3D-slicer基于3D-FIESTA及3D-TOF序列在面肌痙攣和原發性三叉神經痛責任血管的診斷及術前評估中的應用

程 哲 周星辰 巢 青 崔 穎 束漢生 王大巍

蚌埠醫學院第二附屬醫院，安徽 蚌埠 233000

面肌痙攣（hemifacial spasm，HFS）及原發性三叉神經痛（primary trigeminal neuraglia，PTN）均是最為常見的腦神經疾病，具有很高的發病率。面肌痙攣好發于中老年女性，主要表現為一側口角間歇性不自主抽動，緊張或疲勞時癥狀會加重；三叉神經痛主要表現為一側面部三叉神經分布區域內反復發作針刺樣火燒樣劇烈疼痛，早期口服卡馬西平片有效果；這兩種疾病均被認為是血管參與壓迫面神經出腦干區域或三叉神經，從而引起局部脫髓鞘病變［1-2］。

三維時間飛躍法磁共振血管序列（three-dimensional time of flight-MRA，3D-TOF-MRA）為磁共振血管亮血成像技術，以及三維雙激發快速穩態進動成像（three-dimensional fast imaging employing steady state acquisition，3D-FIESTA-C）可使腦脊液、面聽神經及三叉神經與腦組織之間形成良好對比，可清楚顯示后組腦神經與周圍組織的關系，這兩種磁共振序列在腦神經疾病的診斷中發揮著重要作用［3-4］。3D-slicer是醫學影像后再處理及三維可視化的開源性軟件，其被廣泛應用于神經外科各種疾病的診療和術前計劃中［5］。本研究擬通過回顧性分析動脈壓迫性面肌痙攣和三叉神經痛患者，利用3D-slicer 軟件基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列重建責任血管、面聽神經及三叉神經，進而探討3D-slicer在血管壓迫性面肌痙攣及原發性三叉神經痛患者中對責任血管診斷的優勢以及指導顯微微血管減壓手術（micro-vascular decompression，MVD）的應用價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料回顧分析2020-06—2023-06 在蚌埠醫學院第二附屬醫院神經外科接受微血管減壓手術治療的面肌痙攣及原發性三叉神經痛患者，納入標準：（1）疾病診斷明確及具有手術指征；（2）完成3D-FIESTA-C及3D-TOF-MRA磁共振序列，原始資料完整且可查找；（3）征得家屬同意后行微血管減壓手術，術中證實責任血管明確存在動脈血管壓迫。總計30例（其中面肌痙攣患者24例，三叉神經痛6例），女18例，男12例，年齡27～74歲。本研究經倫理委員會同意批準，倫理批文見倫科批字［2023］267號。

1.2 磁共振檢查及診斷患者術前磁共振檢查均在我院磁共振儀器中（GE 3.0T，Discovery MR750）完成，患者去除金屬物品后平躺于磁共振儀器上，雙手放在身體兩側，掃描大腦腳至延髓部分，其中包括序列 軸 位T1WI、T2WI、3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA。其中3D-TOF-MRA 序列掃描參數：（Reptition Time，TR）為12 ms，（Echo Time，TE）設為2.9 ms，反轉角20°，（Field of view，FOV）視野為22 cm×22 cm，矩陣256×256，掃描層厚為0.8 mm；3D-FIESTA-C 掃描參數：TR 5.0 ms，TE 2.2 ms，反轉角60°，FOV 為22 cm×22 cm，矩陣256×256，層厚0.8 mm。磁共振原始資料在AW4.7工作站上進行處理，由2名有資歷的影像科醫師對責任血管進行預診斷。

1.3 3D-slicer 軟件三維重建運行3D-slicer 軟件（3D Slicer 5.2.2）版本，分別把顱腦磁共振3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列的DICOM 原始數據導入軟件系統；運行Segment Editor 模塊，依次點擊Add，并對每一模塊進行顏色設定及命名；點擊Threshold，依次調整合適閾值，使面聽神經及三叉神經顯影最為清楚，并點擊USE For MASKING，后點擊APPLY；點擊Scissors，選擇Erase Outside，依次對腦干、腦神經及后循環血管修剪。選擇并保留自己需要部分；依次畫出Segment Editor 模塊，每一部分所對應圖像；點擊Show 3D，根據合成情況可反復修飾重建，最后展示出需要的角度和視野。

