多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)在后顱窩腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用

[摘要]目的旨在探討多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)在后顱窩腫瘤手術(shù)治療中的應(yīng)用效果。方法回顧性分析2022年1月至2023年9月在江蘇大學(xué)附屬人民醫(yī)院神經(jīng)外科接受手術(shù)治療的19例后顱窩腫瘤患者的臨床資料。所有患者在術(shù)前均接受頭部CT和MRI檢查，并將影像數(shù)據(jù)輸入影像融合工作站進(jìn)行圖像融合和三維重建。醫(yī)生利用這些融合后的影像進(jìn)行腫瘤空間評(píng)估和模擬手術(shù)入路。術(shù)后統(tǒng)計(jì)腫瘤全切除率和術(shù)后并發(fā)癥，并對(duì)其應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)能清晰顯示后顱窩腫瘤與周圍結(jié)構(gòu)的解剖關(guān)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(shù)期死亡患者。術(shù)后并發(fā)癥包括腦水腫2例，顱內(nèi)感染1例，面癱2例，吞咽困難1例。根據(jù)醫(yī)生的反饋，多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)在手術(shù)中表現(xiàn)出顯著價(jià)值的案例有16例，輔助價(jià)值的案例有3例。結(jié)論多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)可精準(zhǔn)、清晰地顯示后顱窩腫瘤與周圍重要組織的空間關(guān)系，有助于醫(yī)生設(shè)計(jì)更精準(zhǔn)的手術(shù)切口和選擇更合理的手術(shù)入路，對(duì)手術(shù)順利完成有較高的輔助價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]后顱窩；多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)；腦腫瘤；神經(jīng)外科

[中圖分類號(hào)]R651.1[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(nèi)的腫瘤，由于其位置毗鄰重要的結(jié)構(gòu)如腦干，基底動(dòng)脈及其分支、眾多的顱神經(jīng)，使得該部位的腫瘤手術(shù)難度和復(fù)雜度均較大[1]；尤其是位于橋小腦角、巖斜區(qū)和腦干腹側(cè)等部位的腫瘤[2-4]。提高腫瘤全切率及減少并發(fā)癥一直是神經(jīng)外科醫(yī)生追求的目標(biāo)，要達(dá)到該目標(biāo)不僅需要掌握詳盡的醫(yī)學(xué)解剖學(xué)知識(shí)和高超的手術(shù)技巧，可供術(shù)前精準(zhǔn)、全面、清晰顯示腫瘤與周圍血管神經(jīng)和腦組織空間關(guān)系的技術(shù)也是必不可少的。近年來，多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)被逐漸應(yīng)用到臨床實(shí)踐中，并取得良好效果[5-7]。多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)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(zhǔn)確地展示腫瘤與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系[8]。本研究旨在分析多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)在后顱窩腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用效果。

1對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

回顧性收集2022年1月至2023年9月在江蘇大學(xué)附屬人民醫(yī)院神經(jīng)外科接受手術(shù)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(biāo)準(zhǔn)：①經(jīng)影像學(xué)診斷為后顱窩腫瘤，并計(jì)劃接受手術(shù)治療；②頭顱CT和MRI等影像學(xué)資料完整，且資料清晰、無偽影，可滿足多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)要求；③接受手術(shù)治療，并計(jì)劃利用多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)進(jìn)行術(shù)前評(píng)估和手術(shù)導(dǎo)航。排除標(biāo)準(zhǔn)：①二次手術(shù)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(xué)資料、手術(shù)記錄及病理資料。術(shù)前所有患者均接受CT、MRI、磁共振動(dòng)脈成像，磁共振靜脈成像檢查，并通過多模態(tài)影像融合軟件構(gòu)建出腫瘤、腦組織及腫瘤周圍血管的三維數(shù)字化影像以指導(dǎo)手術(shù)規(guī)劃。術(shù)后行CT、MRI檢查，評(píng)估腫瘤切除是否完全，是否出現(xiàn)腦出血、腦腫脹等并發(fā)癥。

