透視虛擬技術(shù)在神經(jīng)介入治療微導(dǎo)管塑型中的應(yīng)用

曲曉揚 張緒新 李彥釗 周敬斌 徐銘蔚 鄧東風(fēng)

動脈瘤是血管壁上的異常膨出，是導(dǎo)致蛛網(wǎng)膜下腔出血的主要原因[1,2]。顱內(nèi)動脈瘤一旦破裂出血，致殘致死率極高，其中10%～15%的患者因來不及就醫(yī)而死亡。首次出血致死率高達(dá)35%，再次出血的致死率則達(dá)60%～80%，而且幸存者的生存質(zhì)量也是難以保障的[3,4]。目前治療顱內(nèi)動脈瘤的方式有兩種，介入栓塞治療和開顱夾閉治療[5,6]。近期的一項多中心隨機(jī)臨床試驗對血管內(nèi)彈簧圈栓塞和神經(jīng)外科夾閉兩種方法進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示術(shù)后遠(yuǎn)期再出血的危險性均很低，而前者的致殘致死率明顯低于后者[7]。2002年發(fā)表的國際蛛網(wǎng)膜下腔出血動脈瘤試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)治療與開顱夾閉相比能夠降低殘死率，改善臨床預(yù)后[8]。由此確立了介入治療在顱內(nèi)動脈瘤治療中的地位。本文主要介紹介入治療中關(guān)鍵治療步驟——微導(dǎo)管塑型，現(xiàn)將透視虛擬技術(shù)指導(dǎo)微導(dǎo)管塑型過程及結(jié)果總結(jié)報道如下。

資料與方法

一、研究對象

選取大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院神經(jīng)外科自2015年7月至2017年7月收治的單個左側(cè)后交通動脈瘤患者60例。采取抽簽方式隨機(jī)分為新技術(shù)組和常規(guī)組，每組30例。新技術(shù)組，男性17例，女性13例，年齡 35～67 歲，平均（51.3±0.2）歲；常規(guī)組，男性 16例，女性 14 例，年齡 31～72 歲，平均（51.7±0.3）歲。 2組患者平均年齡、病程、性別等基線資料差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。研究已征得患者及家屬同意，并簽署知情同意書。

二、影像學(xué)檢查

2組患者均在術(shù)前采用德國西門子64排128層螺旋CT掃描儀行頭頸部血管CTA檢查。掃描參數(shù)為：120 kV，500 mA，球管旋轉(zhuǎn)時間為 0.35 s，每旋轉(zhuǎn)1周的時間為0.4 s，準(zhǔn)直寬度64×0.625 mm。非離子型對比劑100～120 mL，用高壓注射器經(jīng)前臂淺靜脈注射，采用標(biāo)準(zhǔn)算法對圖像進(jìn)行重建。根據(jù)檢查結(jié)果，新技術(shù)組應(yīng)用透視虛擬現(xiàn)實技術(shù)重建4D影像呈現(xiàn)載瘤動脈及動脈瘤開口方向，輔助微導(dǎo)管塑型，常規(guī)組實施常規(guī)介入治療方式，微導(dǎo)管塑形依照術(shù)中DSA造影結(jié)果塑形。

三、虛擬圖像重建

將患者頭頸部CTA數(shù)據(jù)利用真實維度臨床虛擬成像和交互技術(shù)，將構(gòu)造的三維血管影像模型分割為若干段直線血管模型和彎曲血管模型，分別計算出導(dǎo)管路徑，再將各段直線血管模型及各段彎曲血管模型路徑進(jìn)行連接，得到真實血管模型，并計算出動脈瘤瘤頸及相關(guān)信息。將術(shù)前可能用到的微導(dǎo)管、微導(dǎo)絲等進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理與之前的建模結(jié)合。在血管模型上塑造微導(dǎo)管的模型：（1）在矢狀面上找到血管中心線（記為L1），其次找到動脈瘤中心（記為O），做O點平面至載瘤動脈血管中心線的最小垂直經(jīng)線（記為L2），測量載瘤動脈L1血流方向與L2的夾角（記為α）；（2）在橫斷面上，找出載瘤動脈中心點（記為A）；做O至A點連線（記為L3），以A點為起點做重力線，以重力線為起始方向，逆時針L3與重力線的連線夾角記為B；（3）微導(dǎo)管塑型過程為以α為微導(dǎo)管塑型的第一個角度，微導(dǎo)管的第一個彎曲頭端的長度以L2為標(biāo)準(zhǔn)，其次給微導(dǎo)管另一個平面上的彎曲，彎曲角度為（180°-B）。