1.4 顯微微血管減壓術患者取健側側臥位，取耳后發際線內直切口，常規消毒后，逐層切開皮膚及皮下組織，分離肌肉層，乳突撐開器撐開，完全暴露乳突根部及二腹肌溝，根據術前影像資料，在二腹肌溝根部上方約1.5 cm 處鉆孔，再使用磨鉆磨除骨質暴露橫竇與乙狀竇轉角，銑開大小約1.5 cm×2 cm的骨瓣，使橫竇下緣及乙狀竇后緣暴露，顯微鏡下剪開硬腦膜，從小腦半球外側進入緩慢釋放腦脊液，降低顱內壓力后，對橋小腦角區粘連蛛網膜進行松解，辨別后組腦神經，再探查面神經REZ 區，識別責任血管，根據血管走形特點選擇合適的Teflon 棉將血管墊開或者懸吊，解除REZ區血管壓迫；三叉神經痛患者需要全程探查三叉神經，鑒別責任血管，將責任血管墊開。術畢硬腦膜進行嚴密縫合，骨瓣復位，縫合皮膚。

1.5 統計學分析采用SPSS 17.7 軟件對數據進行統計分析，使用卡方檢驗比較3D-slicer 及磁共振3D-FIESTA 聯 合3D-TOF 序 列 對HFS 和PTN 責 任 血管診斷率，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 責任血管的三維重建24 例動脈壓迫性面肌痙攣患者經手術證實18 例為同側小腦前下動脈壓迫，6例為同側小腦后下動脈或其分支血管壓迫；6例動脈壓迫性三叉神經痛患者手中證實責任血管均為同側小腦上動脈。磁共振3D-FIESTA 聯合3D-TOF序列利用成像優勢互補可在二維平面對責任血管進行預判，3D-slicer 在3D-FIESTA 及3D-TOF 磁共振序列基礎上可對責任血管及神經進行三維重建（圖1）；可模擬手術視角，能夠為微血管減壓做到術前計劃和評估（圖2）。

圖1 顱腦3D-FIESTA-C和3D-TOF-MRA序列及三維重建后影像資料Figure 1 Brain 3D-FIESTA-C and 3D-TOF-MRA sequences and 3D reconstructed imaging data

圖2 顯微鏡下手術視角及三維重建模擬的手術視角Figure 2 Microscopic surgical perspective and three-dimensional reconstruction simulation of surgical perspective

2.2 責任血管的診斷情況3D-FIESTA聯合3D-TOF對責任血管的診斷率（22/30，73.3%），3D-slicer 基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列經三維重建后對責任血管的診斷率（29/30，96.67%），見表1。3D-slicer基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 磁共振序列經三維重建后對30例面肌痙攣及三叉神經痛患者責任血管的診斷陽性29例，假陽性1例；其中3D-FIESTA聯合3D-TOF 對30 例面肌痙攣及三叉神經痛患者責任血管的診斷陽性為22 例，假陽性為8 例；3D-slicer 基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 磁共振序列經三維重建后對責任血管的診斷比3D-FIESTA聯合3D-TOF更靈敏，兩者比較差異具有統計學意義（χ2=6.405，P=0.026）。

表1 基于影像資料對責任血管的診斷情況Table 1 Diagnosis of offending vessels based on imaging data

3 討論

面肌痙攣常表現為單側面部肌肉不自主地間歇性地抽搐，好發于中老年女性，其中發生在右側面部概率高于左側［6-8］；研究報道認為面肌痙攣的發病機制為面神經出腦干區域（REZ 區）受血管卡壓，從而引起局部神經元脫髓鞘病變導致異常放電，與局灶性癲癇癥狀類似，其中最常見的責任血管為小腦前下動脈［9-10］。三叉神經痛表現為面頰部三叉神經分布區域內間歇性發作劇烈疼痛，好發于老年人，其中女性略高于男性，三叉神經痛患者75%以上存在血管壓迫，其中責任血管有動脈也有靜脈，而25%的患者無血管參與［11-13］。顯微微血管減壓手術是治療面肌痙攣及三叉神經痛安全且有效的方法［14］。自上世紀60 年代由JANNATTA教授首次提出微血管減壓手術至今，經過這些年顯微外科的快速發展，微血管減壓手術更加成熟且更加安全［15-16］。

