枕下乙狀竇后入路磨除內聽道的虛擬現實微創解剖研究

湯 可，周敬安，趙亞群，周 青，劉 策

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枕下乙狀竇后入路磨除內聽道的虛擬現實微創解剖研究

湯 可，周敬安，趙亞群，周 青，劉 策

目的 在構建虛擬現實解剖模型基礎上探討枕下乙狀竇后入路微創磨除內聽道的顯微解剖證據。 方法 15例尸體頭顱行頭顱CT和MRI掃描，影像數據輸入虛擬現實系統構建內聽道及其周圍結構的三維解剖模型。在顱蓋和顱底中選擇骨性標志點設計枕下乙狀竇后入路磨除內聽道內不同靶點的微創路徑，觀察測量和比較伴隨路徑方向和角度改變，其中解剖結構的顯露情況。結果 模擬枕下乙狀竇后入路磨除內聽道的手術路徑中清晰顯示所包含的神經、血管等解剖結構的空間層疊順序。測量和比較顯示路徑中骨性結構和迷路體積：路徑a>路徑b>路徑c；路徑中小腦半球體積：路徑b>路徑c>路徑a；路徑中面聽神經復合體體積：路徑b>路徑a>路徑c；差異均有統計學意義。結論 在計算機虛擬現實條件下，乙狀竇后入路通過磨除巖骨到達內聽道末端的模擬微創手術路徑能夠有效量化手術創傷和靶點顯露情況，為手術操作的微創化發展提供指導信息。

內聽道；乙狀竇后入路；微創；虛擬現實；三維解剖

乙狀竇后入路是治療聽神經鞘瘤和顱后窩腦膜瘤的常用入路[1]，然而該入路中處理侵犯內聽道內的腫瘤往往需要磨除部分骨質[2]。隨著神經內鏡輔助手術等微創手術路徑出現，有關該入路中內聽道顯露的相關解剖信息也亟待進一步完善。由于乙狀竇后入路到達內聽道的路徑毗鄰腦干、顱神經、椎基底動脈及其分支等重要結構，同時巖骨內結構解剖關系復雜，因此手術風險較大，一旦手術合并癥發生，將給患者和家屬造成巨大身心痛苦[3]。本研究2013-06至2014-06利用虛擬現實技術，模擬枕下乙狀竇后入路磨除內聽道的微創手術路徑，觀察和測量伴隨微創手術路徑操作靶點改變后其中解剖結構的顯露情況，以期為該入路手術提供解剖支持。

1 材料與方法

1.1 材料 10%(容積比)甲醛溶液固定成人尸體頭顱15例(共30側)購置于北京大學解剖實驗室。通過頸總動脈灌注混合碘海醇注射液的紅色硫化膠，通過雙側頸內靜脈灌注混合碘海醇注射液的藍色硫化膠，尸體頭顱灌注和解剖前后分別進行CT、MRI掃描，影像數據采集方式和參數見文獻[4]報道，獲得DICOM格式影像數據輸入Vitrea虛擬現實系統(日本，東芝公司，軟件：Vitrea fx 3.0 )。

1.2 方法 (1)在Vitrea虛擬現實圖像處理工作站中對影像數據進行三維重建，構建內聽道及其周圍結構的三維解剖模型，方法參照文獻[5]。(2)三維解剖模型巖骨中選取標志點：a膝狀神經節中點； b耳蝸神經與耳蝸交界處上緣；c前庭神經與迷路交界處下緣。(3)分別以經過巖骨內a、b、c三點的軸線做出直徑1 cm的圓柱，這3點分別為圓柱顱底側底面圓心，在顱蓋表面選擇標志點為圓柱顱蓋側底面圓形的上緣，使圓柱上緣與橫竇和乙狀竇交界處下緣相切，模擬乙狀竇后入路磨除巖骨的微創手術路徑。(4)觀察a、b、c 3個微創手術路徑中解剖結構的顯露順序，通過體積測量評估不同組織的顯露情況。

