圖像重建及3D虛擬現實技術在經蝶垂體瘤手術中的應用

張銳 ，孟令雷 ，孔世奇 ，李輝 ，霍貴通

1.邢臺市人民醫院神經外三科，河北邢臺 054000；2.邢臺市人民醫院醫學影像科，河北邢臺 054000；3.邢臺市人民醫院醫務科，河北邢臺 054000；4.邢臺市第九醫院神經外科 河北邢臺 055250

垂體瘤是顱內常見腫瘤，目前絕大多數可應用經鼻蝶入路手術切除。自2017年以來，應用了計算機圖像重建技術以及虛擬現實技術，幫助術者了解鼻腔及蝶竇內解剖，更好地定位鞍底，防止偏離中線，損傷頸內動脈，選取2017年1月—2017年6月在該院接受手術治療的垂體瘤患者6例。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 軟件簡介

3Dslicer軟件是由哈佛大學醫學院和麻省理工學院共同開發的一款開源的醫學圖像處理軟件，功能強大。在國外,基于ITK和VTK的3D Slicer軟件主要應用于醫學圖像分析、圖像導航手術和微創手術。國內學者近年來也開始做了一些應用工作如天津醫科大學岳樹源等應用其完成腦神經纖維示蹤、重建，病變患者重建腫瘤三維影像等工作，指導手術。還有一部分學者用來進行了基礎醫學研究[1-7]該研究主要應用了該軟件的3D虛擬成像功能。

1.2 一般資料

垂體瘤患者6例我科行手術治療男性4例，女性2例，年齡26～65歲，平均年齡42歲，無功能腺瘤3例，生長激素腺瘤2例，ACTH腺瘤1例，大腺瘤4例，微腺瘤2例。

1.3 臨床表現

視力視野損害3例，均為無功能腺瘤患者，肢端肥大癥2例，庫欣綜合征1例。術前垂體激素檢測，功能性垂體腺瘤均有相應激素增高表現，無功能腺瘤激素分泌正常，該組患者術前無垂體功能低下表現。

1.4 術前準備及手術過程

應用該方法無需特別的術前檢查，并不會增加患者費用，且不涉及改變手術方式或人體實驗。首先，獲取常規術前檢查時做的蝶竇CT影像資料 （dicom格式，掃描層厚5 mm，層厚越薄，重建出的圖像解析度越高，但過薄的掃描，增大數據運算負擔，5 mm層厚比較均衡）。將獲取的數據導入計算機，運行3Dslicer軟件，將CT斷層掃描圖像重建為3D圖像，并獲取鼻腔，鼻甲，蝶竇前壁，蝶竇內影像資料，充分了解蝶竇內分膈情況，并可判斷鞍底位置。（見圖1，圖2）。采用內鏡經鼻蝶入路切除腫瘤，手術過程描述如下：常規氣管插管全麻，采用仰臥位，頭部高于心臟，利于靜脈竇回流，減少術中出血，頂部略下垂，頭右旋10°左右，利于術中操作。無菌貼膜覆蓋面部，僅將雙側鼻孔暴露，使用碘伏原液消毒面部術野后，將碘伏原液稀釋后沖洗雙側鼻腔，消毒完畢后使用無菌巾覆蓋。①使用腎上腺素棉條收縮鼻甲黏膜，置入內鏡觀察鼻腔內情況，辨認下鼻甲，中鼻甲以及鼻后孔等解剖標志；②在棉條覆蓋保護下，使用剝離支依次向外側推移下鼻甲，中鼻甲，必要時可將諸鼻甲骨折。此時可觀察到蝶竇前壁以及上鼻甲，蝶竇開口通常位于上鼻甲與鼻中隔間隙之間，蝶篩隱窩內，鼻后孔上約2 cm范圍內，大都可明確觀察到。如未發現開口，可按照后鼻孔上2 cm定位。明確蝶竇開口位置后，以此為依據，可做鼻中隔黏膜瓣，黏膜瓣做法較多，通常采用以蝶竇開口為中心，做一個U型切口，基底位于后鼻孔頂部，將黏膜瓣置入后鼻孔儲藏，過短的黏膜瓣難以放置滿意，影響后續操作；③將鼻中隔推向左側，自犁骨根部折斷，去除中隔骨質后，可見對側鼻中隔黏膜。內鏡置入左側鼻腔，沿鼻中隔進入，尋找左側蝶竇前壁及蝶竇開口，如中鼻甲遮擋視線，可骨折后推向外側，尋找到左側蝶竇開口后，可切除左側蝶竇前壁黏膜，并切除左側鼻中隔黏膜后端黏膜，此時，雙側鼻腔于蝶竇前壁連通?？汕逦^察到犁骨殘端，兩側蝶竇開口等解剖標志?？稍俅闻c術前獲得的虛擬圖像對照，從而確定暴露范圍是否滿意。一旦確認，使用磨鉆磨除蝶竇前壁，清除竇腔內黏膜可暴露蝶竇全貌。清除蝶竇內黏膜時，通常可有靜脈性出血，使用流體明膠控制出血，并使用溫鹽水反復沖洗，待術野清晰后，與虛擬圖像對照，結合圖像可確定頸動脈隆突，視神經-頸動脈陷窩等解剖標志，確定鞍底位置及打開范圍；④使用金剛砂磨鉆將鞍底骨質蛋殼化后，使用槍狀咬骨鉗自中線向外側逐漸咬除骨質，避免撕扯動作，防止損傷頸內動脈。鞍底理想暴露范圍為兩側到海綿竇，前方到前海綿間竇，下方到后海綿間竇。有時遇到較洶涌的靜脈竇出血，可使用流體明膠或普通明膠海綿壓迫，并繼續使用溫鹽水沖洗，能有效控制出血。尖刀沿中線切開鞍底硬膜后，使用剪刀X型剪開硬膜，根據腫瘤性質，質地，大小，選擇不同切除方式。功能性微腺瘤根據術前定位，需完整切除，否則腫瘤殘留可導致術后內分泌癥狀無改善。大腺瘤切除順序自鞍背向兩側海綿竇，最后切除前方，防止鞍隔過早塌陷遮擋導致的腫瘤殘留。尤其需要注意的是質地稀軟的巨大腺瘤，因易于吸出，需控制切除速度，以防鞍隔迅速下陷導致可能的鞍上血管損傷，造成顱內血腫等災難性后果。腫瘤切除完全后，可見鞍隔塌陷，搏動良好，出血也往往隨之停止，僅有少量靜脈性滲血，采用濕潤的明膠海綿填塞即可滿意止血，注意避免鞍內過度填塞，防止術后出現視神經受壓情況。鞍底修復對于垂體瘤來說，因鞍隔的存在，術中發生腦脊液漏的幾率不大，在該組病例中，僅有1例出現了低流量腦脊液漏。使用可吸收性人工硬膜修補并纖維蛋白膠加固后，觀察到漏液停止。其余5例僅使用明膠海綿填塞鞍內并用纖維蛋白膠封閉鞍底即可。將右側鼻中隔黏膜瓣復位，封閉中隔缺損處，盡量恢復正常解剖結構，以吸收性膠原蛋白海綿卷固定之；⑤將諸鼻甲復位，鼻腔不需填塞，手術結束。術后7 d，耳鼻喉科行鼻腔沖洗，清理血痂。

