增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)輔助在乙狀竇后入路開顱手術(shù)中的應(yīng)用效果▲

曾祥博 葉遠良 李 連 朱 達 李 傲 龍 浪

(廣西柳州市人民醫(yī)院神經(jīng)外科，柳州市 545006，電子郵箱：zengxiangbo203@163.com)

乙狀竇后入路是神經(jīng)外科常用的手術(shù)入路之一，該手術(shù)入路需要暴露橫竇的下緣及乙狀竇的后外側(cè)緣，臨床上多采用顱骨表面解剖學(xué)標志來確定關(guān)鍵孔(橫竇下緣與乙狀竇后緣交界處)，在顱骨外表面指引開顱，常用的解剖學(xué)標記有星點、上項線、二腹肌溝等[1-3]。但星點與橫竇-乙狀竇移行處的位置關(guān)系存在很大的解剖變異，有研究發(fā)現(xiàn)，使用CT顱骨成像技術(shù)可以精確定位橫竇-乙狀竇移行處，盡可能做到個體化治療，減少不必要的損傷[4-5]。本研究探討增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)輔助在乙狀竇后入路開顱手術(shù)中的應(yīng)用效果。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2019年1～7月期間在我院行增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)輔助下經(jīng)枕下乙狀竇后入路手術(shù)治療的40例患者的臨床資料。納入標準：(1)所有患者術(shù)前均行3D-CT或者3D-CT血管造影檢查；(2)符合經(jīng)枕下乙狀竇后入路手術(shù)治療指征，包括小腦腦橋角區(qū)和巖骨斜坡區(qū)病變(如神經(jīng)鞘瘤、腦膜瘤、表皮樣囊腫、室管膜瘤等)、三叉神經(jīng)痛和面肌痙攣等；(3)后顱窩骨質(zhì)3D重建后枕乳縫、星點、二腹肌溝顯影清晰可見。排除標準：術(shù)前未進行頭顱CT檢查或者頭顱CT顱骨重建后枕乳縫、星點、二腹肌溝顯影不明顯患者，有手術(shù)禁忌證者。其中男性21 例，女性19例，年齡28～75(47.5±13.7)歲；疾病類型包括：聽神經(jīng)瘤20例、面肌痙攣12例、腦膜瘤8例；23例行頭顱CT檢查，17例行頭顱CT血管造影檢查。

1.2 方法

1.2.1 顱骨三維重建：所有患者術(shù)前均完善顱骨1 mm薄層CT掃描，采用飛利浦Brilliance 64層螺旋CT進行檢查，掃描參數(shù)：1.0 mm/層，0.5 mm/層間距，電壓120 kv 自動調(diào)節(jié)，電流240 mh，旋轉(zhuǎn)時間0.33 s/rot，螺距1.0。CT血管造影檢查：患者經(jīng)肘前靜脈注入45 mL非離子型造影劑碘普羅胺注射液370 mgI/mL，注射速率為5 mL/s，觸發(fā)閾值130 Hu，監(jiān)測掃描延遲時間12 s，跟注生理鹽水量30 mL，速率5 mL/s。告知患者檢查時需要靜脈使用的造影劑和檢查時間、過程，檢查過程中確?；颊哳^頸部在平掃及增強掃描時位置不變，以避免減影偏差。掃描范圍從頸 1椎體水平到顱頂水平，掃描方向自顱底向顱頂掃描。在影像學(xué)工作站通過顱骨容積重建系統(tǒng)(Volume系統(tǒng))生成患者的顱骨三維圖像并進行視圖操作，在Volume界面的基本裁剪選擇自由裁剪，去除健側(cè)顱骨及患側(cè)顱骨的部分頂部，從顱骨內(nèi)側(cè)面可更清楚地觀察橫竇及乙狀竇壓跡(圖1A)，使用自由裁剪剪除橫竇及乙狀竇溝的壓跡骨質(zhì)(圖1B)；再通過Volume界面中的自由旋轉(zhuǎn)工具，旋轉(zhuǎn)成手術(shù)工作角度的顱骨CT三維圖像(圖1C)，即可清晰觀察到顱骨表面標志、橫竇溝與乙狀竇溝的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，選擇與手術(shù)視角一致的顱骨外表面進行三維重建圖像，保存圖片數(shù)據(jù)并上傳到手機(或者直接使用手機拍照保存圖片)，以備術(shù)中使用。

