三維仿真技術(shù)虛擬labbé靜脈解剖在神經(jīng)外科手術(shù)中的應(yīng)用

　作者：孫兵　　作者單位：200040 上海，復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科

　　【摘要】目的 通過三維立體虛擬labbé靜脈解剖與顯微外科手術(shù)的對比，評價虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在顯微神經(jīng)外科手術(shù)中應(yīng)用價值。方法 研究對象分成虛擬解剖組和實(shí)際手術(shù)組，實(shí)驗(yàn)例數(shù)均為23例。虛擬組收集23例顱底腫瘤患者CTA、MR、MRA影像數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)載入Dextroscope工作站，模擬手術(shù)入路顯微解剖Labbé靜脈以及周圍的靜脈竇，比較虛擬現(xiàn)實(shí)仿真手術(shù)中測得的Labbé靜脈數(shù)據(jù)和臨床病例手術(shù)中的數(shù)據(jù)。結(jié)果 虛擬解剖組的labbe靜脈單根5例，雙根10例，多根8例;實(shí)際手術(shù)組的Labbé靜脈單根5例，雙根9例，多根9例，虛擬解剖組Labbé靜脈屬于前置型為17.39%，實(shí)際手術(shù)組13.04%。對比兩組數(shù)據(jù)無顯著性差異。結(jié)論 運(yùn)用三維虛擬仿真技術(shù)可以精確模擬labbe靜脈解剖，為手術(shù)入路的選擇提供準(zhǔn)確、直觀的依據(jù)。

　　【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 顯微解剖 Labbé靜脈

　　Study on applications of 3D virtual reality technology to microsurgical anatomy of the veins of Labbé SUN Bing, YANG Delin，GU Shixin， et al. Department of Neurosurgery, Huashan Hospital of Fudan University, Shanghai 200040, China

　　Abstract:ob[x]jective To explore application value of microsurgical anatomy of the veins of Labbé obtained by virtual reality technology in neurosurgical operations. Methods The virtual anatomy and findings in actual oprations were studied in 23 cases of skull ba[x]se tumors respectively. Radiological data was collected and transported into Dextroscope workstation. Microsurgical approach was simulated and microsurgical dissection of the veins of Labbé and its surrounding sinus were rebuilt on the workstation. Then, the data of the veins of Labbé from two groups was compared and analyzed.Results Data shows 5 single ,10 double, 8 multiple veins of labbé in virtual anatomy group and 5 single，9 double，9 multiple in actual operation group. Meanwhile, the proportion of foreplacedtype veins of Labbé is 13.04% in operation group and 17.39% in virtual group. Compared with operation group，the data of veins of labbé in virtual group has no significance. Conclusions Virtual reality technology can accurately simulate the anatomical feature of the veins of Labbé, which facilitates the operation planning in neurosurgery.

　　Key words:virtual reality technology;microsurgical anatomy;the veins of Labbé

　　近年來，隨著交叉學(xué)科的迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在神經(jīng)外科手術(shù)中得到了初步應(yīng)用。本文通過三維立體虛擬模仿技術(shù)模擬研究Labbé靜脈的解剖特點(diǎn)，并與實(shí)際顯微外科手術(shù)進(jìn)行比較，以評價虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在神經(jīng)外科手術(shù)中的應(yīng)用價值。

　　1 資料和方法

　　1.1 臨床資料 自2005年11月到2007年11月，華山醫(yī)院神經(jīng)外科三組收治的23例中后顱凹腫瘤患者。男性13例，女性10例,年齡35～68歲，平均(57.8±7.4)歲。其中三叉神經(jīng)鞘瘤11例，腦膜瘤10例，其他2例。

　　1.2 儀器設(shè)備 虛擬現(xiàn)實(shí)Dextroscope工作站(Volume Interactions公司，新加坡)，軟件版本RadioDexter1.01R。GE 3.0Tesla Signal Horizon 和磁共振掃描儀(GE medical 美國)，標(biāo)準(zhǔn)頭部線圈。德國西門子64排SOMATOM Sensation CT。

