3D-Slicer 軟件輔助顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤診斷和手術(shù)1 例及文獻(xiàn)復(fù)習(xí)

呂文蝶，葉建鋒，萬 躍，何佳威

（1. 江漢大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，湖北 武漢 430056；2. 湖北省第三人民醫(yī)院，湖北 武漢 430033）

顱內(nèi)多發(fā)性動(dòng)脈瘤（multiple intracranial aneurysms，MIA）是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的動(dòng)脈瘤，MIA 約占顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的10% ～34%［1］。顱內(nèi)血栓性動(dòng)脈瘤是指瘤內(nèi)伴有原發(fā)性血栓形成的動(dòng)脈瘤，大（直徑＞15 mm）和巨型（直徑＞25 mm）動(dòng)脈瘤內(nèi)更容易形成血栓［2］。顱內(nèi)巨大動(dòng)脈瘤是指最大直徑超過2.5 cm 的動(dòng)脈瘤，約占顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的5%［3］，主要好發(fā)于頸內(nèi)動(dòng)脈海綿竇段、床突上段、大腦中動(dòng)脈分叉部、前交通動(dòng)脈復(fù)合體部和基底動(dòng)脈干及分叉部，由于其體積較大，瘤腔內(nèi)有血栓形成，瘤體不規(guī)則，重要穿支血管與動(dòng)脈瘤伴行或直接發(fā)自動(dòng)脈瘤等原因，治療復(fù)雜而困難，神經(jīng)功能障礙和病死率較高［4］?，F(xiàn)報(bào)道湖北省第三人民醫(yī)院神經(jīng)外科于2021 年3 月12日收治的1 例顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤及右側(cè)大腦中分叉部破裂動(dòng)脈瘤的患者，采用3D-Slicer 軟件進(jìn)行術(shù)前定位和手術(shù)入路規(guī)劃，術(shù)中見血栓性動(dòng)脈瘤、大腦中動(dòng)脈瘤、血腫的形態(tài)、位置、大小與術(shù)前建模相吻合。成功切除動(dòng)脈瘤和清除血腫，術(shù)中吲哚菁綠熒光造影顯示動(dòng)脈瘤夾閉完全，術(shù)后患者恢復(fù)良好。本研究通過對(duì)該患者的臨床資料進(jìn)行分析和總結(jié)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，探討顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤及右側(cè)大腦中分叉部動(dòng)脈瘤的臨床特征和手術(shù)治療方法。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

患者，女性，54 歲。因“突發(fā)劇烈頭痛伴嘔吐3 小時(shí)”于2021 年3 月12 日收入湖北省第三人民醫(yī)院神經(jīng)外科。既往有貧血病史（具體不詳）。體格檢查：神志昏睡，雙側(cè)瞳孔直徑約為3.0 mm，對(duì)光反射遲鈍。頸強(qiáng)3 橫指，四肢刺痛定位，GCS 評(píng)分（3 + 4 + 5）12 分，Hunt Hess 分級(jí)III 級(jí)。

1.2 輔助檢查

頭顱CTA 提示“右側(cè)額部見團(tuán)塊狀高低混雜密度灶，大小約3.5 cm × 3.1 cm，邊緣見分葉，周圍腦實(shí)質(zhì)內(nèi)見大片狀低密度影，血腫位于外側(cè)裂。右側(cè)額葉占位”（圖1A 和圖1B）；全腦血管造影術(shù)（DSA）提示“右側(cè)大腦中動(dòng)脈M1 段分叉部動(dòng)脈瘤，大小約3.0 mm × 5.0 mm、前交通動(dòng)脈瘤，大小約2.0 mm × 4.0 mm”（圖1C 和圖1D）。

圖1 頭顱CTA 和腦血管造影Fig.1 Computed tomography angiography of brain and digital subtraction angiography images

1.3 3D-Slicer 軟件手術(shù)方案設(shè)計(jì)

1.3.1 影像建模 將患者術(shù)前CTA 和DSA 的原始DICOM 格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D-Slicer 軟件（4.11.0），對(duì)CTA 及DSA 數(shù)據(jù)基于Slicer Elastix 擴(kuò)展模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，利用Volume Rendering模塊進(jìn)行頭顱及血管重建，用Threshold Effect 及Paint Effect 擴(kuò)展模塊工具對(duì)顱內(nèi)占位、動(dòng)脈瘤、血腫進(jìn)行染色建模，最后進(jìn)行融合顯示（圖2）。

