多模態圖像融合及三維重建技術在后顱窩腫瘤手術中的應用

[摘要]目的旨在探討多模態圖像融合及三維重建技術在后顱窩腫瘤手術治療中的應用效果。方法回顧性分析2022年1月至2023年9月在江蘇大學附屬人民醫院神經外科接受手術治療的19例后顱窩腫瘤患者的臨床資料。所有患者在術前均接受頭部CT和MRI檢查，并將影像數據輸入影像融合工作站進行圖像融合和三維重建。醫生利用這些融合后的影像進行腫瘤空間評估和模擬手術入路。術后統計腫瘤全切除率和術后并發癥，并對其應用價值進行評估。結果多模態圖像融合及三維重建技術能清晰顯示后顱窩腫瘤與周圍結構的解剖關系，19例患者中腫瘤全切除15例（78.9%），次全切除4例，無圍手術期死亡患者。術后并發癥包括腦水腫2例，顱內感染1例，面癱2例，吞咽困難1例。根據醫生的反饋，多模態圖像融合及三維重建技術在手術中表現出顯著價值的案例有16例，輔助價值的案例有3例。結論多模態圖像融合及三維重建技術可精準、清晰地顯示后顱窩腫瘤與周圍重要組織的空間關系，有助于醫生設計更精準的手術切口和選擇更合理的手術入路，對手術順利完成有較高的輔助價值。

[關鍵詞]后顱窩；多模態圖像融合及三維重建技術；腦腫瘤；神經外科

[中圖分類號]R651.1[文獻標識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.29.014

Applicationofmultimodalimagefusionand3Dreconstructiontechniquesinposteriorcranialfossatumoursurgery

WANGJun，SUNEryi，XUEnxi，ZHOUZhou，CHENBo

DepartmentofNeurosurgery，theAffiliatedPeople’sHospitalofJiangsuUniversity，Zhenjiang212002，Jiangsu，China

[Abstract]ObjectiveToinvestigatetheeffectivenessofMultimodalimagefusionand3Dreconstructiontechniquesinthesurgicaltreatmentofposteriorcranialfossatumourssurgery.MethodsRetrospectiveanalysisofmedicalrecordsof19patientswithposteriorcranialfossatumourswhounderwentsurgicaltreatmentbetweenJanuary2022andSeptember2023in&n_{9t/9peI8fUNmCmPJBLjHEsa6IUQotoSCoGMJKts4FU8=}bsp;DepartmentofNeurosurgery，theAffiliatedPeople’sHospitalofJiangsuUniversity.AllpatientsunderwentpreoperativeCTandMRimagingofthehead，andtheseimagedatawereinputintoanimagefusionworkstationforimagefusionand3Dreconstruction.Thesurgeonthenusedthesefusedimagesforspatialassessmentofthetumourandsimulationofsurgicalaccess.ResultsThemultimodalimagefusiontechniquescouldclearlyshowtheanatomicalrelationshipbetweenthetumouroftheposteriorcranialfossaandthesurroundingstructures，andtherewere15casesoftotalresectionofthetumourin19patients（78.9%），4casesofsubtotalresection，andnoperioperativedeathpatients.Postoperativecomplicationsincludedcerebraloedemain2cases，intracranialinfectionin1case，facialparalysisin2cases，anddysphagiain1case.Accordingtothefeedbackfromthesurgeons，themultimodalimagefusiontechniquesshowedsignificantvalueinsurgeryin16casesandancillaryvaluein3cases.ConclusionMultimodalimagefusiontechnologyand3Dreconstructiontechniquesincanaccuratelyandclearlyshowthespatialrelationshipbetweenthetumourintheposteriorcranialfossaandthesurroundingimportanttissues，whichhelpsthesurgeontomoreaccuratelydesignthesurgicalincisionandchooseamorereasonablesurgicalapproach.Ithasahighauxiliaryvalueforthesuccessfulcompletionofsurgery.

[Keywords]Posteriorcranialfossa;Multimodalimagefusionand3Dreconstructiontechniquesin;Braintumor;Neurosurgery

后顱窩腫瘤是指小腦幕與枕骨大孔范圍內的腫瘤，由于其位置毗鄰重要的結構如腦干，基底動脈及其分支、眾多的顱神經，使得該部位的腫瘤手術難度和復雜度均較大[1]；尤其是位于橋小腦角、巖斜區和腦干腹側等部位的腫瘤[2-4]。提高腫瘤全切率及減少并發癥一直是神經外科醫生追求的目標，要達到該目標不僅需要掌握詳盡的醫學解剖學知識和高超的手術技巧，可供術前精準、全面、清晰顯示腫瘤與周圍血管神經和腦組織空間關系的技術也是必不可少的。近年來，多模態圖像融合及三維重建技術被逐漸應用到臨床實踐中，并取得良好效果[5-7]。多模態圖像融合及三維重建技術可整合來自不同影像模式的信息，如CT、MRI和血管造影等，將其融合形成三維圖像，可更全面、準確地展示腫瘤與周圍結構的關系[8]。本研究旨在分析多模態圖像融合及三維重建技術在后顱窩腫瘤手術中的應用效果。