　　1.3 方法 所有患者分成虛擬現(xiàn)實(shí)組和實(shí)際手術(shù)組。實(shí)際手術(shù)組均采用顳底經(jīng)天幕入路，手術(shù)中剪開硬膜后，即可觀察、測量Labbé靜脈。影像數(shù)據(jù)采集：實(shí)驗(yàn)組患者術(shù)前1～3 d對患者行CTA，MR，MRA和(或)MRV影像數(shù)據(jù)采集。MR平掃及增強(qiáng)掃描運(yùn)用導(dǎo)航序列掃描方式采集影像：T1W三維快速偏導(dǎo)相梯度回波序列;TR/TE=9/2 ms;翻轉(zhuǎn)角=25°;層厚=2 mm;間隔=0 mm;矩陣尺寸=256×256;視野(FOV)=240×240;水平位掃描;掃描范圍自鼻尖至顱頂。增強(qiáng)掃描系靜脈注射順磁性造影劑(釓噴酸二甲葡胺)后掃描。MRA及MRV掃描：用三維時間飛越法掃描，層厚=2 mm，矩陣512×512，F(xiàn)OV=240×240。CTA掃描：掃描前靜脈推注歐乃派克，連續(xù)、無間隔、無重疊、非螺旋方式水平位薄層掃描;層厚=1.25 mm;矩陣尺寸=256×256;無成角掃描。

　　1.4 顯微解剖模擬 運(yùn)用軟件內(nèi)的三維處理工具對圖像任意位置進(jìn)行立體切割觀察Labbé靜脈形態(tài)和匯入橫竇關(guān)系，測量Labbé靜脈到靜脈竇角距離。

　　1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 數(shù)據(jù)均采用SPSS12.0軟件處理，計(jì)量資料采用配對T檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料使用秩和檢驗(yàn)。P<0.05示有顯著性差異。

　　2 結(jié) 果

　　Labbé靜脈類型：根據(jù)Labbé靜脈的根數(shù)將其分成單根型，雙根型以及多根型(兩根以上者)。兩組的分型如下。 虛擬現(xiàn)實(shí)中Labbé靜脈類型和手術(shù)組對比組別例數(shù)缺如單根雙根多根虛擬現(xiàn)實(shí)組2305108實(shí)際手術(shù)組230599**P>0.05 兩組統(tǒng)計(jì)學(xué)處理沒有顯著性差異。

　　Labbé靜脈注入類型：Labbé靜脈通常是引流外側(cè)裂中大腦中靜脈，經(jīng)過顳底，小腦幕，后匯入橫竇，少部分進(jìn)入乙狀竇。根據(jù)Labbé靜脈匯入橫竇到達(dá)靜脈竇角(signoid transverse sinus,STP)距離，分成前置型(<10 mm)和后置型(>10 mm)。 實(shí)際解剖與虛擬解剖的對比：Labbé靜脈注入類型組別例數(shù)前置型后置型虛擬現(xiàn)實(shí)組 *P>0.05 兩組統(tǒng)計(jì)學(xué)處理沒有顯著性差異。 Labbé靜脈注入靜脈竇類型組別例數(shù)橫竇乙狀竇虛擬現(xiàn)實(shí)組　23221實(shí)際手術(shù)組 23 23*0*P>0.05 兩組統(tǒng)計(jì)學(xué)處理沒有顯著性差異。

