Dextroscope模擬系統(tǒng)在經(jīng)鼻蝶垂體瘤手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

王集生，薛戰(zhàn)，季楠

（首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院，北京100050）

Dextroscope模擬系統(tǒng)在經(jīng)鼻蝶垂體瘤手術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

王集生，薛戰(zhàn)，季楠*

（首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院，北京100050）

選擇接受經(jīng)鼻蝶垂體瘤手術(shù)的患者，行連續(xù)增強頭顱MRI、骨窗頭顱CT橫斷面掃描和頭部CTA檢查，使用Dextroscope工作站進行三維重建，并應(yīng)用于垂體瘤經(jīng)鼻蝶手術(shù)教學(xué)中。垂體瘤鞍區(qū)解剖的三維可視化模型和手術(shù)模擬系統(tǒng)可促進學(xué)生對病理情況下鞍區(qū)解剖結(jié)構(gòu)的理解與掌握，提高學(xué)生的臨床思維能力及操作水平，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并解決無法進行實體操作的問題，有利于提高臨床教學(xué)效果。

神經(jīng)外科；垂體瘤；經(jīng)鼻蝶入路手術(shù)；臨床教學(xué)

垂體瘤是常見的原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，在臨床上約占全部顱內(nèi)腫瘤的10%～25%，而尸檢發(fā)病率高達17%，因此受到廣泛關(guān)注。近年來，其外科治療手段不斷發(fā)展，由早期的開顱手術(shù)到經(jīng)鼻蝶顯微鏡下切除，治療效果有了顯著提高，但由于術(shù)野狹小、局部解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毗鄰結(jié)構(gòu)極為重要，尚未被大多數(shù)神經(jīng)外科醫(yī)師掌握。

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）技術(shù)是指通過多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)結(jié)合，形成逼真的視、聽、觸覺一體化虛擬環(huán)境，使用戶以自然的方式與虛擬環(huán)境中的客體進行交互體驗，從而產(chǎn)生身臨其境的感受的一種技術(shù)［1］。Dextroscope工作站應(yīng)用將VR技術(shù)與實時體積測量和三維透視相結(jié)合的原理，將醫(yī)學(xué)影像資料融合形成VR環(huán)境［2］。我們利用三維重建技術(shù)完成垂體瘤病理情況下鞍區(qū)解剖結(jié)構(gòu)的立體建模，并應(yīng)用Dextroscope VR系統(tǒng)模擬垂體瘤經(jīng)鼻蝶入路，探討該技術(shù)對經(jīng)鼻蝶入路垂體瘤切除術(shù)教學(xué)的價值。

1　對象和方法

1.1研究對象

以首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科5名住院醫(yī)師為研究對象，均具有外科學(xué)博士學(xué)位和神經(jīng)外科專業(yè)臨床醫(yī)師資格，從事臨床工作4~5年。

1.2研究方法

1.2.1病例來源病例均來源于首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科住院擬行經(jīng)鼻蝶手術(shù)的垂體瘤患者。

1.2.2教師培訓(xùn)指定Dextroscope模擬手術(shù)系統(tǒng)教師一名，主任醫(yī)師、副教授職稱，獨立完成經(jīng)鼻蝶垂體瘤手術(shù)100例以上，通過Dextroscope工作中的操作培訓(xùn)和考核。

1.2.3垂體瘤患者鞍區(qū)解剖和模擬手術(shù)VR模型制作Dextroscope工作站（Dextroscope MK-10，新加坡Volume Interactions公司），包括主服務(wù)器和虛擬操作平臺，軟件版本Radio Dexter 1.0。術(shù)前完成患者各類影像資料的采集，包括DICOM3和TIFF格式的骨窗CT、增強MRI、CTA資料。其中MRI檢查均采用SIEMENS MAGNETOM Trio Tim 3.0T超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)。T1加權(quán)三維快速偏導(dǎo)相梯度回波序列，層厚：2.00 mm，間隔：0.00 mm，矩陣尺寸：256×256，水平位掃描范圍：自鼻尖至顱頂；靜脈注射順磁性造影劑（釓噴酸二甲葡胺）后行增強掃描。CTA掃描：掃描前靜脈推注歐乃派克，行連續(xù)、無間隔、無重疊、非螺旋方式水平位薄層掃描，層厚：1.25 mm；矩陣尺寸：256× 256，無成角掃描。掃描要求為無間隔、薄層、無重疊、不間斷連續(xù)掃描。數(shù)據(jù)首先被轉(zhuǎn)換為Radio Dexter原始格式。加載數(shù)據(jù)到Radio Dexter，通過預(yù)處理排除圖像干擾，調(diào)試出各類圖像優(yōu)勢細節(jié)，導(dǎo)入Dextroscope VR環(huán)境，通過圖像配準和融合，獲得一個細節(jié)豐富、易于區(qū)分的三維立體圖形。利用分割工具可以將不同結(jié)構(gòu)單獨挑選出來全方位仔細觀察，還可以調(diào)整透明度或分別著色后重新放回原位，使不同結(jié)構(gòu)的分界更加直觀。通過佩戴立體眼鏡和操縱電磁示蹤設(shè)備，操作者和學(xué)生體驗顯微鏡下真實操作環(huán)境，模擬手術(shù)入路和腫瘤切除。所有操作均可被記錄并反復(fù)回放，進行事后評估和演示教學(xué)。