1對象與方法

1.1研究對象

回顧性收集2022年1月至2023年9月在江蘇大學附屬人民醫院神經外科接受手術治療的19例后顱窩腫瘤患者的臨床資料。男4例，女15例，年齡48～85歲，平均（65.0±9.6）歲。納入標準：①經影像學診斷為后顱窩腫瘤，并計劃接受手術治療；②頭顱CT和MRI等影像學資料完整，且資料清晰、無偽影，可滿足多模態圖像融合及三維重建技術要求；③接受手術治療，并計劃利用多模態圖像融合及三維重建技術進行術前評估和手術導航。排除標準：①二次手術患者；②出院后失訪患者。收集的臨床資料包括患者的年齡、性別、影像學資料、手術記錄及病理資料。術前所有患者均接受CT、MRI、磁共振動脈成像，磁共振靜脈成像檢查，并通過多模態影像融合軟件構建出腫瘤、腦組織及腫瘤周圍血管的三維數字化影像以指導手術規劃。術后行CT、MRI檢查，評估腫瘤切除是否完全，是否出現腦出血、腦腫脹等并發癥。

1.2術前多模態圖像融合及三維重建技術和評估

從醫院的信息系統獲取患者的CT和MRI圖像數據CT斷層掃描厚度1mm，MRI檢測序列包括T1加權像、T2加權像、液體衰減反轉恢復序列、磁共振動脈成像、磁共振靜脈成像。然后上傳這些圖像數據到工作站。在工作站打開相應的圖像序列后，完成對齊和融合及三維重建的步驟。根據需要自動導入MR序列圖像、CT數據等，選擇“Infusion”功能實現自動匹配。最后將顱骨三維重建圖像與MR顯示帶有血管的腫瘤三維圖像合并，完成多模態圖像融合。影像評估內容：①腫瘤和周圍重要結構的空間關系；②術前模擬手術入路，包括骨窗設計，通過虛擬骨窗觀察腫瘤的空間結構，模擬腫瘤切除手術過程，并確定手術入路。

1.3手術過程

手術在全身麻醉氣管插管下進行。Mayfield頭架固定后，根據術前多模態影像融合系統合成的三維圖像及數字導航系統確定皮膚切口。本組患者乙狀竇后入路11例，枕下正中入路1例，旁正中入路3例，遠外側入路4例；切開皮膚和肌肉組織后暴露顱骨，再次導航定位，避開引流靜脈及靜脈竇，用磨鉆鉆孔后銑刀銑開顱骨，剪開硬膜前再次導航定位明確靜脈竇位置，避免損傷。切除腫瘤時先行瘤內減壓，然后分離腫瘤包膜，避免損傷周圍重要結構。若腫瘤與神經、重要血管或腦組織黏連緊密，必要時殘存少量腫瘤組織。切除腫瘤后縫合硬膜，回復骨瓣，縫合肌肉及皮膚切口；通過圖像評價手術效果。術后復查CT，3d內復查MRI。

1.4 術后評估

每例患者的主刀醫師術后評估多模態圖像融合及三維重建技術對手術的參考價值，分為顯著價值、輔助價值、無價值3個等級[9]。顯著價值計2分：對手術順利進行至關重要，僅憑單模態圖像無法達到預期手術結果；輔助價值計1分：憑單模態圖像可完成手術，但多模態圖像融合及三維重建技術可提供更詳細的信息，減少手術損傷；無價值計0分：僅憑單模態圖像就能順利完成手術，并達到預期效果，無需多模態圖像融合及三維重建技術支持。根據術后MRI檢查結果明確腫瘤切除程度。全切除：腫瘤完全切除，無殘留；次全切除：腫瘤切除達到90%以上。部分切除：腫瘤切除在90%以下。術后并發癥主要包括有無出血、腦水腫、顱內感染、面癱、吞咽困難，肢體感覺運動障礙。

