三維影像重建技術在Willis環(huán)動脈瘤術前評估中的應用效果

王繼

三維影像重建技術在Willis環(huán)動脈瘤術前評估中的應用效果

王繼

Willis環(huán)動脈瘤術前評估準確性是保證手術順利開展的前提條件，而伴隨影像學技術在醫(yī)學領域上的廣泛應用，三維影像重建技術已經開始應用于Willis環(huán)動脈瘤術前評估中，經重建后形成的立體圖像可準確顯示Willis環(huán)動脈瘤具體情況，對于臨床治療有重要的指導意義。本文通過分析三維影像重建技術的發(fā)展史、術前評估Willis環(huán)動脈瘤的作用等，著重論述三維影像重建技術在Willis環(huán)動脈瘤術前評估中的應用效果。

三維影像重建技術；Willis環(huán)動脈瘤；術前評估

動脈瘤好發(fā)于機體Willis環(huán)，而Willis環(huán)的解剖關系十分復雜，采取二維影像不能獲取滿意的解剖信息，所以三維影像重建技術逐漸取代了二維影響[1]。當前，數(shù)字減影血管造影術、三維計算機斷層攝影血管造影術、磁共振血管造影術均逐步成熟，虛擬現(xiàn)實技術初步獲得臨床應用。本研究對三維影像重建技術在Willis環(huán)動脈瘤術前評估中應用意義簡要綜述。

1 二維影像學技術的應用概況

在三維影像技術被提出、應用前，顱內動脈瘤的術前評估主要方法是二維影像學。其中，CT掃描可顯現(xiàn)蛛網膜下腔出血以及腦內血腫等，同時還可初步確定患者的動脈瘤位置。然而，CT無法明確動脈瘤的具體形態(tài)、載瘤動脈解剖關系等。而MRI能夠明確顱內動脈瘤的具體部位，并經血腫不同信號估算動脈瘤的破裂出血時間。傳統(tǒng)二維影響學技術能夠自不同角度投照，然而容易將重疊或者扭曲血管誤診為動脈瘤，在復雜病例中也無法為手術提供精確信息。

2 三維影像技術的發(fā)展史

三維影像重建技術，是一種在二維影像學的基礎上產生的新診斷技術。該技術需采取特殊的計算機軟件，處理多排螺旋CT或MRI等所獲取的原始容積數(shù)據(jù)，以此重建直觀的三維立體圖像。而從1879年Newten構思以來，其已從手工方法慢慢過渡至光學方法，最終到現(xiàn)在的計算機方法。在1970年，Rakic通過計算機對于胚胎猴腦切片予以三維圖像重建后，該技術即開始滲透于現(xiàn)代醫(yī)學個個角落[2]。伴隨計算機事業(yè)發(fā)展，三維影像技術隨之日漸成熟，能夠為臨床提供更全面而精確的信息，清晰反映各種組織的立體結構及其空間關系，就冠狀、斜切面、矢狀、水平等層面、方向的切割，且可結合測定軟件實施定量分析。

2.1 三維DSA 三維DSA，是一種于旋轉DSA技術發(fā)展而來的新技術，是一種將計算機三維圖像、旋轉血管造影技術、DSA技術相結合的產物[3]。其重建圖像主要包括：（1）表面陰影顯示法，包括金屬夾、彈簧圈等金屬物質金屬解析法；（2）密度投影最大；（3）具備仿真的內窺鏡；（4）容積重現(xiàn)法，可提供透明圖像，或者改變圖像透明度。

2.2 三維MRA MRA檢測法包括相位對比法和時間飛躍法[4]兩種，其中，磁共振血管成像可選擇時間飛躍法予以重建，該方法是準確評估Willis環(huán)形態(tài)、解剖變異的一種敏感且無創(chuàng)方式。采取最大密度投影和多平面重建以及遮蓋表面顯示法等，并結合原始的掃描圖像，即可獲取滿意的動脈瘤部位、大小、形態(tài)等信息[5]。

2.3 VR技術 VR技術是一門新型高端技術，其橫跨諸多學科領域，可實現(xiàn)人類、計算機之間的互動與復雜數(shù)據(jù)的可視化操作。同時，VR技術可應用各類先進的硬件技術與軟件工具，成功將操作者、現(xiàn)實環(huán)境予以隔離，將操作者投入計算機所創(chuàng)建的虛擬三維環(huán)境內，同數(shù)據(jù)之間進行直接交互，且該技術已經廣泛應用到現(xiàn)代醫(yī)學中。