隨著影像技術的更新發展，磁共振成像在三叉神經痛及面肌痙攣等疾病的診斷中發揮著重要作用。3D-FIESTA-C 序列可以發揮三維穩態進動快速成像的優勢使不同解剖結構形成明顯的信號對比，面聽神經及三叉神經在該序列呈等信號，腦脊液呈現高信號，動脈血管則為低信號［17］。然而3D-TOF-MRA為非對比劑增強的亮血管成像技術，動脈血管因血管流速快則顯示為高信號，腦神經呈現為低信號［18］。利用磁共振3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列顯影的優勢，其已被廣泛用于面肌痙攣及三叉神經痛疾病的常規診療，用于責任血管的診斷［19-20］。研究表明3D-TOF-MRA 聯合3D-FIESTA-C 序列在動脈壓迫性面肌痙攣患者中可以提高責任血管的診斷靈敏度，診斷效能高于單獨使用任意一種序列，為診療提供了影像證據［21］。

3D-slicer具有強大的影像兼容以及后處理能力，3D-slicer 在原發性三叉神經痛患者3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 磁共振序列基礎上再次行三維重建，可以更加清晰地顯示三叉神經與責任血管的關系；同時3D-slicer的影像后處理在評估面肌痙攣患者神經血管關系及對責任血管的判斷比3D-FIESTA-C 聯合3D-TOF-MRA 對責任血管的診斷更靈敏，三維重建有助于術前計劃和模擬手術路徑。

本研究發現3D-slicer 基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列經三維重建后可清晰地勾畫出腦神經與責任血管的走形關系，與術中所見血管與神經走形基本一致，術前可以通過三維重建并旋轉出顯微手術下的視角，同樣可以模擬對責任血管的預處理方案，可在一定程度上提高手術的安全性。24例面肌痙攣患者術中證實責任血管18例為同側小腦前下動脈，6例為同側小腦后下動脈或其分支血管；6例動脈壓迫性三叉神經痛患者手中證實責任血管均為同側小腦上動脈。3D-FIESTA 聯合3D-TOF 對責任血管的診斷率為（22/30，73.3%），3D-slicer 基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列經三維重建后對責任血管的診斷率為（29/30，96.67%），3D-slicer基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 磁共振序列經三維重建后對責任血管的診斷比3D-FIESTA 聯合3D-TOF對責任血管的診斷更靈敏，差異具有統計學意義（P=0.026）。在基于3D-slicer的影像重建進行術前計劃，本組30例行微血管減壓手術患者無相關手術并發癥發生，均到達滿意手術效果。本研究的創新點在于以術中判斷責任血管壓迫為金標準，以影像科醫師在基于3D-FIESTA-C 聯合3D-TOF-MRA 序列對責任血管的識別為預診斷，再通過3D-slicer 軟件在基于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 序列二次重建神經血管來診斷責任血管。比較分析發現，3D-slicer在磁共振影像的基礎上可提高對責任血管的診斷率。可能由于樣本數的局限，影像科醫師缺乏對疾病的深刻認識，本組數據顯示3D-FIESTA-C聯合3D-TOF-MRA序列對腦神經疾病責任血管的診斷率略低于同行數據，但3D-slicer 的影像重建對責任血管的診斷率與同行研究基本一致［22-23］。

動脈壓迫性面肌痙攣及三叉神經痛患者中，3D-slicer 基 于3D-FIESTA-C 及3D-TOF-MRA 磁 共 振序列可對責任血管及神經進行三維重建，清晰描繪出神經與血管的走形關系；提高對責任血管的診斷率，同時可模擬手術路徑和視角，為微血管減壓手術做好術前計劃和評估，在一定程度上預估手術難度和風險。