3D Slicer三維重建影像在微血管減壓術(shù)治療原發(fā)性三叉神經(jīng)痛中的應(yīng)用

師忠杰 高 鑫 范超凡 劉希堯 肖德勇 譚國偉 王占祥

原發(fā)性三叉神經(jīng)痛（primary trigeminal neuralgia，PTN）是一種以三叉神經(jīng)分布區(qū)短暫性、反復(fù)性疼痛為特征的疾病。周圍學(xué)說認(rèn)為三叉神經(jīng)進(jìn)出腦干區(qū)（root entry zone，REZ）受血管壓迫是主要原因，將壓迫神經(jīng)的血管稱為責(zé)任血管[1，2]。目前，微血管減壓術(shù)（microvascular decompression，MVD）為PTN首選手術(shù)方式[3～6]。MVD是功能性手術(shù)，術(shù)中不能損傷正常血管，因此，術(shù)前準(zhǔn)確評估責(zé)任血管以及神經(jīng)與血管的解剖關(guān)系尤為重要[7]。本文探討基于磁共振3D-TOF-MRA 及3D-FIESTA 序列的3D Slicer 三維影像重建在MVD治療PTN中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2019年1月至2020年10月MVD治療的且術(shù)前影像資料完整的PTN共58例，其中男23 例，女35 例；年齡23～76 歲，平均（51.8±15.6）歲；疼痛位于左側(cè)23例，右側(cè)35例。

1.2 影像處理 術(shù)前均行3.0 T顱腦3D-TOF-MRA及3D-FIESTA 掃描。影像重建分別由2 名對3D Slicer熟練的神經(jīng)外科主治醫(yī)師獨(dú)立完成，并且他們對病人疼痛部位不知情。將3D-TOF-MRA 及3D-FIESTA原始數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入3D Slicer軟件，首先選擇General Registration模塊，以3D-FIESTA作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，完成3D-TOF-MRA及3D-FIESTA空間坐標(biāo)配準(zhǔn)。然后，選擇3D-TOF-MRA序列進(jìn)行動(dòng)脈血管分離和重建，選擇3D-FIESTA 序列進(jìn)行腦干、神經(jīng)和部分靜脈的分離和重建，并使用不同顏色進(jìn)行標(biāo)記。重建完成以后，將來自兩種序列的模型同時(shí)在三維窗口進(jìn)行展示，并將模型以STL格式導(dǎo)出，以備在其它設(shè)備觀察。

1.3 神經(jīng)和血管的關(guān)系評估 由2名未參與手術(shù)的神經(jīng)外科主任醫(yī)師，分別對重建完成的三維模型進(jìn)行評估，判斷責(zé)任血管及神經(jīng)受壓程度。參照Sindou等[7]報(bào)道，將責(zé)任血管對神經(jīng)的壓迫程度分為四個(gè)等級：0 級，神經(jīng)血管無接觸；1 級，神經(jīng)血管單純接觸無壓迫；2 級，神經(jīng)受壓移位；3 級，神經(jīng)可見壓痕。1～3作為陽性，0級為陰性。

1.4 手術(shù)方法 選擇乙狀竇后入路[8]，術(shù)中予以神經(jīng)電生理監(jiān)測。由主刀醫(yī)師根據(jù)術(shù)中所見判斷責(zé)任血管、神經(jīng)受壓程度，并在手術(shù)記錄中詳細(xì)記載。由另一位神經(jīng)外科主任醫(yī)師通過回看手術(shù)視頻進(jìn)一步確認(rèn)手術(shù)記錄描述的準(zhǔn)確性，對于有歧義的手術(shù)記錄，由術(shù)者和評估者進(jìn)行商討直至結(jié)果一致。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0軟件分析；采用Kappa 值分析一致性，分為幾乎完全一致（≥0.80），高度一致性（0.61～0.80），中等一致性（0.41～0.60），一般一致性（0.21～0.40），極低一致性（0～0.20）。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析術(shù)前影像評估神經(jīng)受壓的效果；以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3D-TOF-MRA 和3D-FIESTA 判斷責(zé)任血管的效果3D-TOF-MRA和3D-FIESTA判斷責(zé)任血管的準(zhǔn)確率分別為77.59%（45/58），81.03%（47/58），與術(shù)中發(fā)現(xiàn)的一致性Kappa 值分別為0.753（P＜0.05）、0.762（P＜0.05）。

2.2 三維重建影像評估責(zé)任血管的效果 單個(gè)病人影像三維重建時(shí)間10～22 min，平均15 min。兩位主治醫(yī)師的影像重建結(jié)果疊加在同一視窗觀察，REZ區(qū)完全重疊（圖1），結(jié)果一致。與術(shù)中所見對比，2例影像重建判定為小腦前下動(dòng)脈，術(shù)中證實(shí)為小腦上動(dòng)脈；1例影像重建判定為小腦上動(dòng)脈，術(shù)中證實(shí)為小腦前下動(dòng)脈；1例影像重建判定為小腦上動(dòng)脈，術(shù)中證實(shí)為靜脈。三維重建影像判斷責(zé)任血管的準(zhǔn)確率為93.10%（54/58），與術(shù)中發(fā)現(xiàn)的一致性Kappa值為0.882（P＜0.05）。三維重建影像判斷責(zé)任血管的準(zhǔn)確率明顯優(yōu)于3D-TOF-MRA和3D-FIESTA（P＜0.05）。