1.2.2 增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)：新浪神經(jīng)外科助手是一個用Java代碼編寫的Android應(yīng)用程序[6]，可將患者的顱骨CT三維重建圖像呈現(xiàn)半透明化狀態(tài)(透明度可調(diào)節(jié))，并疊加在手機攝像頭的取景畫面之上，術(shù)中由助手協(xié)助移動手機位置，將影像學(xué)圖像與患者實際顱骨完全匹配(圖1D)，主要匹配信息為枕乳縫、二腹肌溝、星點，即實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)相融合，在虛擬圖片引導(dǎo)下術(shù)者使用無菌標志筆在顱骨表面畫出“橫竇-乙狀竇”在顱骨表面位置，標志出橫竇-乙狀竇(圖1E)，即可精準定位橫竇-乙狀竇拐角處的關(guān)鍵孔。

1.2.3 手術(shù)操作：患者均采用氣管插管全身麻醉，取健側(cè)臥位(顱內(nèi)橋小腦角病變的對側(cè)臥位)，常規(guī)消毒鋪巾。切口設(shè)計：首先標記患者二腹肌溝，沿發(fā)跡內(nèi)側(cè)約1 cm標記6.5 cm左右直切口，使用2%利多卡因20 mL+腎上腺素0.5 mg+生理鹽水50 mL局麻浸潤麻醉皮內(nèi)及帽狀腱膜層，以二腹肌溝標記點水平為切口中點，依次切開皮膚，分離皮下組織，乳突牽開器牽開枕部肌群，直至暴露顱骨表面，術(shù)中需注意要清晰顯露骨縫、二腹肌溝及星點等解剖學(xué)標志，便于手機軟件定位。由助手打開手機增強現(xiàn)實應(yīng)用程序APP，選擇術(shù)前已導(dǎo)入的患者顱骨CT三維重建圖像，以顱骨的二腹肌溝、骨縫、星點等為匹配標記，調(diào)整手機位置使顱骨 CT 三維重建圖像(虛圖)與實際顱骨(實體)的解剖標記完全重疊(圖1D)。術(shù)者再根據(jù)重合后的模擬“橫竇-乙狀竇”位置，使用無菌標志筆在實際顱骨表面畫出“橫竇-乙狀竇”顱骨表面投影(圖1E)，即可定位橫竇-乙狀竇拐角處的關(guān)鍵孔，鉆好關(guān)鍵孔后可顯露橫竇-乙狀竇拐角處(圖1F)，設(shè)計骨窗大小為(2.5±0.5)cm2，再使用銑刀或者咬骨鉗沿著“橫竇-乙狀竇”顱骨表面投影游離適宜骨瓣，暴露橫竇-乙狀竇拐角處硬膜，完成骨窗開顱操作。骨蠟封閉乳突氣房及骨窗緣板障出血，弧形切開硬膜，釋放腦脊液，向后下方牽拉小腦，暴露術(shù)區(qū)。顱內(nèi)操作完成后嚴密縫合硬膜，于硬膜表面填壓薄層吸收性明膠海綿后還納骨瓣，使用2～3枚顱骨連接片固定骨瓣，逐層縫合肌肉、皮下組織及皮膚，無須放置引流管。

圖1 增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)輔助乙狀竇后入路開顱手術(shù)

1.3 觀察指標 頭皮切口長度、關(guān)鍵孔與橫竇乙狀竇位置關(guān)系、骨窗與靜脈竇位置關(guān)系、骨窗大小、完成骨窗開顱時間、開顱出血量、關(guān)鍵孔與橫竇及乙狀竇的距離。其中，頭皮切口長度的測量：術(shù)前設(shè)計切口并使用尺子測量切口長度；關(guān)建孔與橫竇乙狀竇位置關(guān)系的判定：術(shù)中使用無菌尺子測量關(guān)鍵孔至橫竇乙狀竇夾角的距離；骨窗與靜脈竇位置關(guān)系的判定：術(shù)中使用無菌尺子測量骨窗緣至靜脈竇的最短距離；骨窗大小的判定：術(shù)中使用無菌尺子測量骨窗的長和寬，然后將兩者并相乘；開顱出血量=吸引瓶中的血水-術(shù)中沖洗用的生理鹽水；關(guān)建孔與橫竇及乙狀竇的距離的測量：術(shù)中使用無菌尺子測量從關(guān)鍵孔至橫竇及乙狀竇的最短距離。

