4D DICOM透視虛擬技術(shù)輔助頸內(nèi)動脈起始處重度狹窄支架植入的療效研究

徐銘蔚 鄧東風(fēng) 周敬斌 王木春 曲曉揚

在我國缺血性腦卒中發(fā)病率持續(xù)增高，頸內(nèi)動脈狹窄可導(dǎo)致血流動力學(xué)的變化或因小栓子脫落引起腦缺血癥狀，約20%～25%的缺血性腦卒中患者由頸動脈顱外頸動脈狹窄引起，而顱外段頸動脈狹窄最常見的部位是頸內(nèi)動脈起始段[1]。及早發(fā)現(xiàn)和治療頸內(nèi)動脈狹窄可降低缺血性腦卒中的發(fā)病率[2]。當(dāng)前微侵襲外科的日益普及，對神經(jīng)外科醫(yī)師提出了更高的技術(shù)要求，包括對每例患者制定個體化、全面完善且最小創(chuàng)傷的術(shù)前計劃[3]?；仡櫺苑治龃筮B大學(xué)附屬中山醫(yī)院神經(jīng)外科自2016年10月至2017年10月收治的40例頸內(nèi)動脈起始部重度狹窄患者的臨床資料，探討應(yīng)用4D醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信（digital imaging and communications in medicine，DICOM）透視虛擬技術(shù)輔助頸內(nèi)動脈起始處重度狹窄支架植入治療的臨床價值。

資料與方法

一、研究對象

回顧性分析大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院神經(jīng)外科自2016年10月至2017年10月收治的頸內(nèi)動脈起始部重度狹窄患者的臨床資料（經(jīng)倫理委員會批準(zhǔn)）。納入標(biāo)準(zhǔn)：責(zé)任血管在弓上顱外段，頸內(nèi)動脈開口起始部位有狹窄且有頑固性血栓斑塊形成，狹窄程度為70%以上，臨床表現(xiàn)為短暫性腦缺血發(fā)作（transient ischemic attack，TIA）、椎基底動脈供血不足、眩暈或是無明顯癥狀。排除標(biāo)準(zhǔn)：同時存在顱內(nèi)段腦血管狹窄或者顱內(nèi)動脈瘤、血管畸形等其他顱內(nèi)血管異常。手術(shù)儀器：proender保護傘（北京天新福醫(yī)療器材有限公司）；spider保護傘和頸動脈支架（EV3 公司，美國）。

二、方法

1.影像學(xué)檢查：2組患者術(shù)前均進行頭頸部血管CTA檢查，A組患者的CTA影像以DICOM數(shù)據(jù)形式上傳，經(jīng)4D DICOM透視虛擬技術(shù)處理后形成4D立體影像，B組患者直接采用CTA的影像數(shù)據(jù)評估。

2.術(shù)前準(zhǔn)備：完善相關(guān)影像學(xué)檢查后，術(shù)前查看圖像，立體觀察血管解剖學(xué)結(jié)構(gòu)及管腔內(nèi)情況，制定手術(shù)方案?？刂苹A(chǔ)病，術(shù)前3 d予以拜阿司匹靈100 mg/d和波利維75 mg/d口服，術(shù)前6 h禁食水。

3.手術(shù)方案制定：（1）制定手術(shù)入路：術(shù)前完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成4D DICOM透視虛擬影像，在虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）眼鏡下根據(jù)血管結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的靶點，在管腔內(nèi)模擬到達狹窄段血管處，觀察路圖中血管解剖結(jié)構(gòu)情況，指導(dǎo)微導(dǎo)絲，微導(dǎo)管的塑形及支架導(dǎo)絲的到位[4]。（2）判斷狹窄部位的狹窄程度：通過4D DICOM VR技術(shù)處理影像學(xué)數(shù)據(jù)形成的虛擬影像建立主動脈弓及弓上血管的模型，在術(shù)者通過佩戴立體顯示眼鏡觀察監(jiān)視器反射鏡內(nèi)的模型三維虛擬圖像，雙手持傳感器手柄在VR空間對圖像進行操作，測量狹窄部位管腔的直徑D1，將管腔直徑D與實際直徑D1進行比較，D1/D×100%計算出狹窄處的狹窄程度。同時，可以將4D DICOM透視虛擬技術(shù)中的4D血管內(nèi)窺影像通過立體顯示眼鏡直接進行觀察，判斷狹窄管腔內(nèi)的情況，更好的評估狹窄處血管情況[5]。通過血管內(nèi)窺影像對血管狹窄處內(nèi)徑具體測量，狹窄處斑塊近端與臨近血管成角測量，記為a；斑塊遠(yuǎn)端與臨近血管成角測量，記為b，微導(dǎo)絲微導(dǎo)管頭端根據(jù)角度a和b成角塑形，有利于其通過斑塊處。