圖1 3D Slicer三維重建影像顯示神經(jīng)與血管的關(guān)系

2.3 三維重建影像評估神經(jīng)受壓情況49 例初次評估取得一致結(jié)果；9例初次評估意見不一致，影像數(shù)據(jù)進(jìn)行3D 體渲染（Volume Rendering）后，再次評估和商討一致，其中5例為1級，4例為2級。15例術(shù)前評估與術(shù)中不一致（表1）。ROC 曲線分析顯示，術(shù)前影像評估神經(jīng)受壓的曲線下面積為0.94（P＜0.05）。

表1 三維重建影像術(shù)前評估神經(jīng)受壓情況（例）

2.4 治療效果 術(shù)后47例疼痛緩解，總有效率為81%（47/58）；11 例癥狀未見明顯改善，但無加重。術(shù)后未出現(xiàn)腦脊液漏、顱內(nèi)血腫等嚴(yán)重并發(fā)癥，2例出現(xiàn)口周皰疹，保守治療恢復(fù)正常。出院后隨訪3～6 個(gè)月，11例無改善病人中，2例出院1個(gè)月有改善，9例無改善、無加重；其余47例無復(fù)發(fā)。

3 討論

MVD治療PTN時(shí)，明確責(zé)任血管是手術(shù)成功的關(guān)鍵。與常規(guī)二維影像相比，三維重建影像可使病變區(qū)域立體化，從而直觀地顯示更多解剖細(xì)節(jié)[9]。3D Slicer是一款用于醫(yī)學(xué)圖像圖像處理和三維可視化的開源軟件，具有強(qiáng)大的建模、影像配準(zhǔn)、手術(shù)模擬等功能[10]。近年來，MRI的成像分辨率不斷提高，使顱神經(jīng)疾病的診斷準(zhǔn)確率明顯提高。目前，三維磁共振成像技術(shù)已成為顱神經(jīng)成像的常用方法，對于判定神經(jīng)與血管的關(guān)系，常用的3D-TOF-MRA和3D-CE-MRA 序列，可使血管呈高信號，顱神經(jīng)呈等信號，形成鮮明對比，而且對靜脈叢成像更具特異性，能極大地強(qiáng)化靜脈叢的信號；3D-SPACE 和3DFIESTA 序列可以很好地區(qū)分腦池段顱神經(jīng)和腦脊液。盡管如此，目前并沒有任何一種序列可以同時(shí)很好地區(qū)分血管和神經(jīng)[11]。

3D-FIESTA 序列檢查，神經(jīng)和血管顯示為低信號，腦脊液顯示為高信號，單獨(dú)依靠3D-FIESTA 可以區(qū)分神經(jīng)、血管與腦脊液，但是并不能很好地評估神經(jīng)與血管的關(guān)系[12]。3D-TOF-MRA序列檢查則可以很好地區(qū)分血管[13]。利用3D Slicer 將3D-TOFMRA及3D-FIESTA進(jìn)行三維重建，可以很好地區(qū)分血管和神經(jīng)，單個(gè)病例影像重建的平均時(shí)間為15 min，這說明該軟件影像處理效率很高，也不需要額外成本。本文58例中，2例責(zé)任血管為靜脈，術(shù)前重建影像僅識別出1例，另有1例被誤認(rèn)為動(dòng)脈，因此，3.0 T MRI 三維重建影像依然面臨的挑戰(zhàn)是小靜脈的顯示問題[12]。另外，顱內(nèi)段血管走形彎曲，血流方式常為湍流或復(fù)雜血流，可能出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失相位現(xiàn)象，引起信號丟失，出現(xiàn)假陽性。CE-MRA 影像可以顯示動(dòng)脈和大直徑的靜脈[14]，但是對于一些較為復(fù)雜的小靜脈等，依然需要其他成像檢查，比如7.0 T MRI，但是這項(xiàng)檢測目前僅部分機(jī)構(gòu)開展，傾向于研究，尚未得到廣泛應(yīng)用。

本文結(jié)果顯示三維重建影像識別責(zé)任血管的準(zhǔn)確率，較單一序列影像評估準(zhǔn)確率高。另外，三維重建影像評估神經(jīng)受壓程度，與術(shù)中所見具有很好一致性。術(shù)前三維重建影像與手術(shù)視頻進(jìn)行對比，大部分情況下，模擬結(jié)果相吻合。但是隨著手術(shù)進(jìn)行，當(dāng)再次對比時(shí)，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與術(shù)中結(jié)果并不完全匹配，原因可能是術(shù)中腦脊液釋放、蛛網(wǎng)膜被剝離、局部組織被牽拉，造成解剖結(jié)構(gòu)的移位[4]。

三維重建影像相比3D-TOF-MRA 和3DFIESTA的優(yōu)勢是顯而易見的：①三維重建影像可以任意調(diào)整角度，準(zhǔn)確模擬手術(shù)入路，減少術(shù)中過多的牽拉；②術(shù)前談話時(shí)，三維重建影像可以提高醫(yī)患之間的溝通效果；③對于復(fù)雜的神經(jīng)血管關(guān)系，即使高年資醫(yī)師單純依靠二維影像也很難想象出神經(jīng)血管的真實(shí)空間位置關(guān)系，而三維重建影像則非常直觀；④可隨時(shí)加入其它的影像序列，比如可以加入顱腦CT薄層平掃序列，模擬骨窗位置等[15]。

綜上所述，在判斷PTN 的責(zé)任血管和神經(jīng)受壓程度時(shí)，3D Slicer 三維重建影像與術(shù)中發(fā)現(xiàn)具有高度一致性，評估方法簡單、快捷，不僅可以用于術(shù)前規(guī)劃，還可以用于醫(yī)學(xué)教學(xué)。