2 結 果

2.1 手術路徑中解剖結構情況 在15例(30側)尸體頭顱的虛擬現實影像模型，模擬枕下乙狀竇后入路微創路徑中清晰顯示所包含的神經、血管、顱底骨質等解剖結構(圖1)。路徑a、b、c均由橫竇下方穿過，經過小腦半球外側，路徑內側毗鄰腦池段面聽神經復合體和小腦前下動脈，所在水平由高至低依次排列。由后外向前內方向進入巖骨后，路徑a依次顯露后半規管、外側半規管、部分前半規管、前庭、前庭上神經、面神經和后端部分耳蝸；路徑b依次顯露后半規管、前庭、前庭上神經、前庭下神經、面神經、后半部分耳蝸和耳蝸神經；路徑c依次顯露后半規管、前庭、前庭上神經、前庭下神經。

圖1 手術路徑與周圍解剖結構

(1.路徑a；2.路徑b；3:路徑c；4.開顱標志點；5.橫竇；6.小腦前下動脈；7.小腦半球；8.前庭上神經；9.前庭下神經；10.面神經；11.耳蝸神經；12.迷路)

2.2 解剖數據測量和比較 三維影像模型中所測手術路徑體積：路徑c最小，路徑a和b差異無統計學意義。路徑中骨性結構和迷路體積：路徑a>路徑b>路徑c；路徑中小腦半球體積：路徑b>路徑c>路徑a；路徑中面聽神經復合體體積：路徑b>路徑a>路徑c；差異均有統計學意義(P<0.05,表1)。

表1 磨除內聽道的不同手術路徑中包含解剖結構體積測量及比較 ；mm3)

3 討 論

增加顯露和減少創傷是神經外科常常面臨的一對矛盾，尤其空間相對狹小的顱后窩，路徑方向改變后將對顯露和創傷造成較大影響[6]。Rhoton等[7]報道,在經乙狀竇后入路磨除內聽道上結節進入中顱窩的后部的過程中，路徑跨越前庭和半規管的上方。但當有顯露內聽道末端的需要時，由于角度和避免對小腦牽拉的考慮，該入路不能繼續向前擴展。因此本研究在乙狀竇后入路中針對內聽道末端設計一個磨除巖骨的捷徑，同時減少對小腦的牽拉。在手術路徑模擬中，尸體頭顱解剖往往由于在顯露靶點結構時已經破壞部分經過的遮擋結構，因此難以量化測量造成損傷的大小。在影像采集、計算機圖像處理和人機結合技術高速發展的背景下產生的虛擬現實技術能夠有效用于顱底解剖和術前計劃研究[8]。在顱底解剖中所建立的模型能夠進行非侵襲、多角度、多層次地觀察，從而建立解剖整體觀，獲得充足的解剖信息，減少研究者對解剖位置的空間猜測而造成的偏差[9]。該技術中所繪制手術入路框架來模擬手術入路的整體情況，直觀顯示操作空間內的解剖結構，實現在同一標本模型中進行不同手術入路數據的個體化比較，可靠性較高[10]，在手術解剖研究中能夠發揮高效、準確、節約時間和標本等優點[11]。因此本研究采用虛擬現實技術來探討乙狀竇后入路磨除巖骨顯露內聽道末端。

以往研究主要通用為圓錐或錐柱狀通道模擬手術路徑[12]，這種模擬方法的缺點在于術野顯露局限于點，但實際術野可能為面。因此，本研究采用圓柱通道模擬手術路徑，使得路徑在操作靶點處形成一個范圍，類似切除腫瘤的實際手術操作中對腫瘤基底的處理。在路徑中通過對解剖結構空間體積的測量，能夠體現暴露組織或者對后方造成遮擋的范圍[13]。由于限定模擬路徑圓柱的直徑，不同手術路徑的體積差別能夠反映出從開顱標志點到手術靶點的深部差別，本研究結果發現，路徑c的體積最小，原因在于前庭神經與迷路交界處下緣與開顱標志點之間的距離最短。路徑a和b的體積差異無統計學意義，說明開顱標志點到達膝狀神經節中點，及耳蝸神經與耳蝸交界處上緣的距離無顯著差異。骨性結構的磨除為顱底手術中的耗時過程[14]，本研究路徑中骨性結構的體積比較顯示：路徑a>路徑b>路徑c，說明路徑c較路徑a和b更容易到達手術靶點。同時，由于到達膝狀神經節中點的路徑a深入到內聽道的最前端，因此需要磨除的骨性結構最多。