四、微導(dǎo)管塑形

將術(shù)中所需微導(dǎo)管按照虛擬現(xiàn)實模擬出的標(biāo)準(zhǔn)比例模型進(jìn)行1∶1精準(zhǔn)蒸汽熏蒸塑形。根據(jù)計算機(jī)得出的等比例微導(dǎo)管彎曲角度對微導(dǎo)管進(jìn)行塑型，其中載瘤血管長軸與近心段血管之夾角為關(guān)鍵角，必須保證微導(dǎo)管與虛擬微導(dǎo)管形態(tài)一致，根據(jù)計算機(jī)計算的角度進(jìn)行關(guān)鍵角的塑形。具體操作如下：塑形針芯插入微導(dǎo)管頭端，依照塑形模型彎折出微導(dǎo)管預(yù)塑形狀，然后用開水汽熏30 s，0.9%氯化鈉溶液冷卻；撤出針芯，完成微導(dǎo)管塑形，并及時應(yīng)用于術(shù)中。

五、具體介入手術(shù)過程

進(jìn)行常規(guī)消毒鋪巾，局部麻醉下采用改良Seldinger技術(shù)穿刺股動脈，放置動脈鞘，進(jìn)行全身肝素化，再次造影，以確認(rèn)血管及動脈瘤形態(tài)與術(shù)前模型吻合。在微導(dǎo)絲的配合下，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出的微導(dǎo)管靠近目標(biāo)動脈開口，妥善放置好微導(dǎo)管后，進(jìn)行動脈瘤的栓塞。常規(guī)組手術(shù)微導(dǎo)管塑形依靠傳統(tǒng)術(shù)中DSA影像，術(shù)者憑經(jīng)驗塑形。

六、統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，患者手術(shù)時間采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，比較采用t檢驗；治療效果和并發(fā)癥采用率和構(gòu)成比表示，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

通過透視虛擬技術(shù)輔助微導(dǎo)管塑型的新技術(shù)組平均手術(shù)時間較常規(guī)組明顯減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。2組并發(fā)癥出現(xiàn)率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（表 1）。

表1 2組動脈瘤患者的治療平均手術(shù)時間和并發(fā)癥比較

討 論

透視虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是集合計算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多種技術(shù)而發(fā)展起來的綜合性技術(shù)[11]。其與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并稱為三大前景最好的計算機(jī)技術(shù)，是由計算機(jī)生成的真實世界的交互式模擬[12]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將同一個患者的多種影像數(shù)據(jù)，如CT、CTA、MRI、彌散張量成像等，進(jìn)行融合并重建，融合后可從不同角度及不同平面對病灶及其周圍環(huán)境進(jìn)行觀察，將其由空間想象變成可感現(xiàn)實[13,14]。從而將人體通過數(shù)據(jù)精確模擬出來，并可進(jìn)行相關(guān)的術(shù)前演示及準(zhǔn)備，大大增加了手術(shù)的可控性與預(yù)知性[15]。

臨床發(fā)現(xiàn)，開顱手術(shù)不適用于深處或重要功能區(qū)的動脈瘤，并且開顱手術(shù)對患者的創(chuàng)傷較大，手術(shù)本身也存在一定的風(fēng)險[9]。所以介入手術(shù)為動脈瘤的治療提供了一個良好的選擇。對于顱內(nèi)動脈瘤介入治療來說，尤其載瘤動脈過于彎曲或者動脈瘤開口刁鉆時，依靠合適的工具可以取得事半功倍的效果[10]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供給術(shù)者一個強(qiáng)大的輔助作用，輔助微導(dǎo)管塑形，使微導(dǎo)管符合動脈瘤開口方向，避免不必要的到位嘗試。以往的微導(dǎo)管僅憑臨床2D或粗糙的3D圖像塑型，沒有4D圖像參考，因此很大程度是依靠臨床醫(yī)生的經(jīng)驗，而透視虛擬技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種“盲塑”。透視虛擬技術(shù)是經(jīng)過4D醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信 （是醫(yī)學(xué)圖像和相關(guān)信息的國際標(biāo)準(zhǔn)）臨床數(shù)據(jù)整合，應(yīng)用臨床四維成像技術(shù)與交互技術(shù)，術(shù)前全真模擬出血管形態(tài)及動脈瘤開口方向，也可直接觀察瘤頸形態(tài)。因此，透視虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助塑型的微導(dǎo)管更符合動脈瘤栓塞要求。