3 三維影像重建技術在Willis環(huán)動脈瘤中應用情況

3.1 三維DSA的應用情況 三維DSA，能夠為人們提供人體血管的三維信息，并極具真實感。同時，三維DSA可清晰顯示人體動脈瘤的破裂動脈瘤變化，為動脈瘤的處理措施提供更具說服力的證據(jù)。此外，該技術還能精確檢測患者動脈瘤和瘤頸大小。若患者瘤腔中沒有形成血栓，其檢測結果與動脈瘤的真實結果間誤差可低于0.04 mm[6]。三維DSA是診斷動脈瘤的“金標準”，其優(yōu)越性是高分辨率、動態(tài)表達血流動力學的變化。此外，三維DSA能夠給血管內治療，其不但能提高診斷準確率，同時還能顯示動脈瘤形態(tài)及其四周血管關系，并據(jù)此制定科學治療方案。但三維DSA還有局限性，如不能同時顯示臨近血管的非血管機構。此外，三維DSA屬于有創(chuàng)診斷，準備、檢查時間比較長，費用高，導致其臨床應用受限[7]。

3.2 三維MRA應用情況 三維MRA可提供細微、清晰解剖結構，應用于動脈瘤手術患者術前評估中，可為其提供動脈瘤部位、瘤囊結構、瘤頸、動脈瘤四周血管關系等，從而使其與腦血管病癥中應用日益廣泛。另外，三維MRA還可代替三維DSA評估3 mm以上Willis環(huán)動脈瘤。然而，因MRA的空間分辨率受限，加上其對于血流類型有依賴性，導致其對于較小動脈瘤診斷由一定難度。而伴隨強調增強劑、3 T磁共振儀器的使用，加上三維后處理軟件的升級，三維MRA成像的質量、敏感性可進一步升高[8-12]。

3.3 VR技術應用概況及其術前評估Willis環(huán)動脈瘤優(yōu)勢VR技術運用MRA、CT的圖像融合，除能夠使用三維圖像顯示病變部位，還可顯示其與腦組織、骨性結構關系。對于Willis環(huán)動脈瘤，能夠清晰顯示患者瘤頸部位與大小等，同時還可顯示動脈瘤和載瘤動脈、顱底骨性結構之間關系。有學者對虛擬內窺鏡在動脈瘤手術中的輔助效果進行了研究，其選取58例經CTA、DSA明確診斷的動脈瘤患者作為研究對象，并給予顱內動脈瘤開顱手術治療，其中有26例患者在手術前采取虛擬內窺鏡進行手術評估，認為如此可對動脈瘤進行三維定位并觀察其四周解剖結構，從而制定合理的手術計劃。

VR技術的最大優(yōu)勢是操作個性化，便于術者明確手術區(qū)域內解剖關系，在手術前充分認識術區(qū)的復雜變異情況。因此，該技術能夠事先評估患者手術風險，從而提升其手術成功率。然而VR系統(tǒng)尚未至完美境界，目前未能實現(xiàn)術前計劃同術中導航之間的有機結合。所以，對于虛擬手術系統(tǒng)仍有諸多工作需完成。比如：人體顱神經等組織結構已經超出當前CT或MRI技術分辨率，因而無法將其當做三維結構予以分割、顯示。同時，手術工具也應向多元化發(fā)展，以便于模仿手術操作。帶液晶屏眼鏡等儀器應盡快實現(xiàn)小型化，從而直接傳輸圖像，讓每一位臨床醫(yī)師獲得手術操作真實體驗。

4 結語

三維影像重建技術，可謂圖像處理技術一次大的飛躍。該技術提供立體三維影像，使得Willis環(huán)動脈瘤解剖形態(tài)更加直觀、全面，有利于提升臨床治療水平。而VR技術還可整合目前幾種掃描技術，并發(fā)揮各自優(yōu)勢，使得我們明確電子計算技術發(fā)展對傳統(tǒng)醫(yī)學產生的推動作用，并使三維影像重建技術于Willis環(huán)動脈瘤有廣闊應用前景。

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[5] 王超，韓國強，游潮，等.CT三維重建技術在枕下乙狀竇后入路中的應用[J].中華神經外科雜志，2015，31（2）：152-154.

[6] 孫榮昊，李超，樊晉川，等.三維重建與快速成型技術相結合在頭頸腫瘤外科的潛在應用價值[J].中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2015，50（5）：429-431.

[7] 唐濤，周鵬，王朝暉，等.CT血管成像三維重建技術在股前外側穿支皮瓣修復頭頸腫瘤術后缺損的應用[J].中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志，2015，50（5）：383-387.

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[12] 張國忠，馮文峰，李偉光，等.顯微手術治療Willis環(huán)前部顱內動脈瘤585例[J].中華神經外科雜志，2015，31(1)：15-18.

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.32.007

遼寧 117000 本溪鋼鐵（集團）總醫(yī)院（王繼）