1.2術(shù)前多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)和評(píng)估

從醫(yī)院的信息系統(tǒng)獲取患者的CT和MRI圖像數(shù)據(jù)CT斷層掃描厚度1mm，MRI檢測(cè)序列包括T1加權(quán)像、T2加權(quán)像、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列、磁共振動(dòng)脈成像、磁共振靜脈成像。然后上傳這些圖像數(shù)據(jù)到工作站。在工作站打開相應(yīng)的圖像序列后，完成對(duì)齊和融合及三維重建的步驟。根據(jù)需要自動(dòng)導(dǎo)入MR序列圖像、CT數(shù)據(jù)等，選擇“Infusion”功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(tài)圖像融合。影像評(píng)估內(nèi)容：①腫瘤和周圍重要結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系；②術(shù)前模擬手術(shù)入路，包括骨窗設(shè)計(jì)，通過虛擬骨窗觀察腫瘤的空間結(jié)構(gòu)，模擬腫瘤切除手術(shù)過程，并確定手術(shù)入路。

1.3手術(shù)過程

手術(shù)在全身麻醉氣管插管下進(jìn)行。Mayfield頭架固定后，根據(jù)術(shù)前多模態(tài)影像融合系統(tǒng)合成的三維圖像及數(shù)字導(dǎo)航系統(tǒng)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(yuǎn)外側(cè)入路4例；切開皮膚和肌肉組織后暴露顱骨，再次導(dǎo)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(dǎo)航定位明確靜脈竇位置，避免損傷。切除腫瘤時(shí)先行瘤內(nèi)減壓，然后分離腫瘤包膜，避免損傷周圍重要結(jié)構(gòu)。若腫瘤與神經(jīng)、重要血管或腦組織黏連緊密，必要時(shí)殘存少量腫瘤組織。切除腫瘤后縫合硬膜，回復(fù)骨瓣，縫合肌肉及皮膚切口；通過圖像評(píng)價(jià)手術(shù)效果。術(shù)后復(fù)查CT，3d內(nèi)復(fù)查MRI。

1.4 術(shù)后評(píng)估

每例患者的主刀醫(yī)師術(shù)后評(píng)估多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)對(duì)手術(shù)的參考價(jià)值，分為顯著價(jià)值、輔助價(jià)值、無價(jià)值3個(gè)等級(jí)[9]。顯著價(jià)值計(jì)2分：對(duì)手術(shù)順利進(jìn)行至關(guān)重要，僅憑單模態(tài)圖像無法達(dá)到預(yù)期手術(shù)結(jié)果；輔助價(jià)值計(jì)1分：憑單模態(tài)圖像可完成手術(shù)，但多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)可提供更詳細(xì)的信息，減少手術(shù)損傷；無價(jià)值計(jì)0分：僅憑單模態(tài)圖像就能順利完成手術(shù)，并達(dá)到預(yù)期效果，無需多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)支持。根據(jù)術(shù)后MRI檢查結(jié)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(dá)到90%以上。部分切除：腫瘤切除在90%以下。術(shù)后并發(fā)癥主要包括有無出血、腦水腫、顱內(nèi)感染、面癱、吞咽困難，肢體感覺運(yùn)動(dòng)障礙。

1.5隨訪

術(shù)后患者進(jìn)行了8～29個(gè)月的隨診，通過MRI檢查評(píng)價(jià)腫瘤是否復(fù)發(fā)及有無新的并發(fā)癥。

2結(jié)果

2.1多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)的價(jià)值評(píng)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(cè)腦膜瘤1例，枕骨大孔區(qū)腦膜瘤1例，天幕下腦膜瘤1例；聽神經(jīng)瘤6例，小腦半球轉(zhuǎn)移瘤1例，小腦室管膜瘤1例，舌咽神經(jīng)鞘瘤1例。見表1。所有患者均完成術(shù)前多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)。腫瘤與重要的動(dòng)脈，靜脈及靜脈竇的空間關(guān)系均顯示良好，髁后靜脈可良好顯示，與術(shù)中真實(shí)情況均符合。通過虛擬骨窗可模擬手術(shù)入路，并顯示術(shù)野暴露范圍。根據(jù)主刀醫(yī)師的術(shù)后評(píng)估，該技術(shù)顯著價(jià)值16例，輔助價(jià)值3例，無價(jià)值0例。

2.2手術(shù)結(jié)果

術(shù)中皮膚切口、骨瓣范圍均符合術(shù)前模擬開顱設(shè)想，術(shù)中未見腫瘤周圍引流靜脈或靜脈竇損傷，腫瘤包裹動(dòng)脈術(shù)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(jīng)鞘瘤，2例聽神經(jīng)瘤，1例斜坡腦膜瘤）；無圍手術(shù)期死亡患者。所有患者骨瓣均得到復(fù)位。