2 結(jié) 果

40例患者均順利完成手術(shù)。采用增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)暴露關(guān)鍵孔與靜脈竇位置的關(guān)系：完全暴露拐角35例(87.5%)，單純暴露橫竇3例(7.5%)，單純暴露乙狀竇2例(5.0%)，無暴露靜脈竇0例。骨窗與靜脈竇位置關(guān)系：一次性銑除骨瓣不需要再咬除骨質(zhì)(完全暴露到橫竇及乙狀竇邊緣)30例(75.0%)；單純暴露橫竇邊緣6例(15.0%)，需向前外側(cè)咬除(5.0±0.5)mm骨質(zhì)后即可暴露；單純暴露乙狀竇邊緣4例(10.0%)，需向上內(nèi)側(cè)咬除(5.0±0.5)mm骨質(zhì)后即可暴露；無暴露靜脈竇0例。關(guān)鍵孔距離橫竇最短距離(0.5±0.3)cm，關(guān)鍵孔距離乙狀竇最短距離(0.6±0.3)cm；頭皮直線切口長(6.0±0.5)cm，骨窗大小(2.5±0.5)cm2，從切皮到骨窗完成時間(15.0±0.5)min，完成骨窗開顱出血(25.0±5.0)mL，無一例發(fā)生靜脈竇破裂出血。