1.2.4病理條件下鞍區(qū)解剖重建資料的存儲將垂體瘤按照上述方法制成三維虛擬鞍區(qū)解剖模型，記錄病理狀態(tài)下顱底骨質(zhì)、視神經(jīng)、頸內(nèi)動脈與正常狀態(tài)下的差異，進行垂體瘤與周圍結(jié)構(gòu)的定量化研究；同時記錄患者臨床資料，截取手術(shù)錄像，比較虛擬病理解剖學(xué)特征與術(shù)中情況的符合度。

1.2.5教學(xué)過程利用患者資料在Dextroscope系統(tǒng)上制作出虛擬三維垂體瘤模型，學(xué)生在該模型上可進行全角度鞍區(qū)局部解剖學(xué)觀察及切開并分離鼻腔黏膜、顯露蝶竇前壁、打開蝶竇、磨除鞍底骨質(zhì)、腫瘤切除的模擬操作。以小組為單位在指導(dǎo)教師幫助下完成腫瘤毗鄰結(jié)構(gòu)分析、手術(shù)入路探討和腫瘤切除策略制定，統(tǒng)一進行模擬手術(shù)并與真實術(shù)中影像進行比對，最后由教師進行答疑和病例總結(jié)。

每名學(xué)生計劃完成5例垂體瘤虛擬手術(shù)培訓(xùn)，共15學(xué)時。

1.2.6臨床操作考核及問卷調(diào)查所有學(xué)生完成培訓(xùn)后均進行臨床操作技能考核及問卷調(diào)查。發(fā)放問卷5份，收回有效問卷5份。

2　結(jié)果

通過6個月的準備，初步建立了垂體瘤病理情況下鞍區(qū)解剖資料庫。共納入垂體瘤病例23例，其中微腺瘤3例、大腺瘤11例、巨大腺瘤6例、侵襲性垂體腺瘤3例（含甲介型蝶竇3例、鞍前型蝶竇1例）。除VR影像資料外，患者的臨床病例資料和術(shù)中影像也得以完整保留，方便進行影像質(zhì)量控制和VR影像比對研究。

5名學(xué)生均完成Dextroscope模擬手術(shù)系統(tǒng)培訓(xùn)課程，并于2013年9月進行臨床操作技能考核，取得平均95.5分的優(yōu)異成績。考核教師認為與以往同年資青年醫(yī)師相比，其鞍區(qū)病理解剖知識更豐富，尤其是對顱底骨質(zhì)和蝶竇內(nèi)骨性分隔的空間理解，腫瘤與周圍毗鄰頸內(nèi)動脈、視神經(jīng)、動眼神經(jīng)的空間關(guān)系判斷更為準確；手術(shù)入路選擇針對性較強，鞍底磨除范圍、硬膜切開及腫瘤刮除程度等更為合理。問卷調(diào)查結(jié)果提示學(xué)生滿意度較高，見表1。

3　討論

神經(jīng)外科青年醫(yī)師以往對于顱腦解剖結(jié)構(gòu)的認識多停留在正常解剖結(jié)構(gòu)上。這種應(yīng)試模式的學(xué)習(xí)，雖然可以讓他們記住正常的解剖名稱、部位、走行，但在臨床中實用性不強。原因在于，腦腫瘤患者的正常解剖關(guān)系已被破壞，腫瘤侵蝕了骨性結(jié)構(gòu)、包繞神經(jīng)血管或神經(jīng)血管被腫瘤擠壓、移位，較之正常結(jié)構(gòu)有很大差異。因而，掌握病理狀態(tài)下的顱腦解剖，對于掌握腦腫瘤手術(shù)的切除方法、避免術(shù)中損傷重要神經(jīng)血管、提高手術(shù)質(zhì)量和安全性十分有益［3，4］。

利用Dextroscope工作站進行鞍區(qū)解剖的三維重建，模擬經(jīng)鼻蝶入路垂體瘤手術(shù)，允許操作者從任意角度切割、觀察、定位經(jīng)鼻蝶入路相關(guān)的解剖結(jié)構(gòu)。特別是高解析度骨窗CT可重建顱底骨質(zhì)、篩骨垂直板、蝶竇開口、蝶竇內(nèi)分隔情況、鞍底情況等存在較大個體差異，并對手術(shù)成敗起到重要作用的三維骨性結(jié)構(gòu)。MRI和CTA影像信息可得到鞍上、鞍旁與垂體瘤毗鄰結(jié)構(gòu)的解剖細節(jié)和形態(tài)變異，同時可精確測量個體化解剖關(guān)系及顯示與手術(shù)設(shè)計相關(guān)的各種參數(shù)，為學(xué)生掌握經(jīng)鼻蝶入路手術(shù)和腫瘤切除操作提供較大幫助。