2 結果

6例患者手術順利完成，5例腫瘤切除滿意，1例巨大鞍內鞍上無功能腺瘤因鞍上腫瘤下降不足導致部分殘留，但患者視力視野較術前明顯改善。3例功能性腺瘤術后激素水平明顯下降，臨床癥狀均得到改善。其中ACTH腺瘤患者隨訪3個月后，ACTH和皮質醇水平恢復正常。術后無出血，無腦脊液漏及感染發生。

3 討論

3.1 經鼻蝶入路垂體瘤切除術的優勢和存在的問題

垂體位置深在，上臨視神經，視交叉，兩側為海綿竇及頸內動脈，后方為鞍背及斜坡。因此，Rhoton教授[8]認為自鼻腔蝶竇等自然間隙，通過前下方到達垂體，是一條安全，微創的通路。這是經蝶入路最大的以及天然的優勢。但因經蝶入路與傳統開顱手術相比，存在操作空間狹小，位置深在，照明困難，需要嫻熟的顯微操作技術，且國內各醫院神經外科技術發展不均衡，在各大神經外科中心之外，基層神經外科醫師對鼻腔及蝶竇解剖缺乏認知，因此該類手術開展起來較為困難。其中最重要的原因，就在于對鼻腔及蝶竇解剖的認識不足。在大型醫院或各個神經外科中心，可采用神經導航來指導手術操作，而基層醫院普遍不具備該條件。3Dslicer軟件已經應用于腦出血的精準治療，并取得了較好的效果[9]，但是對于該軟件在經鼻垂體手術中的應用，國內尚無文獻報道，該組病例做出了有益的嘗試。

3.2 計算機圖像導航及虛擬現實技術在臨床的應用價值

對于經蝶手術而言，詳細了解蝶竇解剖情況是至關重要的，術前需要常規做蝶竇的薄層CT掃描，尤其要獲取骨窗位圖像，了解蝶竇內部以及鞍底的形狀。蝶竇內分隔常常附著于頸內動脈隆突之上，了解分隔情況有助于辨識頸內動脈的走行，避免損傷。然而，CT或MRI圖像均為斷層掃描，需要醫師通過自己的經驗，自行想象并構建出三維結構，這對于初學者或經驗不是那么豐富的醫師，存在一定困難，難以和實際解剖結構一一對應起來。通過3Dslicer軟件，可以將CT斷層掃描圖像重建為三維圖像，對于解剖的結構的理解，具有極大的幫助，并且通過術前的圖像分析，作出詳細的手術計劃，降低手術風險和并發癥的發生率。該組病例，與采用神經導航手術的病例組相比較，手術效果沒有顯著差異,[10-11]唯一不足在于slicer軟件只能用于術前規劃，無法提供實時的數據導航。

4 結論

計算機圖像重建及虛擬現實技術，可以將CT，MRI等斷層掃描圖像重建為三維圖像，對于醫師理解解剖結構有極大幫助。并且經過我們實際應用，該技術可用于制定術前計劃，術中圖像引導，降低手術風險。該技術使用方便，費用低廉，僅需要一臺較高性能的家用電腦即可使用，尤其適用于缺乏神經導航系統的基層醫院，該方法值得推廣。

圖1 術前蝶竇CT可見蝶竇內分隔，經過圖像重建后得到虛擬3D圖像，術中可見實際情況與虛擬圖像完全一致。

圖2 術前強化CT可見腫瘤與顱底動脈環關系密切，但以往的技術難以判斷腫瘤與動脈間的空間關系。通過多模態的圖像重建后，并多角度旋轉觀察，可明確腫瘤與周圍血管間關系，為安全切除腫瘤創造了條件。