圖2 術(shù)前通過3D-Slicer 軟件對(duì)動(dòng)脈瘤、顱內(nèi)占位、血腫進(jìn)行建模Fig.2 The imaging reconstruction of the aneurysm, hematoma，and frontal lobe space-occupying lesions was conducted by the three-dimension technology with 3D-Slicer software

1.3.2 手術(shù)路徑的規(guī)劃和設(shè)計(jì) 使用3D-Slicer 軟件的3D 視窗選擇合適的工作角度，利用sina手機(jī)軟件將動(dòng)脈瘤、顱內(nèi)占位及血腫模型位置投照于頭皮，根據(jù)建模后模型在頭皮的投照顯示，選擇右側(cè)擴(kuò)大翼點(diǎn)入路設(shè)計(jì)骨窗。首先清除血腫，然后夾閉右側(cè)大腦中分叉部動(dòng)脈瘤，最后進(jìn)入額葉底部，將巨大血栓性動(dòng)脈瘤徹底瘤內(nèi)減壓后切除動(dòng)脈瘤瘤體。

1.4 手術(shù)方法

按照3D-Slicer 術(shù)前定位，采用右側(cè)擴(kuò)大翼點(diǎn)入路，經(jīng)顳葉皮層造瘺進(jìn)入血腫腔，徹底清除血腫，然后進(jìn)入顱底，解剖部分外側(cè)裂、視交叉池、頸動(dòng)脈池，釋放血性腦脊液，降低顱內(nèi)壓力。顯露右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈，沿頸內(nèi)動(dòng)脈、右側(cè)M1 依次向上解剖，見右側(cè)大腦中分叉部動(dòng)脈瘤，約4 mm ×8 mm 大小，瘤頸寬約5 mm，臨時(shí)阻斷右側(cè)M1，夾閉動(dòng)脈瘤頸。繼續(xù)沿右側(cè)額外側(cè)進(jìn)入額葉底部，可見巨大血栓樣動(dòng)脈瘤，大小約4.0 cm × 3.7 cm（圖3A），經(jīng)瘤頂切開后，可見大量泥沙樣血栓，徹底瘤內(nèi)減壓后切除動(dòng)脈瘤并夾閉（圖3B）。術(shù)中吲哚菁綠熒光造影顯示前交通動(dòng)脈瘤未見顯影，載瘤動(dòng)脈通暢（圖3C）。最后沿雙側(cè)A1 段、A2 段分離解剖，顯露無血栓部分動(dòng)脈瘤，約2 mm × 4 mm 大小，瘤頸寬約3 mm，臨時(shí)阻斷雙側(cè)A1，夾閉動(dòng)脈瘤頸。

圖3 術(shù)中圖片F(xiàn)ig.3 Intraoperative pictures

1.5 病理學(xué)檢查及預(yù)后

血栓性動(dòng)脈瘤的術(shù)后病理學(xué)檢查結(jié)果顯示：動(dòng)脈瘤管壁玻璃樣變性、管壁增厚，管腔內(nèi)血栓可見大量的中性粒細(xì)胞、紅細(xì)胞、少量的單核細(xì)胞（圖4A）；視野下可見局部陳舊性出血，散在棕褐色含鐵血黃素顆粒（圖4B）。術(shù)后復(fù)查頭顱CT 未見出血（圖4C），患者恢復(fù)較好，無神經(jīng)功能障礙。

圖4 A 和B、巨大血栓性動(dòng)脈瘤病理結(jié)果（蘇木精-伊紅染色 ×200 倍）；C、術(shù)后復(fù)查頭顱CT 影像Fig.4 A, B: Pathological results of the giant thrombotic aneurysm (hematoxylin-eosin staining ×200);C: Reexamination of head CT after surgery

2 討論

顱內(nèi)動(dòng)脈瘤（intracranial aneurysm）是指發(fā)生在腦血管壁上的異常膨出，多發(fā)于Willis 環(huán)。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤破裂后主要導(dǎo)致蛛網(wǎng)膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）［5］。大約40%的病人死于顱內(nèi)動(dòng)脈瘤首次破裂出血，20% ～40%的病人在2 周內(nèi)會(huì)再次破裂出血，死亡率高達(dá)85%。大腦中動(dòng)脈瘤約占所有動(dòng)脈瘤的36%，顱內(nèi)巨大動(dòng)脈瘤占所有動(dòng)脈瘤的2% ～5%［6］。顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤有少量報(bào)道（見表1）。破裂大腦中動(dòng)脈瘤合并巨大血栓性未破裂動(dòng)脈瘤極為少見。

