E3D多模態(tài)融合在顱底占位診療中的可視化應(yīng)用

王 釗，毛 輝，萬 一，田 志，陳 佳，廖勝輝，李建鋒，黃純海

（1吉首大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科 湖南 吉首 416000）

（2吉首大學(xué)臨床與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心 湖南 吉首 416000）

（3吉首大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤一科 湖南 吉首 416000）

（4中南大學(xué)E3D數(shù)字醫(yī)療與虛擬現(xiàn)實(shí)研究中心 湖南 長(zhǎng)沙 410000）

（5吉首大學(xué)信息與工程學(xué)院 湖南 吉首 416000）

顱底因位置深、孔隙多，結(jié)構(gòu)相較于大腦凸面更加復(fù)雜，該區(qū)域的病變往往累計(jì)諸多的神經(jīng)、血管[1]。術(shù)前CT等二維圖像不能直觀反映病灶與周圍結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系，需要臨床醫(yī)師擁有強(qiáng)大的空間能力才能將二維平面圖像轉(zhuǎn)化為三維的立體結(jié)構(gòu)，但不同年資的臨床醫(yī)師解剖知識(shí)的積累程度參差不齊，為了更好地解決顱底占位性疾病的術(shù)前評(píng)估難題，采用國(guó)產(chǎn)E3D軟件進(jìn)行多模態(tài)的影像重建及融合，術(shù)前能統(tǒng)一手術(shù)組醫(yī)師的解剖認(rèn)識(shí)，提高手術(shù)的精準(zhǔn)性與安全性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019年1月—12月于吉首大學(xué)第一附屬醫(yī)院診治的顱底病灶23例患者的資料進(jìn)行回顧性分析，其中男性15例，女性8例，年齡46～73歲，平均年齡62歲?；颊咝g(shù)前均進(jìn)行顱腦CT和MRI增強(qiáng)及MRA掃描。利用E3D軟件（中南大學(xué)數(shù)字醫(yī)療與虛擬現(xiàn)實(shí)研究中心）將不同序列的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，重建病灶、血管、顱骨以及其他顱內(nèi)重要結(jié)構(gòu)，輔助設(shè)計(jì)手術(shù)方案。

1.2 方法

先將CT、MRI、MRA、MRV等掃描的薄層數(shù)據(jù)（層厚1 mm）導(dǎo)入PACS系統(tǒng)獲取并保存為DICOM格式，再把DICOM格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入E3D軟件，分別對(duì)頭皮、顱底骨質(zhì)、病灶、血管、神經(jīng)等進(jìn)行分割、重建，調(diào)整各個(gè)模型的透明度，使得重建的結(jié)構(gòu)有良好的三維空間呈現(xiàn)[2]。

對(duì)所得三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、測(cè)量，調(diào)整不同視角觀察病灶與顱底神經(jīng)、血管的關(guān)系，模擬最佳手術(shù)體位與手術(shù)入路，必要時(shí)導(dǎo)出STL數(shù)據(jù)制作3D打印模型及手術(shù)導(dǎo)板[3]。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

23例占位均原發(fā)于顱底，其中鞍結(jié)節(jié)腦膜瘤10例，嗅溝腦膜瘤5例，橋小腦角7例，小腦占位1例，病灶直徑3～6 cm，平均直徑5 cm，均有不同程度的血管擠壓、包繞，骨質(zhì)破壞4例。鞍結(jié)節(jié)腦膜瘤患者主訴頭痛、視力下降，嗅溝腦膜瘤患者主訴頭痛、嗅覺喪失，橋小腦角占位患者主訴聽力下降、耳鳴，其中1例存在吞咽功能障礙，小腦占位患者主訴頭痛伴嘔吐。既往有不同程度高血壓病及糖尿病，圍手術(shù)期血壓、血糖控制良好。

2.2 手術(shù)情況

1例小腦占位考慮腦膿腫，無術(shù)中導(dǎo)航，考慮患者高齡（73歲），利用重建及圖像融合進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)穿刺路徑，行穿刺引流手術(shù)，另有22例利用融合圖像進(jìn)行術(shù)前模擬手術(shù)入路，10例鞍結(jié)節(jié)腦膜瘤取翼點(diǎn)入路，5例嗅溝腦膜瘤取額底入路，7例橋小腦角占位取乙狀竇后入路（腦膜瘤2例，神經(jīng)鞘瘤5例），20例完全切除腫物，另1例三叉神經(jīng)鞘瘤因顱內(nèi)部分緊鄰海綿竇，實(shí)現(xiàn)病灶次全切除。

2.3 并發(fā)癥及隨訪結(jié)果

23例患者均成功實(shí)施穿刺或手術(shù)，隨訪至少6個(gè)月，無腦脊液漏，1例聽神經(jīng)瘤患者術(shù)后面癱，面神經(jīng)功能Ⅲ級(jí)，1例術(shù)后出現(xiàn)吞咽功能障礙，經(jīng)過積極康復(fù)訓(xùn)練，可進(jìn)食流質(zhì)無嗆咳，其余患者均恢復(fù)良好出院。術(shù)后隨訪時(shí)間為6～16個(gè)月（中位隨訪時(shí)間10個(gè)月），無遲發(fā)性神經(jīng)功能損傷。