4.手術(shù)過程：術(shù)前3 d予以拜阿司匹靈100 mg/d和波利維75 mg/d口服。術(shù)中采用靜脈復(fù)合麻醉方式，然后取右側(cè)股動脈seldinger法穿刺成功，植入8F動脈短鞘，根據(jù)4D DICOM影像確定的路圖，在導(dǎo)絲引導(dǎo)下，將導(dǎo)引導(dǎo)管置于頸內(nèi)動脈起始部狹窄處下方約4～5 cm處，造影再次確認(rèn)血管狹窄位置。給予全身肝素化，使用根據(jù)虛擬影像模型選擇的微導(dǎo)絲將5.0 spider保護傘置于頸內(nèi)動脈巖骨段并釋放。通過微導(dǎo)絲將已選好的擴張球囊置于頸內(nèi)動脈狹窄開口處，加壓擴張狹窄段，造影見動脈狹窄緩解，植入選好大小的EV3支架于動脈狹窄處。植入后再次造影，觀察支架植入后狹窄緩解程度。術(shù)畢，應(yīng)用血管縫合器縫合右側(cè)股動脈。

5.術(shù)后處理：術(shù)后給予血壓、血氧飽和度、心電監(jiān)護72 h；給予補液治療；觀察神經(jīng)系統(tǒng)癥狀及體征；給予繼續(xù)口服拜阿司匹靈100 mg/d，終身服用；波立維75 mg/d，至少服用6個月。

四、術(shù)后隨訪

2組患者術(shù)后3個月復(fù)查造影，觀察患者的預(yù)后。術(shù)后1年隨訪，行頭頸血管CTA，將其影像轉(zhuǎn)化為4D虛擬影像，觀察支架放置管腔內(nèi)的情況及是否有新生內(nèi)膜，判斷支架內(nèi)再狹窄的可能性，精確地判斷預(yù)后。

五、統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS20.0軟件進行統(tǒng)計分析，年齡以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用 t檢驗；性別、療效、并發(fā)癥以率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

一、一般臨床資料

本組患者共計40例，均經(jīng)血管造影證實責(zé)任血管為頸內(nèi)動脈起始部，且狹窄明顯，狹窄處都有較硬的斑塊形成，狹窄程度均在70%～90%。A組患者20例，運用4D DICOM透視虛擬技術(shù)輔助治療，其中男性 12例，女性 8例，年齡 45～80歲，平均（57.5±2.7）歲；B組患者20例，運使用傳統(tǒng)方法介入治療，其中男性11例，女性9例，年齡在45～80歲，平均（58.0±3.6）歲。2組患者一般資料比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性（表 1）。

表1 2組患者發(fā)病情況資料比較

二、影像學(xué)檢查結(jié)果

A組患者術(shù)前運用4D DICOM VR技術(shù)合成VR影像提示20例患者有不同程度的頸內(nèi)動脈起始部狹窄，內(nèi)窺成像測量發(fā)現(xiàn)均為頸內(nèi)動脈起始部狹窄，狹窄程度為70%～90%，且均為較大的潰瘍性斑塊。B組患者術(shù)前運用CTA成像提示頸內(nèi)動脈起始部中重度狹窄。2組患者都進一步接受DSA檢查并證實確實存在相應(yīng)狹窄程度。所有患者均行主動脈弓，雙側(cè)鎖骨下動脈，椎動脈及顱內(nèi)血管造影，均未有明顯狹窄。

三、術(shù)后療效比較

A組的手術(shù)時間少于B組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。A組導(dǎo)引導(dǎo)管到達狹窄處血管的一次成功率為100%，B組相對略低；2組患者術(shù)后均未出現(xiàn)血管相關(guān)并發(fā)癥。詳細(xì)信息見表2。

表2 2組患者治療效果比較

四、術(shù)后隨訪結(jié)果

2組患者術(shù)后3個月復(fù)查造影狹窄均完全緩解，無動脈夾層、血管閉塞等術(shù)中并發(fā)癥。復(fù)查支架位置良好，血流通暢，殘余狹窄率＜20%。術(shù)后進行詳細(xì)的神經(jīng)系統(tǒng)體征檢查無明顯并發(fā)癥發(fā)生，患者一般狀態(tài)良好，無明顯TIA、供血不足及眩暈癥狀的再發(fā)生。術(shù)后隨訪1年，行頭頸血管CTA，將其影像轉(zhuǎn)化為4D虛擬影像。40例患者復(fù)查后均無再狹窄發(fā)生且支架植入情況良好。