表1顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤文獻(xiàn)報(bào)道Tab.1 Giant intracranial thrombotic aneurysms reported in the literature

2.1 顱內(nèi)巨大動(dòng)脈瘤并發(fā)瘤腔內(nèi)血栓形成的發(fā)病機(jī)制及臨床表現(xiàn)

血栓形成的機(jī)制通常是由于血管內(nèi)血小板的活化和凝血因子的激活致血液發(fā)生凝固。但是顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤瘤腔內(nèi)血栓形成的機(jī)制尚不明確。有研究［12］表明，大瘤體或窄瘤頸的動(dòng)脈瘤易于形成血栓。這是因?yàn)榇髣?dòng)脈瘤體中血流速度緩慢、血小板沉積、血液黏稠度增高；且與寬頸動(dòng)脈瘤相比，窄頸動(dòng)脈瘤血流速度緩慢，存在多向流動(dòng)和切應(yīng)力小等特點(diǎn)，這些都有利于血栓形成。另外Suzuki 等［13］的研究表明，動(dòng)脈瘤內(nèi)血栓的炎癥性改變促進(jìn)內(nèi)膜增厚和反復(fù)內(nèi)膜微出血，造成內(nèi)膜損傷，這可導(dǎo)致顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤進(jìn)一步擴(kuò)大和生長(zhǎng)。顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤可出現(xiàn)占位效應(yīng)、腦缺血癥狀、癲癇發(fā)作、頭痛等臨床癥狀。不同部位的顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤所產(chǎn)生的壓迫癥狀不一樣。頸內(nèi)動(dòng)脈瘤可壓迫動(dòng)眼神經(jīng)、滑車神經(jīng)、外展神經(jīng)等而出現(xiàn)相應(yīng)的臨床癥狀；大腦中動(dòng)脈瘤可表現(xiàn)為大腦中動(dòng)脈供血區(qū)域缺血癥狀和癲癇等；前交通動(dòng)脈瘤可壓迫視交叉或視神經(jīng)而表現(xiàn)為視力減退或視野缺損；后交通動(dòng)脈瘤可僅表現(xiàn)為動(dòng)眼神經(jīng)損害的臨床癥狀；椎基底動(dòng)脈瘤可導(dǎo)致后組顱神經(jīng)損害和共濟(jì)失調(diào)等癥狀。

2.2 顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤影像學(xué)特點(diǎn)

完全血栓形成的顱內(nèi)巨大動(dòng)脈瘤CT 平掃常表現(xiàn)為稍高密度影，動(dòng)脈瘤壁可見弧形鈣化，增強(qiáng)掃描可見囊壁環(huán)形強(qiáng)化，瘤內(nèi)血栓無強(qiáng)化。部分血栓形成的巨大動(dòng)脈瘤CT 平掃可表現(xiàn)為稍高密度影，增強(qiáng)掃描可見動(dòng)脈瘤腔部分強(qiáng)化，無血栓形成區(qū)域可見強(qiáng)化。血栓性動(dòng)脈瘤的CT 增強(qiáng)征像，可為中心或偏心的增強(qiáng)部分被周圍不增強(qiáng)部分包圍，整個(gè)瘤體又呈環(huán)形強(qiáng)化的“靶心征”。完全血栓形成的巨大動(dòng)脈瘤的MRI 可為高、低等或混雜信號(hào)，增強(qiáng)掃描時(shí)動(dòng)脈瘤壁可強(qiáng)化，但瘤內(nèi)血栓無明顯強(qiáng)化。部分血栓形成的巨大動(dòng)脈瘤的MRI 表現(xiàn)為混雜信號(hào)，增強(qiáng)掃描時(shí)動(dòng)脈瘤腔強(qiáng)化，有血栓部分無強(qiáng)化［14-16］。

