，難以和實(shí)際解剖結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。通過(guò)3Dslicer軟件，可以將CT斷層掃描圖像重建為三維圖像，對(duì)于解剖的結(jié)構(gòu)的理解，具有極大的幫助，并且通過(guò)術(shù)前的圖像分析，作出詳細(xì)的手術(shù)計(jì)劃，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥的發(fā)生率。該組病例，與采用神經(jīng)導(dǎo)航手術(shù)的病例組相比較，手術(shù)效果沒(méi)有顯著差異,[10-11]唯一不足在于slicer軟件只能用于術(shù)前規(guī)劃，無(wú)法提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)導(dǎo)航。

4 結(jié)論

計(jì)算機(jī)圖像重建及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將CT，MRI等斷層掃描圖像重建為三維圖像，對(duì)于醫(yī)師理解解剖結(jié)構(gòu)有極大幫助。并且經(jīng)過(guò)我們實(shí)際應(yīng)用，該技術(shù)可用于制定術(shù)前計(jì)劃，術(shù)中圖像引導(dǎo)，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)使用方便，費(fèi)用低廉，僅需要一臺(tái)較高性能的家用電腦即可使用，尤其適用于缺乏神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的基層醫(yī)院，該方法值得推廣。

圖1 術(shù)前蝶竇CT可見(jiàn)蝶竇內(nèi)分隔，經(jīng)過(guò)圖像重建后得到虛擬3D圖像，術(shù)中可見(jiàn)實(shí)際情況與虛擬圖像完全一致。

圖2 術(shù)前強(qiáng)化CT可見(jiàn)腫瘤與顱底動(dòng)脈環(huán)關(guān)系密切，但以往的技術(shù)難以判斷腫瘤與動(dòng)脈間的空間關(guān)系。通過(guò)多模態(tài)的圖像重建后，并多角度旋轉(zhuǎn)觀察，可明確腫瘤與周圍血管間關(guān)系，為安全切除腫瘤創(chuàng)造了條件。