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经鼻入路显露鞍旁结构的三维可视化研究
2015年11月25日    评论:    分享:
    来源:第三维度
    薛亮,王守森,荆俊杰,高进喜,王如密

    [摘要] 

    目的 采用虚拟现实(VR)技术模拟经鼻入路显露鞍旁结构,提高对术中解剖结构的认识水平。

    方法 搜集28例自发性蛛网膜下隙出血患者,均无蝶筛区和海绵窦区病变。经肘静脉注入造影剂,采用16排螺旋CT行头部薄层扫描。将数据导入Dextroscope图像工作站,模拟经鼻入路手术,进行解剖观察。

    结果 应用VR系统模拟经鼻入路手术,解剖结构可得到立体化呈现,操作者可进行动态观察并处理。术中显露颈内动脉海绵窦段的外侧缘时,须切除中鼻甲,开放后组筛窦,打开蝶腭孔,控制蝶腭动脉,适当磨除翼突,显露翼管前口。

    结论 经鼻入路显露鞍旁结构,须切除中鼻甲、钩突,尽量向侧方扩大蝶窦前壁区的开窗范围,妥善处理蝶腭动脉。颈内动脉海绵窦段是关键结构,应增加显露,给予良好保护。

    随着医学影像技术和计算机科学的发展,三维重建及可视化研究成为研究热点。蝶鞍区解剖结构复杂,手术操作难度高,术前影像评估极为重要,三维影像重建技术也逐步受到重视[1-4]。虚拟现实(virtual reality,VR)是近年来发展起来的一门跨学科综合集成技术,又称视觉模拟。VR利用计算机形成逼真的三维影像,术者可模拟手术操作,有身临其境之感,该技术已初步应用于神经外科[5-15],但对于经鼻入路手术未见报道。本研究在VR环境下重建经鼻入路显露鞍旁结构的虚拟解剖模型,以期提高对相关手术的解剖认识。

    1 资料与方法

    1.1 一般资料 

    收集南京军区福州总医院神经外科2008年5月-2009年4月接受16排螺旋CT头部薄层扫描成像检查的患者28例,其中男16例,女12例,年龄25~62岁,均诊断为自发性蛛网膜下隙出血,无蝶筛区及海绵窦区病变。

    1.2 方法

    1.2.1 数据采集 

    采用GE16排螺旋CT机(Discovery Ultra 16),选择0.5s螺旋扫描方式,层厚0.625mm,螺距0.275:1,扫描时间间隔(ISD)1.2s,显示野(FOV)250mm,矩阵512×512,管电压140kV,管电流量180mAs。患者取仰卧位,经肘部静脉高压注射造影剂碘海醇注射液(商品名:欧乃派克),待靶血管区达到预置阈值后,启动扫描程序,完成扫描过程。

    1.2.2 数据输入

   将CT扫描资料刻录成光盘,输入Dextroscope工作站(新加坡Volume Interactions公司),选择图像强度值范围,完成初步数据准备。

    1.2.3 图像处理 

    将数据加载到VR环境中,戴立体显示眼镜观察监视器反射镜内的三维虚拟图像,双手分别持传感器手柄和虚拟光笔,在VR空间对图像进行操作,针对兴趣结构实施特殊染色,观察毗邻解剖关系(图1、2)。


图1 蝶鞍区相关结构(左侧面观)
图2 重建三维模型所见的蝶鞍及毗邻结构(上面观)

    1.2.4 观察测量和手术模拟

  运用软件内的三维处理工具,对图像任意位置进行立体切割,对相关结构进行形态学观察及空间数据的测量。同时模拟手术入路,使用虚拟磨钻磨除骨质,逐步达到蝶鞍区,特别关注向鞍旁扩展时需处理的解剖结构。其中模拟切除中鼻甲,针对暴露颈内动脉海绵窦段的内侧缘和外侧缘两类情况,比较向侧方扩展中需要去除的结构。图片输出保存,测量数据采用SPSS 13.0软件进行统计学描述。

