基于3D－CTA虛擬現實技術在顱內動脈瘤手術中的應用

楊勇，吳明燦（長江大學臨床醫學院 荊州市第一人民醫院神經外科，湖北 荊州434000）

羅國才，閔杰 （長江大學臨床醫學院 荊州市第一人民醫院神經外科，湖北 荊州434000）

顱內動脈瘤在神經外科是一類致死致殘率較高的疾病，目前對其治療主要采取開顱動脈瘤夾閉和血管內栓塞治療。在開顱手術夾閉中，我科利用三維CT血管成像（Three－Dimensional Computed Tomography Angiography，CTA）技術，在其基礎上行虛擬現實技術處理，模擬手術操作，在手術中按照設定的入路手術，收到良好的效果，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 對象

2013年1月至2014年6月首診為自發性蛛網膜下腔出血的患者24例，其中男14例，女10例，年齡37～68歲，平均年齡（50.4±4.8）歲。所有病例均行3D－CTA檢查，發現顱內動脈瘤，均為單發動脈瘤，其中前交通動脈瘤10例，大腦中動脈瘤4例，頸內動脈后交通動脈瘤6例，頸內動脈瘤3例，大腦前動脈瘤1例。術前HUNT分級Ⅰ級2例、Ⅱ級14例、Ⅲ級5例、Ⅳ級2例、Ⅴ級1例。

1.2 方法

1.2.1 術前影像檢查 采用美國GE（Discovery CT750HD）寶石能譜C T機對所有患者進行CTA檢查。掃描范圍從主動脈弓至顱頂，層厚及層距5mm。先行常規平掃，仔細辨別頸內動脈將其作為觸發點，然后行3D－CTA掃描，層厚0.625mm、間距0.625mm。再經高壓注射器以4.5ml／s注入對比劑，首選注射20～25ml行CT觸發點同層掃描，測試造影劑到達峰值指間，然后按照測試值設定延遲時間掃描，設定后注入造影劑60ml，在峰值時間觸發掃描。

1.2.2 圖像虛擬現實處理及手術模擬指導 將原始圖像傳送至工作站后，進行后處理，使用Add／Sub剪影軟件進行剪影，得到去骨的血管減影原始數據，進行血管手動編輯重建處理，記錄發現的動脈瘤位置及指向等。再利用容積成像（volume rending，VR）技術對增強數據進行重建，利用軟件中的3D去骨工具行減骨處理，根據之前發現的動脈瘤位置，模擬虛擬的手術入徑，模擬經翼點入路或縱裂入路等行虛擬操作，減出合適骨窗，確定骨窗大小、范圍，并旋轉角度，模擬手術體位進行最佳的顯露動脈瘤頸部及與周邊血管的關系，記錄好工作角度及圖片，保存后打印，帶至手術室。操作由1名神經外科和1名影像科副主任醫師共同完成。

所有患者在全麻下行開顱動脈瘤夾閉術，根據術前虛擬的圖像，按照模擬圖像擺放頭位，并按照虛擬圖像所確立的入徑，行開顱手術，設計與虛擬圖像一致的骨窗，按照術前虛擬的角度，顯露最佳的角度暴露動脈瘤，進行手術夾閉。

2 結果

所有患者均順利完成手術，依據3D－CTA所虛擬的手術入路影像資料均找到動脈瘤，并發現手術中所遇見的骨質遮擋及動脈瘤與載瘤動脈的關系，臨近血管的關系與虛擬圖像一致。24例患者術后家屬放棄治療失訪1例，死亡1例、植物生存1例、其余21例患者術后3月隨訪重殘2例、預后良好19例，術后3～6月均行DSA造影復查，顱內動脈瘤夾閉良好，無復發情況。

3 討論

虛擬現實（Virtual reality，VR）技術能實現人與計算機之間的互動及對復雜數據的可視化操作，目前有許多虛擬操作手術系統在醫學上得到廣泛運用，可以用來疾病診斷、術前模擬、醫學教學等［1］。它能在虛擬現實狀態下對CT、MRI等影像資料進行快速融合重建，并可對重建圖像進行融合、旋轉、分割、縮放等處理，還能應用模擬手術工具對立體三維圖形進行多種仿真手術模擬操作，并能提供一些感官反饋，如觸覺反饋等［2］。但因其昂貴的價格，限制了其普及應用。

隨著CT技術的進步，特別是3D－CTA技術的發展，利用CT軟件系統，可以對數據進行三維重建，并對圖像進行任意角度旋轉、切割、基于虛擬現實概念，其術前進行虛擬操作，達到動脈瘤夾閉手術所要求的合理角度、方位，清晰顯示瘤頸、體等，達到部分虛擬現實技術操作。

顱內動脈瘤夾閉手術因其解剖結構復雜，術中容易發生很多緊急情況，術前制定詳細的手術方案，對提高手術成功率極為重要。一旦術中動脈瘤頸顯露不清晰，或者周邊結構解剖欠佳，易造成夾閉不全或誤夾周邊血管，造成嚴重的神經功能損傷。另外術者個人對影像資料的理解可能存在偏差，而極小的偏差，在手術過程中都能造成極大影響。利用3D－CTA行虛擬操作，在術前制定合理的手術入徑、選取合適的骨窗大小、最佳的工作角度，對瘤頸及載瘤血管的位置、周邊穿支血管的關系顯露，可以盡量減少術者主觀上對閱片的影響。并且使得術者能夠對手術中可能遇見的情況預先了解，使得其在術中有“似曾相識”之感［3］，對其信心能起到提升作用。

患者完成CT掃描數據采集后，在工作站上利用后期軟件行VR操作，進行術前虛擬操作，前期需在影像科醫師指導下工作，待神經外科醫師對軟件操作熟練后，可單獨完成整個操作，整個時間在15～20min左右，即便需急診開顱手術，也不會占用太多時間。但為了確保診斷精確及操作精良，我們仍然要求有一名影像科副主任級以上醫師協同操作。利用3D－CTA行動脈瘤術前的手術模擬，能對手術操作起到幫助，縮短手術時間，提高手術成功率。

［1］ Palter VN，Grantcharov TP.Virtual reality in surgical skills training ［J］.Surg Clin North Am，2010，90（3）：605－617.

［2］ Stadie AT，Kockro RA，Reisch P，et al.Virtual reality system for planning minimally invasive neurosurgery ［J］.J Neurosurg，2008，108（2）：382－394.

［3］ 王靜予，許樂宜，龔立，等 .基于三維CT血管成像的虛擬現實技術在腦血管疾病治療中的應用 ［J］.上海交通大學學報：醫學版，2012，32（6）：779－782.