　　3 討 論

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality VR)是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多項(xiàng)技術(shù)的新技術(shù)。是由計(jì)算機(jī)生成逼真的三維虛擬圖形界面，使人作為參與者通過適當(dāng)裝置，自然地對虛擬世界進(jìn)行身臨其境般的體驗(yàn)和交互。虛擬解剖的研究初開始于美國1986年的“可視人”計(jì)劃，其長遠(yuǎn)目標(biāo)是為實(shí)現(xiàn)人體解剖學(xué)信息的可視化建立系統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)[1,2]。此后，韓國亞洲大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖系等科研部門合作開展“虛擬可視(韓國)人”的研究計(jì)劃，建立了具有東方人種特征的“虛擬可視人”的數(shù)據(jù)集[3]。在國內(nèi)，香港中文大學(xué)和重慶第三軍醫(yī)大學(xué)也已分別啟動“虛擬可視(中國)人”的研究，為我國醫(yī)學(xué)科學(xué)研究與教育提供人體復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的三維可視化VR模型。在神經(jīng)外科手術(shù)中，由于個體解剖差異較大，且臨床神經(jīng)系統(tǒng)的腫瘤局部解剖關(guān)系千變?nèi)f化，而其“可視人”掃描的圖像僅僅是超薄，沒有MR、CT等信號強(qiáng)弱改變，并不能滿足臨床的需要。隨著學(xué)科交叉的迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它能將影像數(shù)據(jù)、超薄層掃描、三維重建技術(shù)等有機(jī)融合在一起，為解剖研究和臨床個性化手術(shù)入路提供了準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。

　　本研究中是以顳底經(jīng)天幕入路手術(shù)為例，對其入路中Labbé靜脈進(jìn)行虛擬研究，并與實(shí)際手術(shù)比較，初步評價虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在神經(jīng)外科顱底手術(shù)入路研究中的價值。顳底經(jīng)天幕入路，尤其是左側(cè)，為獲得足夠的手術(shù)空間，除腰穿以外，術(shù)者通常需要牽拉并抬起顳底，Labbé靜脈的保護(hù)非常重要。Labbé靜脈是連接外側(cè)裂和橫竇之間的重要下吻合靜脈，如果手術(shù)中損傷會導(dǎo)致嚴(yán)重后果如腦水腫，優(yōu)勢半球還可能導(dǎo)致失語[4]。而Labbé靜脈匯入橫竇接近靜脈竇角，手術(shù)中會因牽開顳葉距離過短嚴(yán)重影響手術(shù)[5]。所以手術(shù)前了解Labbé靜脈的類型和形態(tài)是顳底經(jīng)天幕入路重要環(huán)節(jié)之一。Labbé靜脈研究報(bào)道較多[6～8]。有作者根據(jù)Labbé靜脈的根數(shù)將其分為單根型，雙根型，多根型(兩根以上)。還有依據(jù)匯入點(diǎn)到靜脈竇角距離分為前置型和后置型。前置型距離短于10 mm，后置型距離大于10 mm。這種分類方法對于臨床有實(shí)用價值，因?yàn)榍爸眯蚅abbé靜脈會嚴(yán)重影響手術(shù)中顳葉的牽開，如強(qiáng)行牽開勢必造成嚴(yán)重后果。

　　目前，靜脈位置判斷的方法較多，但都存在不足之處，如全腦血管數(shù)字減影能全面顯示血管，但周圍組織無法顯示，且不能作為術(shù)前常規(guī)檢查。CTV可以清晰顯示顯示Labbé靜脈，但在CTV片上測量其到達(dá)靜脈竇距離較困難。MRV可以顯示Labbé靜脈，但是由于周圍的小靜脈太多，影響觀察和判斷。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可把多模式影像如CTV、MRV、MRI等進(jìn)行融合，可以通過提取等多種操作以三維立體形式表現(xiàn)Labbé靜脈的匯入橫竇關(guān)系，而且通過配合其他影像的特點(diǎn)，同時顯示腦組織和顱骨以及靜脈系統(tǒng)。因此，運(yùn)用三維虛擬仿真技術(shù)可以綜合評價labbé靜脈解剖，為手術(shù)前選擇手術(shù)入路、處理Labbé靜脈提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。