討 論

VR技術(shù)，又稱虛擬實境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，為使用者提供關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模板，讓使用者如同身臨其境一般。使用者進行位置移動時，電腦可以立即進行復(fù)雜的運算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場感[6,7]。在神經(jīng)外科領(lǐng)域，神經(jīng)導(dǎo)航、術(shù)中影像和電生理監(jiān)護為常規(guī)手段，內(nèi)鏡手術(shù)、機器人系統(tǒng)等新技術(shù)在國內(nèi)外均有臨床應(yīng)用。VR結(jié)合上述技術(shù)，可提高手術(shù)精準(zhǔn)度及療效。當(dāng)前VR系統(tǒng)可整合MR以及MRA、磁共振靜脈造影、DTI等信息，使操作者完全沉浸在虛擬環(huán)境中，進行有觸覺和視覺互動的操作，這已基本達到神經(jīng)外科虛擬仿真器的要求。VR系統(tǒng)整合了立體視覺、力反饋、頭手追蹤系統(tǒng)和立體音響，應(yīng)用界面可顯示圖形、力反饋、三維聲響反饋。已有報道稱腦血管吻合VR系統(tǒng)H1帶有非常友好的生物力學(xué)感受交互界面，可逼真地模擬針穿破血管的突破感[8,9]。4D DICO MVR技術(shù)是在VR技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步將多模式影像資料進行融合，構(gòu)建各解剖的虛擬模型，清晰、準(zhǔn)確、立體、直觀地還原手術(shù)相關(guān)的解剖信息，更能在術(shù)前模擬手術(shù)過程，可提高手術(shù)的安全性[10,11]。而4D DICOM透視虛擬技術(shù)是在VR技術(shù)的基礎(chǔ)上更加立體，360度全方位的VR技術(shù)，通過透視技術(shù)可以加減鄰近組織的影像，對手術(shù)預(yù)后評估有著重要價值[12,13]。

頸內(nèi)動脈起始部狹窄所導(dǎo)致的缺血性腦卒中，治療方法有內(nèi)科保守治療、頸內(nèi)動脈支架植入（carotid artery stenting，CAS） 及頸動脈內(nèi)膜剝脫術(shù)（carotid endarterectomy，CEA）等。CEA 因創(chuàng)傷相對較大，手術(shù)具有一定的難度。目前國內(nèi)傳統(tǒng)方法更傾向于CAS[14,15]。既往對于頸內(nèi)動脈起始部重度狹窄的采用CAS治療多是通過DSA邊檢查邊制定手術(shù)治療方案，對于狹窄程度的評估多是依靠術(shù)前CTA、MRA等檢查呈現(xiàn)的二維影像進行數(shù)據(jù)測量評估，有時會因為X線照射的角度不同和信號干擾等使得數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致對斑塊位置、大小及狹窄程度的評估有偏差，有時會導(dǎo)致導(dǎo)引導(dǎo)管選擇不當(dāng)，無法上行至病變處，有時會因為斑塊較大、形態(tài)怪異，無法繼續(xù)介入治療，導(dǎo)致手術(shù)失敗。術(shù)前應(yīng)用4D DICOM VR與交互技術(shù)建立虛擬模型，可準(zhǔn)確地呈現(xiàn)主動脈弓和弓上各血管的開口以及該局域的骨性結(jié)構(gòu)標(biāo)志。既往介入治療中血管內(nèi)入路路圖是通過不斷造影確定的，無法在治療前就明確，往往會增加手術(shù)時間及操作難度，術(shù)中血管痙攣等并發(fā)癥出現(xiàn)的可能性也會增加。根據(jù)4D DICOM透視虛擬技術(shù)中的4D血管內(nèi)窺影像測量血管狹窄處的內(nèi)徑大小及狹窄處斑塊的位置、大小、形狀及角度，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對導(dǎo)絲頭端進行塑形。同時模擬介入治療中血管內(nèi)路圖，選擇合適的入路及導(dǎo)引導(dǎo)管。術(shù)后3個月可以復(fù)查CTA，再次運用真實維度臨床虛擬成像和交互技術(shù)的血管內(nèi)鏡技術(shù)觀察支架的植入情況及周圍有無血栓形成，評價預(yù)后效果及治療。

運用4D DICOM透視虛擬技術(shù)輔助頸內(nèi)動脈起始處重度狹窄支架植入治療，可以使手術(shù)路徑明了，為導(dǎo)絲導(dǎo)管以及保護傘進入提供清晰、準(zhǔn)確的路徑指引?？梢允故中g(shù)更快捷，同時提高了手術(shù)的安全性，減少了手術(shù)時間。接受4D DICOM透視虛擬技術(shù)輔助治療的20例患者均成功完成支架植入手術(shù)，與既往不應(yīng)用此技術(shù)的同類手術(shù)相比，提高了手術(shù)成功率。目前應(yīng)用4D DICOM透視虛擬技術(shù)時間尚短，手術(shù)例數(shù)少，是否存在統(tǒng)計學(xué)差異仍需進一步觀察。預(yù)計未來4D透視VR技術(shù)可以應(yīng)用輔助更多的神經(jīng)介入手術(shù)中。