1.5隨訪

術后患者進行了8～29個月的隨診，通過MRI檢查評價腫瘤是否復發及有無新的并發癥。

2結果

2.1多模態圖像融合及三維重建技術的價值評估

19例患者中腦膜瘤10例，其中橋小腦角腦膜瘤5例，斜坡腦膜瘤2例，腦干腹側腦膜瘤1例，枕骨大孔區腦膜瘤1例，天幕下腦膜瘤1例；聽神經瘤6例，小腦半球轉移瘤1例，小腦室管膜瘤1例，舌咽神經鞘瘤1例。見表1。所有患者均完成術前多模態圖像融合及三維重建技術。腫瘤與重要的動脈，靜脈及靜脈竇的空間關系均顯示良好，髁后靜脈可良好顯示，與術中真實情況均符合。通過虛擬骨窗可模擬手術入路，并顯示術野暴露范圍。根據主刀醫師的術后評估，該技術顯著價值16例，輔助價值3例，無價值0例。

2.2手術結果

術中皮膚切口、骨瓣范圍均符合術前模擬開顱設想，術中未見腫瘤周圍引流靜脈或靜脈竇損傷，腫瘤包裹動脈術中均未損傷。19例腫瘤全切除15例，全切率78.9%；次全切除4例（1例舌咽神經鞘瘤，2例聽神經瘤，1例斜坡腦膜瘤）；無圍手術期死亡患者。所有患者骨瓣均得到復位。

2.3術后并發癥

2例小腦腫瘤出現術區輕度水腫，2例聽神經瘤出現輕度面癱，1例顱內感染給予抗生素治療及腰大池引流后治愈，1例有舌咽神經損傷導致的吞咽困難行氣管切開。1例出現橫竇一過性閉塞，給予低分子肝素治療后再通。

2.4隨訪

17例患者術后隨訪成功，2例漏訪；隨訪8～29個月，2例復發。其他患者未出現新的并發癥。

3討論

近年來，術前多模態圖像融合技術越來越多地應用于神經外科領域，特別是腦腫瘤和三叉神經痛等[10-12]。后顱窩比鄰結構如腦干、后組顱神經及椎基底動脈等非常重要，傳統的單模態影像技術如CT或MRI可提供手術所需的重要信息，但無法提供腫瘤的三維結構信息。術前多模態圖像融合技術可通過構建三維結構，讓操作者更直觀理解腫瘤與周圍組織的結構關系，更精確進行手術規劃和手術路徑設計，對手術具有重要指導意義[9]。

后顱窩手術中保護靜脈竇的傳統方法是標記乙狀竇及橫竇，有的患者一側橫竇或乙狀竇發育不良甚至完全消失，而另一側可能較正常的明顯增粗，導致標記結果個體差異較大[13-16]。研究表明以星點作為解剖標志可導致50%的橫竇或乙狀竇損傷[15]。多模態融合技術可清晰顯示靜脈竇發育情況[12]，術前可更精確地設計手術切口和骨瓣大小，避免術中損傷靜脈竇。本組19例患者均未出現橫竇、乙狀竇損傷的情況。

多模態圖像融合及三維重建技術可清楚顯示顱骨骨性結構，操作者術前可透過腫瘤組織觀察到腫瘤深部的重要血管，通過透化模擬骨瓣范圍為模擬手術入路[8，12]，有利于在手術切除腫瘤的過程中減少損傷和提高腫瘤全切率。本研究術后評價多模態圖像融合及三維重建技術有顯著價值16例，輔助價值3例。19例腫瘤患者全切除率78.9%。另一項采用多模態圖像融合及三維重建技術進行顱底腫瘤切除研究的全切除率為78.7%[17]。本組病例發生術后感染1例，可能與手術時間長有關；術后腦水腫2例，經治療后均完全吸收；1例遺留有吞咽困難，考慮與后組顱神經損傷有關2例輕度面癱患者經過治療后均好轉。本研究患者均未出現腦脊液漏，既往研究表明顱底重建是預防腦脊液漏的關鍵因素[18]。本研究經術前規劃，手術中骨瓣保留較多。骨瓣回復后顱底重建效果較好。

多模態圖像融合及三維重建技術具有較好的三維成像功能，使腫瘤得以直觀化展示[6，9]；在外科醫師向患者及其家屬闡述病情時可有效增強信息傳遞的清晰度與深度，促進患者及其家屬對手術治療方案的接受度。多模態圖像融合及三維重建技術應用于腦腫瘤，特別是那些侵犯到周圍重要結構的巨大腫瘤時，可使外科醫生更直觀地觀察到腫瘤與周圍結構的三維空間關系，在一個真實的、立體的環境中查看腫瘤及其周圍結構，從而更精確地輔助醫生進行手術規劃和手術路徑設計。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–06–10）

（修回日期：2024–08–29）