2.4 典型案例

患者石某，女性，31歲。主因頭疼伴視力下降3月，加重1周，于2019年11月19日入院。入院后行頭部CT檢查：鞍結(jié)節(jié)巨大占位，進(jìn)一步完善MRI增強(qiáng)及血管檢查，導(dǎo)入E3D軟件重建，結(jié)果顯示占位體積巨大，約5.3cm×5.1cm×3.4cm大小，額葉腦組織受壓、水腫明顯，第三腦室受壓變形，幕上腦室擴(kuò)大、積水，雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈向兩側(cè)、向后移位，雙側(cè)大腦前動(dòng)脈A1段呈弧形向后推移，A2段向上受壓移位，局部管腔變細(xì)，前交通動(dòng)脈受壓拉長(zhǎng)，雙側(cè)后交通動(dòng)脈增粗，右側(cè)明顯，向后延續(xù)為大腦后動(dòng)脈。術(shù)前利用E3D軟件進(jìn)行手術(shù)模擬，采取翼點(diǎn)入路開顱，先行側(cè)腦室額角精準(zhǔn)穿刺，再打開硬膜，分離側(cè)裂后，顯露病灶效果滿意，術(shù)中遵循術(shù)前計(jì)劃進(jìn)行，了解血管走形并將其保護(hù)完好，順利切除病灶，術(shù)后病檢結(jié)果提示腦膜瘤（沙粒型），復(fù)查提示病灶切除滿意，患者視力逐步康復(fù)，順利出院。見圖1。

圖1 1例前顱窩底腦膜瘤的E3D可視化應(yīng)用

3 討論

顱底占位常來源于神經(jīng)、腦膜等結(jié)構(gòu)，位置較深，病灶可由多組穿支供血，通過推擠、包繞甚至侵蝕使得神經(jīng)、血管的解剖結(jié)構(gòu)模糊，另外顱底的操作空間較小，這些因素均給外科處理帶來了極大的挑戰(zhàn)[4]。

近年來，三維數(shù)字成像技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了顱底外科的發(fā)展，該技術(shù)也是未來醫(yī)學(xué)影像的發(fā)展方向[5]，利用薄層CT、CTA、MRI（增強(qiáng)）、MRA、MRV、功能磁共振成像（fM-RI）、擴(kuò)散張量成像（DTI）、灌注成像（PW）等檢查序列，進(jìn)行多模態(tài)的影像融合，將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系下交互驗(yàn)證，為臨床應(yīng)用提供良好的影像學(xué)支撐[6-7]。

E3D是一款最新的國(guó)產(chǎn)免費(fèi)數(shù)字醫(yī)學(xué)工程軟件，界面友好，相對(duì)于3DSlicer等英文軟件，E3D的操作難度明顯降低，在數(shù)字骨科、數(shù)字神經(jīng)外科、3D打印等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸活躍，利用E3D數(shù)字神經(jīng)外科系統(tǒng)，部分醫(yī)院已成功開展腦出血的精準(zhǔn)穿刺微創(chuàng)治療，且效果顯著。

發(fā)生于顱底的原發(fā)或體積較大的病灶依靠普通的影像學(xué)資料即可進(jìn)行診斷，但僅憑二維影像學(xué)資料來評(píng)估病灶周圍血管、骨質(zhì)以及神經(jīng)纖維等結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系往往存在著不同程度的困難，特別是較低年資的臨床醫(yī)師未必?fù)碛腥绱藡故斓目臻g解剖知識(shí)，這極有可能限制了他們對(duì)此類手術(shù)的理解程度，由此限制了年輕外科醫(yī)師的成長(zhǎng)速度。因此，充分利用數(shù)字醫(yī)學(xué)影像多種模態(tài)的優(yōu)勢(shì)，CT平掃可以顯示骨性結(jié)構(gòu)及鈣化灶，血管CT或MRI可以了解動(dòng)靜脈的血管走形、判斷供血來源及靜脈引流方向，增強(qiáng)磁共振可了解病灶形態(tài)特征，纖維束成像可追蹤神經(jīng)傳導(dǎo)通路[2]，全方位、多角度、更直觀、更全面地認(rèn)識(shí)病灶與周圍組織的關(guān)系，更好地實(shí)現(xiàn)疾病的病情評(píng)估與手術(shù)設(shè)計(jì)，讓術(shù)者評(píng)判手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能大大提高青年醫(yī)師的學(xué)習(xí)效率，加深對(duì)病理解剖的認(rèn)識(shí)。

另外，在術(shù)前談話時(shí)，也能將病灶的三維結(jié)構(gòu)展示給患方，將手術(shù)難度、相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)等同意書上枯燥的文字轉(zhuǎn)化成視覺上的直觀感受，極大地豐富了術(shù)前談話的內(nèi)容與形式，增加患方對(duì)疾病的理解程度，取得更有效的溝通，提高就醫(yī)滿意程度。