腦血管造影（DSA）是診斷顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的金標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于巨大血栓性動(dòng)脈瘤，DSA 可能無法顯示動(dòng)脈瘤的真實(shí)形態(tài)，甚至當(dāng)動(dòng)脈瘤內(nèi)完全血栓形成時(shí)，因不能顯影而出現(xiàn)假陰性結(jié)果［17］。當(dāng)合并載瘤動(dòng)脈閉塞時(shí)，DSA 呈現(xiàn)陰性表現(xiàn)，診斷更加困難，因此診斷顱內(nèi)血栓性動(dòng)脈瘤時(shí)應(yīng)結(jié)合CT 和MRI 等影像檢查綜合考慮。Kim 等［18］報(bào)道了1 例經(jīng)影像學(xué)檢查診斷為腦膜瘤病例，術(shù)中確診為大腦中動(dòng)脈血栓性動(dòng)脈瘤，因此完全血栓形成的動(dòng)脈瘤可能與顱內(nèi)占位性病變或海綿狀血管瘤等相混淆。本研究中，頭頸部CTA 可見“平掃右側(cè)額部團(tuán)塊狀高低混雜密度灶，增強(qiáng)可見病灶部分強(qiáng)化”，DSA 診斷為前交通動(dòng)脈瘤（血栓部分未顯影）。結(jié)合CT 及DSA 術(shù)前考慮前顱窩占位病變?yōu)槟X膜瘤包裹前交通動(dòng)脈瘤?；?D-Slicer 術(shù)前建模重建，考慮前顱窩占位病變?yōu)榍敖煌ň薮笱ㄐ詣?dòng)脈瘤可能，破裂責(zé)任病變?yōu)榇竽X中動(dòng)脈瘤。

2.3 顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤的手術(shù)治療策略

目前對(duì)于血栓性動(dòng)脈瘤有開顱顯微手術(shù)及血管內(nèi)介入栓塞治療等方法，不同類型血栓性動(dòng)脈瘤治療方法有所不同，Lawton 等［19］將血栓性動(dòng)脈瘤分為6 種類型：同心型、分葉型、偏心型、完全血栓型、管道型和彈簧圈栓塞型。偏心型、分葉型及彈簧圈栓塞型血栓性動(dòng)脈瘤，其瘤頸軟而無血栓，適合行動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)；管道型和同心型血栓性動(dòng)脈瘤，適合建立血管旁路并聯(lián)合載瘤動(dòng)脈球囊閉塞術(shù)；完全血栓型動(dòng)脈瘤，較小且無占位效應(yīng)可隨訪觀察，較大可選擇夾閉加切除。血栓性動(dòng)脈瘤的血管內(nèi)治療如支架或球囊輔助彈簧圈栓塞術(shù)等，對(duì)于治療具有復(fù)雜形態(tài)的如巨大、寬頸的顱內(nèi)血栓性動(dòng)脈瘤，采用血管內(nèi)介入治療具有挑戰(zhàn)性，存在血管破裂或穿孔、支架內(nèi)血栓形成、遲發(fā)性出血以及動(dòng)脈瘤周圍水腫等風(fēng)險(xiǎn)［20］，值得注意的是，由于瘤體內(nèi)有血栓，介入治療過程中有可能導(dǎo)致血栓脫落，造成缺血性癥狀。因此對(duì)于巨大血栓性動(dòng)脈瘤，尤其是那些解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頸部較寬、有腫塊效應(yīng)、血栓形成的動(dòng)脈瘤，顯微外科手術(shù)有重要意義。Güresir 等［21］對(duì)996 例顱內(nèi)動(dòng)脈瘤患者手術(shù)方式的前瞻性研究結(jié)果表明，顯微手術(shù)治療部分血栓形成顱內(nèi)動(dòng)脈瘤效果顯示出優(yōu)于血管內(nèi)治療。本研究是大腦中破裂動(dòng)脈瘤合并前交通巨大血栓性動(dòng)脈瘤，開顱主要目的是夾閉大腦中動(dòng)脈瘤，清除顱內(nèi)血腫，術(shù)中探查發(fā)現(xiàn)前顱窩占位為巨大血栓性動(dòng)脈瘤，給予一期夾閉并切除，解除顱內(nèi)占位效應(yīng)。

2.4 3D-Slicer 軟件在巨大血栓性動(dòng)脈瘤及右側(cè)大腦中分叉部動(dòng)脈瘤的診斷及手術(shù)中的應(yīng)用

3D-Slicer 軟件是由哈佛大學(xué)和麻省理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的可用于醫(yī)學(xué)圖像處理及三維可視化的免費(fèi)開源軟件［22］，它能利用CT、CTA、MRI、DSA 的原始DICOM 格式數(shù)據(jù)對(duì)人體組織器官進(jìn)行三維重建，可重建顱腦三維立體模型，可模擬出顱內(nèi)病灶、腦血管、腦神經(jīng)，從而實(shí)現(xiàn)術(shù)前病灶的精準(zhǔn)定位，規(guī)劃最佳手術(shù)入路及手術(shù)方式，鑒于此特點(diǎn)，該軟件已在高血壓腦出血微創(chuàng)穿刺引流、顱內(nèi)腫瘤切除術(shù)、三叉神經(jīng)痛及面肌痙攣的微血管減壓術(shù)等方面得到了良好應(yīng)用［23-24］。