3 討 論

乙狀竇后入路是神經(jīng)外科手術(shù)常用的入路之一，經(jīng)此入路可以處理橋小腦角區(qū)病變及責(zé)任血管的分離。早在1894年，國外學(xué)者就首次成功經(jīng)枕下入路進入顱后窩外側(cè)和橋小腦角區(qū)，切除附著于巖骨后面的腦膜纖維肉瘤，但是術(shù)后遺留有三叉神經(jīng)和面神經(jīng)損傷；1905年，Harvey教授和Charles教授經(jīng)小腦半球的雙側(cè)入路，即通過切除部分小腦外側(cè)組織，暴露一側(cè)顱后窩，達到切除橋小腦角區(qū)病變的目的；1917年，Walter教授提出經(jīng)單側(cè)枕下開顱，進行橋小腦角區(qū)腫瘤瘤內(nèi)減壓，然后全切除神經(jīng)鞘瘤的瘤壁；隨后Perneczky等[7]報告了關(guān)于經(jīng)枕下外側(cè)入路切除聽神經(jīng)瘤的研究。近年來，常規(guī)開顱經(jīng)枕下乙狀竇后入路顯微切除橋小腦角區(qū)腫瘤的手術(shù)方式已經(jīng)成熟，隨著神經(jīng)內(nèi)窺鏡、神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)及神經(jīng)電生理監(jiān)測等技術(shù)的發(fā)展，以往的常規(guī)粗放式開顱逐漸向精準化開顱轉(zhuǎn)變，要求做到骨窗小型化、損傷最小化、正常組織保護最大化[8]。在乙狀竇后入路開顱過程中，為了更好地暴露橋小腦角區(qū)病變及提供更大的操作空間，需要充分顯露橫竇下緣及乙狀竇的內(nèi)側(cè)緣，設(shè)計更精確的骨窗及簡便的開顱方式，減少靜脈竇的損傷及骨瓣解剖復(fù)位，因此，手術(shù)入路不正確的定位可造成橫竇或乙狀竇損傷，導(dǎo)致嚴重的靜脈出血[9-10]。手術(shù)入路應(yīng)根據(jù)術(shù)前計劃和患者個性化解剖結(jié)構(gòu)進行精確定位，早期研究表明，通過體表標志入外耳道上棘、乳突尖和枕外窿突等,可對橫竇、乙狀竇邊界進行體表定位,最大限度地避免損傷靜脈竇[11-14],但是通過臨床的不斷實踐，我們發(fā)現(xiàn)通過測量體表標志點對深部結(jié)構(gòu)進行精確定位較為困難[15]；隨后有學(xué)者提出顱骨標志定位，利用星點-頂乳縫關(guān)系定位乙狀竇位置[16]；而現(xiàn)階段使用較多的定位方法為關(guān)鍵孔定位法，即二腹肌溝頂點垂線上方12 mm定位鉆孔點來指導(dǎo)骨瓣開顱[3],但這些定位方法很難做到個體化的精準定位。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)成為當(dāng)下最熱門的交互技術(shù)之一，其理念是在實時媒體中盡可能地融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以此來增強顯示用戶周圍的世界，用戶不僅可以感受到真實的場景，也可以感受到系統(tǒng)生成的各種虛擬信息，該項技術(shù)易于操控且對使用環(huán)境沒有太多要求，在游戲娛樂、醫(yī)療、軍事、古跡復(fù)原、工業(yè)、電視、旅游、建設(shè)、互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)等領(lǐng)域存在著廣泛的應(yīng)用前景[17-19]。本研究中，所有患者術(shù)前完善頭顱3D-CT或3D-CT血管造影后進行三維顱骨重建，可以清晰地顯示橫竇-乙狀竇壓跡；然后使用系統(tǒng)自動的顱骨減除功能減除橫竇及乙狀竇溝的骨質(zhì)，再通過Volume界面中的自由旋轉(zhuǎn)工具，旋轉(zhuǎn)成手術(shù)工作角度的顱骨 CT 三維圖像，即顱骨表面可清晰地顯示橫竇溝與乙狀竇溝的走形(被減除的骨質(zhì))；截圖保存圖片，把保存好的圖片數(shù)據(jù)發(fā)送到手機中，打開手機的增強現(xiàn)實APP，將影像學(xué)圖像與實際顱骨完全匹配后，在虛擬圖片引導(dǎo)下在顱骨表面畫出橫竇及乙狀竇；根據(jù)橫竇及乙狀竇位置可準確地設(shè)計出關(guān)鍵孔及骨窗位置，實現(xiàn)個體化精準定位，從而最大限度地降低靜脈竇損傷的風(fēng)險并提高去除骨瓣的精確度，減少開骨瓣的時間。本研究中40例患者的關(guān)鍵孔與靜脈竇位置關(guān)系：完全暴露拐角35例(87.5%)，單純暴露橫竇3例(7.5%)，單純暴露乙狀竇2例(5.0%)，無暴露靜脈竇0例；骨窗與靜脈竇位置關(guān)系：一次性銑除骨瓣不需要再咬除骨質(zhì)(完全暴露到橫竇及乙狀竇邊緣)30例(75.0%)，單純暴露橫竇邊緣6例(15.0%)，單純暴露乙狀竇邊緣4例(10.0%)，無暴露靜脈竇0例；關(guān)鍵孔與橫竇的最短距離(0.5±0.3)cm，關(guān)鍵孔與乙狀竇的最短距離(0.6±0.3)cm；頭皮直線切口長(6.0±0.5)cm，骨窗大小(2.5±0.5)cm2，從切皮到骨窗完成時間(15.0±0.5)min，完成骨窗開顱出血(25.0±5.0)mL，無一例發(fā)生靜脈竇破裂出血。增強現(xiàn)實技術(shù)開顱手術(shù)與傳統(tǒng)定位技術(shù)開顱手術(shù)不同，由于星點與橫竇乙狀竇移行處的位置關(guān)系存在很大的解剖變異[4-5]，導(dǎo)致使用傳統(tǒng)定位技術(shù)確定的關(guān)鍵孔、橫竇、乙狀竇位置與實際位置存在一定偏離，術(shù)中容易損傷靜脈竇及骨窗位置不佳。本研究采用的增強現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)個體化圖像定位，結(jié)果提示，關(guān)鍵孔位置與橫竇、乙狀竇移行處吻合，去除骨窗的位置比較理想，并且無靜脈竇損傷，從而避免大出血，實現(xiàn)了個體化、精確化定位技術(shù)開顱手術(shù)。

綜上所述，采用增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)輔助乙狀竇后入路開顱手術(shù)，可以實現(xiàn)個體化、精確化定位關(guān)鍵孔及橫竇乙狀竇位置，設(shè)計更適宜的骨窗和游離骨瓣，避免不必要的暴露和損傷。但是使用手機增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)在臨床實踐中仍存在許多問題，如術(shù)前取圖的角度與術(shù)中工作角度存在一定的偏移，可導(dǎo)致定位存在一定的偏差；虛擬圖片與現(xiàn)實場景匹配的精準度存在一定主觀性，不能自行反饋與校正。相信隨著科技的不斷發(fā)展，增強現(xiàn)實虛實融合技術(shù)在神經(jīng)外科領(lǐng)域的應(yīng)用會具有更廣闊的前景，可為神經(jīng)外科醫(yī)生提供一種新的、更精確的術(shù)前計劃及術(shù)中導(dǎo)航工具。