本研究在巖骨內聽道的末端分別選擇膝狀神經節中點、 耳蝸神經與耳蝸交界處上緣、前庭神經與迷路交界處下緣為顯露靶點，通過乙狀竇后入路到達上述靶點連成手術路徑來限定手術路徑方向。經測量發現到達膝狀神經節中點的路徑a經過小腦半球的體積最少，由于膝狀神經節中點位于3個顯露靶點的最前方，使得路徑a偏向小腦半球外側，因此對小腦的牽拉相對減少。路徑中經過迷路的體積比較顯示路徑a>路徑b>路徑c，觀察結果顯示路徑a對迷路的顯露順序為后半規管、外側半規管、部分前半規管、前庭；路徑b對迷路的顯露順序為后半規管、前庭、后半部分耳蝸；路徑c依次顯露后半規管、前庭。因此路徑c對迷路的顯露范圍最少。同時，路徑b較路徑a向后方和內側移動，雖然增加對耳蝸的顯露，但對半規管和前庭顯露的減少程度較大，因此路徑b包含迷路體積少于路徑a。在對顱神經的顯露中，路徑a包含前庭上神經和面神經，路徑b包含前庭上、下神經和面神經，路徑c包含前庭上、下神經，由于路徑b和c分別位于面聽神經復合體的最內和最外側，因此路徑中顯露面聽神經復合體的體積比較顯示路徑b>路徑a>路徑c。

解剖模型用于手術入路研究的最大爭議主要圍繞于實用性，首先是病變破壞正常解剖后，解剖測量數據將和手術實際情況產生較大差別[15]。本研究靶點選擇在巖骨中內聽道的末端，由于骨性結構位置相對固定，不易遭到病變破壞，因此測量數據具有一定的參考價值。研究在虛擬現實建模條件下設計微創手術路徑的直徑為1 cm，目前手術器械如磨鉆等在該路徑中實際操作困難。因此在手術微創化的背景下，本研究虛擬現實模型中觀察測量所得的數據需要結合微創手術器械的改進而不斷驗證，研究將繼續報道。

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(2016-02-01收稿 2016-02-20修回)

(責任編輯 郭 青)

Minimally invasive anatomy research of suboccipito-retrosigmoidal approach for drilling internal auditory canal utilizing virtual reality skill

TANG Ke, ZHOU Jingan, ZHAO Yaqun, ZHOU Qing,and LIU Ce.

Department of Neurosurgery, The 309th Hospital of Chinese People’s Liberation Army, Beijing 100091, China

Objective To discuss microanatomy features of internal auditory canal through suboccipito-retrosigmoidal minimally invasive approach based on virtual reality image model.Methods CT and MRI scans were performed on fifteen adult cadaver heads, and then, image data were input into Vitrea virtual reality system to establish three-dimensional anatomy model of internal auditory canal and surrounding structures. Different minimally invasive road of suboccipito-retrosigmoidal approaches for drilling of surgical targets in internal auditory canal were simulated by selecting osseous landmark points on the calvaria and skull base. Changes of anatomy exposures were observed, measured and compared following alternation of surgical roads.Results Spacial sequence of nerves and vessels in the route simulating suboccipito-retrosigmoidal approach for drilling internal auditory canal was displayed distinctly. Measurement and comparative analysis showed that volumes of osseous structure and labyrinth involved in route a were the most, and then, volumes involved in route b were more than those in route c. Cerebellar involved in route b was the most, and then, volume of cerebellar involved in route c was more than that in route a. Facial-acoustic nerve complex involved in route b was the most, and then, volume of facial-acoustic nerve complex involved in route a was more than that in route c. The differences of above items reached statistically significant diffecence.Conclusions Assisted by computed virtual reality skill, quantitative evaluation of invasion and target exposure in simulative routes of suboccipito-retrosigmoidal approach drilling petrous bone and reaching terminal of internal auditory canal can be performed to guide minimally invasive surgical practice.

internal auditory canal; retrosigmoidal approach;minimal invasion; virtual reality; three-dimensional anatomy

首都衛生發展科研專項基金(首發2014-4-5073)

湯 可，博士，副主任醫師。

100091 北京，解放軍第三○九醫院神經外科

R319，R322，R323.1