2.3術(shù)后并發(fā)癥

2例小腦腫瘤出現(xiàn)術(shù)區(qū)輕度水腫，2例聽神經(jīng)瘤出現(xiàn)輕度面癱，1例顱內(nèi)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(jīng)損傷導(dǎo)致的吞咽困難行氣管切開。1例出現(xiàn)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(shù)后隨訪成功，2例漏訪；隨訪8～29個(gè)月，2例復(fù)發(fā)。其他患者未出現(xiàn)新的并發(fā)癥。

3討論

近年來，術(shù)前多模態(tài)圖像融合技術(shù)越來越多地應(yīng)用于神經(jīng)外科領(lǐng)域，特別是腦腫瘤和三叉神經(jīng)痛等[10-12]。后顱窩比鄰結(jié)構(gòu)如腦干、后組顱神經(jīng)及椎基底動(dòng)脈等非常重要，傳統(tǒng)的單模態(tài)影像技術(shù)如CT或MRI可提供手術(shù)所需的重要信息，但無法提供腫瘤的三維結(jié)構(gòu)信息。術(shù)前多模態(tài)圖像融合技術(shù)可通過構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)，讓操作者更直觀理解腫瘤與周圍組織的結(jié)構(gòu)關(guān)系，更精確進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和手術(shù)路徑設(shè)計(jì)，對(duì)手術(shù)具有重要指導(dǎo)意義[9]。

后顱窩手術(shù)中保護(hù)靜脈竇的傳統(tǒng)方法是標(biāo)記乙狀竇及橫竇，有的患者一側(cè)橫竇或乙狀竇發(fā)育不良甚至完全消失，而另一側(cè)可能較正常的明顯增粗，導(dǎo)致標(biāo)記結(jié)果個(gè)體差異較大[13-16]。研究表明以星點(diǎn)作為解剖標(biāo)志可導(dǎo)致50%的橫竇或乙狀竇損傷[15]。多模態(tài)融合技術(shù)可清晰顯示靜脈竇發(fā)育情況[12]，術(shù)前可更精確地設(shè)計(jì)手術(shù)切口和骨瓣大小，避免術(shù)中損傷靜脈竇。本組19例患者均未出現(xiàn)橫竇、乙狀竇損傷的情況。

多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)可清楚顯示顱骨骨性結(jié)構(gòu)，操作者術(shù)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(shù)入路[8，12]，有利于在手術(shù)切除腫瘤的過程中減少損傷和提高腫瘤全切率。本研究術(shù)后評(píng)價(jià)多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)有顯著價(jià)值16例，輔助價(jià)值3例。19例腫瘤患者全切除率78.9%。另一項(xiàng)采用多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)進(jìn)行顱底腫瘤切除研究的全切除率為78.7%[17]。本組病例發(fā)生術(shù)后感染1例，可能與手術(shù)時(shí)間長有關(guān)；術(shù)后腦水腫2例，經(jīng)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(jīng)損傷有關(guān)2例輕度面癱患者經(jīng)過治療后均好轉(zhuǎn)。本研究患者均未出現(xiàn)腦脊液漏，既往研究表明顱底重建是預(yù)防腦脊液漏的關(guān)鍵因素[18]。本研究經(jīng)術(shù)前規(guī)劃，手術(shù)中骨瓣保留較多。骨瓣回復(fù)后顱底重建效果較好。

多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)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(yī)師向患者及其家屬闡述病情時(shí)可有效增強(qiáng)信息傳遞的清晰度與深度，促進(jìn)患者及其家屬對(duì)手術(shù)治療方案的接受度。多模態(tài)圖像融合及三維重建技術(shù)應(yīng)用于腦腫瘤，特別是那些侵犯到周圍重要結(jié)構(gòu)的巨大腫瘤時(shí)，可使外科醫(yī)生更直觀地觀察到腫瘤與周圍結(jié)構(gòu)的三維空間關(guān)系，在一個(gè)真實(shí)的、立體的環(huán)境中查看腫瘤及其周圍結(jié)構(gòu)，從而更精確地輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和手術(shù)路徑設(shè)計(jì)。

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）