查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)可知，本研究是首次使用3D-Slicer 軟件輔助顱內(nèi)多發(fā)動(dòng)脈瘤的診斷及術(shù)前定位和手術(shù)入路的設(shè)計(jì)。通過3D-Slicer 軟件進(jìn)行術(shù)前多模態(tài)三維重建，在模型上設(shè)計(jì)骨窗，模擬手術(shù)體位，重建后可見顱內(nèi)占位、血腫及動(dòng)脈瘤的關(guān)系和位置（圖2A）；可見大腦中動(dòng)脈瘤瘤體大小、形態(tài)、朝向以及動(dòng)脈瘤瘤頸大小（圖2B）；可以清楚顯示大腦中動(dòng)脈瘤與血腫的關(guān)系（圖2C），明確顯示大腦中動(dòng)脈瘤與載瘤血管的關(guān)系，判斷大腦中動(dòng)脈瘤為出血責(zé)任動(dòng)脈瘤。術(shù)前模擬前交通動(dòng)脈瘤開顱手術(shù)體位，可見前交通動(dòng)脈瘤形態(tài)及位置（圖2D）；通過重建前交通動(dòng)脈瘤及顱內(nèi)占位（動(dòng)脈瘤血栓部分），可見顱內(nèi)占位對(duì)前交通動(dòng)脈瘤呈包裹形態(tài)（圖2E 和圖2F），因此高度懷疑該占位性病變可能是一個(gè)巨大血栓性前交通動(dòng)脈瘤，盡管DSA 上未能完全顯示該前交通動(dòng)脈瘤原本的大小及形態(tài)。結(jié)合病變特點(diǎn)最終選擇右側(cè)擴(kuò)大翼點(diǎn)入路設(shè)計(jì)骨窗，清除血腫，夾閉大腦中動(dòng)脈瘤，切除巨大血栓性動(dòng)脈瘤并夾閉。熒光造影顯示載瘤動(dòng)脈通暢，未見動(dòng)脈瘤殘留。術(shù)中發(fā)現(xiàn)巨大前交通血栓性動(dòng)脈瘤瘤內(nèi)為紅白色血栓，結(jié)合術(shù)后病理最終明確診斷。該患者手術(shù)順利，不僅處理了責(zé)任動(dòng)脈瘤破裂出血，同時(shí)解除占位效應(yīng)，術(shù)中保證載瘤動(dòng)脈通暢，避免穿支血管損傷。

本研究是大腦中動(dòng)脈瘤合并前交通巨大血栓性動(dòng)脈瘤，開顱夾閉難度較大，風(fēng)險(xiǎn)較高，筆者術(shù)前使用3D-Slicer 規(guī)劃手術(shù)路徑，成功夾閉并切除了顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤?；?D-Slicer軟件將動(dòng)脈瘤及其周圍結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，可以多方位對(duì)與動(dòng)脈瘤密切相關(guān)的神經(jīng)血管進(jìn)行追蹤，對(duì)于術(shù)前制定個(gè)體化手術(shù)方案、術(shù)中縮短不必要的探查時(shí)間、提高手術(shù)的療效、減少并發(fā)癥等有很大幫助。當(dāng)然3D-Slicer 軟件輔助臨床的實(shí)用性也需要隨機(jī)大規(guī)模多中心的研究進(jìn)一步證實(shí)及探討。

顱內(nèi)巨大血栓性動(dòng)脈瘤臨床少見，易誤診，應(yīng)用3D-Slicer 軟件進(jìn)行多模態(tài)三維重建并輔助動(dòng)脈瘤診斷及手術(shù)，是一種更精準(zhǔn)、安全、無創(chuàng)有效的探索性方法，與術(shù)中所見具有高度一致性，可指導(dǎo)顱內(nèi)動(dòng)脈瘤尤其是巨大血栓性動(dòng)脈瘤的夾閉和切除，并且有很好的應(yīng)用前景，值得臨床上進(jìn)一步推廣。