通過透視虛擬技術(shù)輔助微導(dǎo)管塑型與以往介入治療動脈瘤塑型微導(dǎo)管技術(shù)比較：（1）時間性：新技術(shù)通過術(shù)前模擬載瘤動脈及動脈瘤構(gòu)型，可以明確二者關(guān)系，并在術(shù)前可以準(zhǔn)確塑型微導(dǎo)管及模擬手術(shù)，大大減少實際手術(shù)操作時間。（2）成功率：新技術(shù)組通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出血管內(nèi)部情況、動脈瘤瘤頸開口位置及方向，根據(jù)虛擬微導(dǎo)管制作的術(shù)中微導(dǎo)管精準(zhǔn)貼合血管彎曲和動脈瘤形狀；且根據(jù)臨床數(shù)據(jù)分析，根據(jù)虛擬微導(dǎo)管制作出的真實微導(dǎo)管均準(zhǔn)確置入動脈瘤中，無滑脫，術(shù)后造影證實動脈瘤栓塞致密。（3）并發(fā)癥：新技術(shù)組術(shù)后出現(xiàn)1例血管痙攣并發(fā)癥。（4）形態(tài)學(xué)：微導(dǎo)管塑形的基本目標(biāo)為微導(dǎo)管合適自然地置入載瘤動脈，并提供良好且有效的支撐力。目前微導(dǎo)管塑型僅憑借術(shù)者經(jīng)驗根據(jù)術(shù)中造影結(jié)果彎折出大致形狀，容易受到術(shù)者主觀限制，加之DSA和CTA影像并不能全方位顯示動脈瘤瘤頸及載瘤動脈與動脈瘤血管內(nèi)的情況，所以常規(guī)微導(dǎo)管塑形技術(shù)具有局限性。此項技術(shù)的出現(xiàn)改變了以往憑經(jīng)驗塑型的操作方式，將動脈瘤與載瘤動脈外部關(guān)系清晰呈現(xiàn)，同時可以通過透視虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬出血管內(nèi)部情況，類似血管內(nèi)窺鏡，從內(nèi)部觀察動脈瘤瘤頸開口位置和方向，以及血管內(nèi)部是否有影響操作的斑塊和狹窄，調(diào)整微導(dǎo)管的塑形。本研究證明根據(jù)虛擬顯示技術(shù)制作的術(shù)中微導(dǎo)管可以精準(zhǔn)貼合血管彎曲及動脈瘤形狀。

透視虛擬技術(shù)將以往依靠經(jīng)驗塑形微導(dǎo)管的方式改變成具體可視化操作，精準(zhǔn)輔助塑形微導(dǎo)管，使微導(dǎo)管在顱內(nèi)動脈瘤栓塞術(shù)中順利到位且保持穩(wěn)定，有利于手術(shù)順利進(jìn)行，減少微導(dǎo)管操作相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生。經(jīng)透視虛擬技術(shù)輔助微導(dǎo)管塑型，可減少手術(shù)操作時間，避免操作時間過長對患者產(chǎn)生不良影響。但本研究樣本量較小，缺乏大樣本綜合分析，對復(fù)雜位置動脈瘤也缺乏應(yīng)用經(jīng)驗，也有待進(jìn)一步深入研究。

透視虛擬技術(shù)的出現(xiàn)作為一個新的里程碑，填補(bǔ)了之前影像學(xué)檢查的不足，使病灶部位較之前更立體地呈現(xiàn)給術(shù)者，提供了良好的術(shù)前規(guī)劃，使微導(dǎo)管塑形更加精準(zhǔn)，更符合載瘤動脈及動脈瘤形態(tài)，減少手術(shù)操作時間，避免增加對動脈的騷擾，提高手術(shù)安全性。目前國內(nèi)大部分醫(yī)療機(jī)構(gòu)僅將透視虛擬技術(shù)用于教學(xué)，透視虛擬技術(shù)未來將在醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。