    2 结果

    2.1 鼻腔的处理

   重建头颅按手术体位摆放,将虚拟磨钻导入鼻腔。为了便于显露,将中鼻甲和鼻中隔去除。在鼻腔外侧壁上可见钩突,钩突是筛甲降部的末端,位于泪骨、筛骨、额骨和上颌骨交界处,呈矢状位从前上方走向后下方,形似叶状,弧形凹面的后上缘与筛泡的前缘平行。切除钩突,暴露筛漏斗的外侧壁(眶内侧壁)。后方暴露蝶窦前壁,在上鼻甲后端内侧的蝶筛隐窝内定位蝶窦开口。

    2.2 蝶窦前壁区的观察和处理

   按标准经鼻入路磨除蝶窦前壁,观察蝶窦内结构(图3、4),但很难观察到蝶窦外侧壁上的结构。为进一步向侧方扩展手术空间,可向上外侧和下外侧扩大蝶窦前壁的开窗范围。向下外侧扩展时,术中可见蝶腭孔位于中鼻甲后缘稍偏上方,但大部分被中鼻甲后部黏膜组织覆盖。


图3 磨除前壁后所见蝶窦结 构 
图4 打开蝶窦前壁所见蝶窦内血管 

    确定蝶腭孔后,继续向侧方磨除骨质,打开蝶腭孔(图5),可见翼管前口位于蝶腭孔后上方。翼管前口外侧为翼腭窝内组织,内含重要血管神经,应避免损伤。由蝶腭孔发出的蝶腭动脉是术中向下外侧方扩展的主要障碍,因此,准确定位蝶腭孔和处理蝶腭动脉极为重要。


 图5 蝶腭孔开放所见 图6 蝶腭孔的周围毗邻结构

    本研究测量了蝶腭孔与蝶骨前嵴和钩突的距离(图6、表1)。


表1 蝶腭孔内下缘与几个标志点的间距(mm, x±s)

    若后组筛窦形成蝶上筛房和(或)蝶侧筛房,则只有向上外侧开放后组筛窦(图7)才能暴露蝶窦外侧壁。蝶窦前壁扩大开窗后,可清晰暴露蝶窦外侧壁结构。

    2.3 蝶窦内腔的观察 

    鞍底多数呈球形下凸,鞍前壁与蝶骨平板相交处有一凹陷,为鞍结节隐窝;蝶窦后下方有一凹陷,为斜坡隐窝。蝶窦外侧壁上可见视神经隆凸和颈内动脉隆凸,两者呈“>”形,夹角处为视神经-颈内动脉隐窝,夹角的上缘为视神经管内下壁,下缘为颈内动脉前垂直段的外侧壁。磨除蝶窦外侧壁,即可显露颈内动脉海绵窦段的内侧壁(图8)。


图7 后组筛窦开放 所见 
图8 磨除鞍底和蝶窦外侧壁后所见

    2.4 暴露颈内动脉海绵窦段的模拟观察 

    比较暴露颈内动脉海绵窦的内、外侧缘,所需的开窗范围不同,应处理的解剖结构也不尽相同(表2)。开窗的下界至少应达双侧蝶腭孔连线水平。以钩突为标志,测量其至颈内动脉前曲段最凸点内、外侧缘的距离,分别为33.7±3.7、34.8±3.7mm,这两条测量线之间的夹角为(9.7±1.9)°。


表2 经鼻入路显露颈内动脉海绵窦段不同部位比较

    3 讨论

    3.1 手术通道的扩展问题 

    选择经鼻入路达海绵窦,须将手术通道向同侧扩展,牺牲一些常规经鼻入路达到垂体窝时不必显露的解剖结构。在鼻腔段,须切除中鼻甲,中鼻甲基板是前组筛窦与后组筛窦的分界,可供术中定位及分辨前组、后组筛窦。中鼻甲切除后,可显露钩突,必要时切除钩突,增加显露范围。钩突切除后即暴露眶内侧壁,应注意不必要的损伤。