Dextroscope模擬系統(tǒng)可對比顯示雙側(cè)鼻甲、鼻中隔形態(tài)，從而判斷鼻道大小。蝶竇口是經(jīng)鼻蝶入路手術(shù)的首要解剖標志，該模擬系統(tǒng)方便學(xué)生反復(fù)進入蝶竇腔及識別蝶竇開口，指導(dǎo)學(xué)生打開蝶竇前方骨壁的范圍。同時，還可直觀顯示蝶嵴及犁骨后緣，指導(dǎo)學(xué)生打開蝶竇前壁。對臨床難以處理的甲介型及鞍前型蝶竇，有時會誤認蝶竇冠狀位間隔為蝶竇后壁，或者把矢狀位間隔當作手術(shù)中線，均可造成嚴重并發(fā)癥。本模擬系統(tǒng)可方便學(xué)生進行此種罕見情況下的結(jié)構(gòu)辨認、骨質(zhì)磨除等，具有較大臨床意義。

Dextroscope模擬系統(tǒng)開創(chuàng)了神經(jīng)外科醫(yī)師培養(yǎng)的新模式，即通過Dextroscope模擬系統(tǒng)，對不同部位、不同性質(zhì)顱腦腫瘤進行學(xué)習(xí)以及模擬手術(shù)入路訓(xùn)練。國內(nèi)外對此有少量研究，但大多是對正常解剖結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)進行操作，均證明是培養(yǎng)年輕醫(yī)師高效、便捷的方式，較之單純依靠書本、圖譜學(xué)習(xí)，更加直觀、印象深刻，避免了尸頭操作的費時費力，同時可重復(fù)性操作也可以節(jié)約成本。對病理狀態(tài)下顱腦腫瘤手術(shù)的模擬訓(xùn)練，可以加快青年醫(yī)師掌握復(fù)雜手術(shù)的速度，提高手術(shù)安全性，加速神經(jīng)外科醫(yī)師成長［5～7］。同時，通過建立規(guī)范化手術(shù)操作訓(xùn)練教程，定期對?？漆t(yī)師進行考核，將其考核結(jié)果作為判斷其是否勝任某種手術(shù)的重要參考，具有一定的推廣意義。

綜上所述，本研究利用Dextroscope模擬系統(tǒng)在神經(jīng)外科腦腫瘤?？漆t(yī)師培養(yǎng)方面開展工作，建設(shè)了病種齊全的腦腫瘤虛擬三維解剖標本庫。初步研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可促進學(xué)生對病理情況下局部解剖的理解和掌握，熟悉手術(shù)操作過程，具有良好的應(yīng)用前景。接下來的工作重點應(yīng)放在以下兩個方面：在實際操作中驗證該模擬系統(tǒng)對生理和病理情況下解剖學(xué)特征反映的準確性；通過改進系統(tǒng)參數(shù)提高Dextroscope模擬系統(tǒng)的擬真度，使之與臨床操作更為接近。

［1］曾芬芳.虛擬現(xiàn)實技術(shù)［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2005.

［2］Kockro R A，Reisch R，Serra L，et al.Image-guided neurosurgery with 3-dimensional multimodal imaging data on a stereoscopic monitor［J］.Neurosurgery，2013，72（1）：78-88.

［3］Abdelwahab M G，Cavalcanti D D，Preul M C.Role of computer technology in neurosurgery［J］.Minerva Chir，010，65（4）：409-428.

［4］Vloeberghs M，Glover A，Benford S，et al.Virtual neurosurgery，training for the future［J］.Br J Neurosurg，2007，21（3）：262-267.

［5］Alaraj A，Lemole M G，F(xiàn)inkle J H，et al.Virtual reality training in neurosurgery.Review of current status and future applications［J］.Surg Neurol Int，2011（2）：52.

［6］Ferroli P，Tringali G，Acerbi F，et al.Advanced 3-dimensional planning in neurosurgery［J］.Neurosurgery，2013，72（1）：54-62.

［7］卜博，許百男，周定標，等.Dextroscope手術(shù)計劃系統(tǒng)在顱腦手術(shù)中的應(yīng)用及評估［J］.中華神經(jīng)外科雜志，2007（23）：750.

（*通訊作者：季楠）

表1　學(xué)生對Dextroscope模擬系統(tǒng)的評價［n（%）］

G424.1

B

1671-1246（2015）19-0046-02