    蝶窦前壁区开窗范围可根据需要向下、向上扩展。向上方扩展时,应开放后组筛窦,否则难以充分暴露蝶窦后外侧壁结构;向下外侧扩展时,可磨除翼突,打开蝶腭孔,控制蝶腭动脉,暴露翼管前口是关键。蝶腭孔距离蝶窦口约1cm,距离蝶骨前嵴约1.3cm,这些数据可以帮助术者对蝶腭孔进行定位。翼管前口位于蝶腭孔后上方,呈喇叭状,容易辨认。

    3.2 鞍旁结构的处理 

    由于视神经管、颈内动脉与蝶筛窦毗邻关系复杂,导致这一区域成为经鼻手术视神经管及颈内动脉损伤的好发部位。视神经管隆凸与颈内动脉隆凸呈“>”形突入后组筛窦或蝶窦内,根据这一形态特征,术中识别视神经管隆凸和颈内动脉隆凸后再进行操作,可减少其损伤的可能性。向鞍旁扩展手术中,鞍旁部颈内动脉是关键结构,它主要由前曲段、水平段和后曲段组成,多呈“C”形,以自后内侧方向前外侧方走行者居多。经鼻入路向侧方扩展时,在显微镜下可暴露双侧颈内动脉海绵窦段和展神经,而对位于海绵窦外侧壁上的脑神经则很难暴露,如果结合神经内镜,可望改善显露。

    在暴露颈内动脉内侧缘和外侧缘时,须牺牲的解剖结构不尽相同。在经鼻视角下,颈内动脉前曲段位于前上方,术中鼻牵开器应指向前上方。中鼻甲切除后,在鼻腔段需要选择比较固定的解剖结构进行定位,本研究以钩突为标志,测量得知,前曲段距离钩突至少3cm。当暴露前曲段内侧缘时,蝶窦前壁区开窗外侧界为蝶窦口与蝶腭孔的连线;当暴露外侧缘时,需要部分开放后组筛窦,向侧方开窗至眶内侧壁。因后曲段位于后下方,因此鼻牵开器方向也应指向后下方,此时应注意由蝶腭孔发出的蝶腭动脉及其分支。本研究通过模拟认为,显露后曲段内侧缘时,可不必打开蝶腭孔处理蝶腭动脉,而在显露后曲段外侧缘时,由于蝶腭孔的限制,需要将蝶腭孔开放,为减少鼻出血,应电凝蝶腭动脉。适当磨除翼突后可暴露翼管前口,因其位置较为恒定,可供术中对后曲段进行定位。

    3.3 VR系统模拟手术入路的体会

    VR系统可较真实地模拟手术过程,其优势在于以下几个方面。

    ①虚拟性:应用计算机技术将二维扫描影像数据进行三维重建,既有个体化,还可量化,术者能直观、立体、动态地观察病变形态及其周围血管、神经、骨质的关系,可以在任意角度、任意平面进行操作和测量。

    ②交互性:术者可通过系统按手术入路操作,类似真实的手术过程,结果立时可见,反馈及时。

    ③可逆性:可多次修改手术方案,避免真实手术操作对患者造成的损害。

    经鼻手术难度较大,操作空间狭长,入路上的解剖结构复杂,特别是颈内动脉海绵窦段,个体变异大,也不允许损伤。通过VR系统对病例进行术前模拟,可预先了解病变与正常解剖结构的关系,以及术中须切除和处理的结构,降低手术风险。Stadle等[16]对100例颅内肿瘤患者进行术前模拟并进行问卷调查,认为在复杂手术前进行手术模拟训练,了解手术的难易程度,评估手术风险,可增加术者的信心和心理准备。

    【参考文献】

    [1] Enatsu K, Takasaki K, Kase KI, et al. Surgical anatomy of the sphenoid sinus on the CT using multiplanar reconstructiontechnique[ J]. Arch Otolar yngol Head Neck Surg , 2008,138(10): 182-186.

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标签:医疗医学手术
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