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3D Slicer软件辅助大脑中动脉M4段动脉瘤手术诊疗分析-3

2022.1.22
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

2.3治疗策略

 

大脑中动脉瘤的位置和大小很大程度上决定了其治疗方式和预后优劣。位于皮层脑沟内的M4段动脉瘤治疗难度明显高于相对近端的动脉瘤。血管内介入治疗对于瘤体直径小于2mm,载瘤动脉相对较粗,瘤体周围血管结构复杂的远端动脉瘤具有能够迅速定位等优势;但是难以进行远端血管重建和清除合并存在的血肿。此外,血管栓塞后远端大脑中动脉因缺少侧支循环可发生缺血;一些远端霉菌性、创伤性动脉瘤瘤壁特殊,亦不适宜采用弹簧圈栓塞治疗。因此,除了某些管壁结构和血流动力特殊以及栓塞失败的动脉瘤,可以采取载瘤动脉阻断和搭桥治疗以外,显微手术仍是远端动脉瘤的首选治疗方法。

 

由于大脑中动脉远端血管的变异率高,与脑组织的解剖关系复杂,显微手术治疗最大的难点在于病变的定位。Horiuchi等采取远-近和近-远相结合的方式,先尝试找到一支容易显露的皮层动脉,向近端分离至M2主干直至分叉;然后沿分叉后另外一条M2主干向远端分离,从而找到责任动脉和动脉瘤。但对于M4段动脉瘤术中盲找难度更高。

 

近年来,术中超声、DSA,乃至术中导航均被用于辅助定位。此外,术中吲哚菁绿(ICG)红外血管造影能够显示动脉瘤和载瘤动脉,辅助进行动脉阻断和血管搭桥。然而以上定位技术需要较高的时间和物力成本。再者,远端大脑中动脉瘤多数同时存在脑内血肿,脑肿胀明显,使得侧裂开放困难,此时动脉瘤的定位和寻找更加困难。Heros等采取颞上回造瘘,清除血肿以后沿皮层下大脑中动脉远端分支逐步分离至外侧裂深部;以此避免侧裂血管的骚扰及对脑组织的牵拉,并利于对载瘤动脉和病变的寻找。然而,由于大脑中动脉皮层段动脉瘤体大多指向血肿腔,过早除去血肿使得压力骤减,有引起动脉瘤提前破裂的风险。

 

2.4 3DSlicer软件在手术中的应用

 

由于远端动脉瘤的上述特征,使得其手术高度依赖于影像定位的准确和手术路径的优化。明确颅内血肿与动脉瘤的关系和处理顺序,快速、准确地定位到瘤体是保证手术效果和安全性的基础。3DSlicer软件是由哈佛大学和麻省理工学院开发的免费开源软件,可在个人电脑上使用,能够快捷读取各种序列的影像文件,进行各个解剖以及病变结构的三维重建。

 

相较于DSA和普通CTA影像,该软件能够提供更为丰富的空间信息。DSA及其3D成像虽然精度较高,对血管管壁的细节展现比较完整,但缺乏对周围骨性组织和血肿等病变的显像;故对开颅显微手术的指导价值不及CTA。而CTA虽然可以同时显示颅内血管和床突、岩斜等颅底结构,但由于其工作站和专业影像人员的使用局限性,难以对病变组织进行“量体裁衣”。而3DSlicer软件在强大的核心三维图像处理功能基础上,具有各领域专业团队开发的丰富的编辑处理模块;因而可以对不同部位、不同性质的病变以及相关组织结构,如血管、脑叶、神经、颅骨等进行个体化、精准的建模及呈现,可用于术前模拟手术方案。

 

鉴于此,该软件在高血压脑出血软通道和内镜治疗以及脑肿瘤的手术定位中均得到了良好应用;而在颅内动脉瘤的手术中尚未有应用3DSlicer软件的相关报道。本研究在皮层M4段动脉瘤患者中首次尝试使用该软件,对血肿、动脉瘤和血管进行单独建模,融合呈现,直观显示了三者之间的位置关系,并依此制定了手术方案。本研究首先根据术前虚拟的病变结构体表投影设计皮瓣和骨窗,然后按照虚拟病变影像设计的手术路径,沿M2颞干向远处快速暴露远端分支;在初步显露载瘤血管的情况下对颞叶血肿进行了清除。

 

这样的手术路径一方面确保如果发生动脉瘤破裂可以及时对载瘤血管进行处理,另一方面早期将血肿彻底清除使得侧裂和血管分离更容易,减少了对脑组织和侧裂结构的损伤。血肿清除后继续顺利地定位到动脉瘤,并予以切除;术后患者恢复良好,无遗留任何神经功能障碍。值得一提的是,在本例患者的手术中该软件的应用侧重于术前设计,并不能进行术中实时互动和及时定位纠正误差。在这点上,既往只能依靠术中导航来对深部、解剖结构复杂的病变实施手术;而导航设备价格昂贵,术前图像的配比和术中的导航指引非常耗费时间。

 

最新研发的3DSlicer软件模块可以结合投影和穿戴设备在术中直观地显示病变投影,创造组织结构的实际存在感,起到虚拟导航的效果。宣武医院李晔团队最近采用3DSlicer软件进行侧脑室建模、穿刺靶点设定、路径规划和深度计算;并利用头戴式混合现实设备将虚拟投影和患者头部融合,成功实现了虚拟导航下侧脑室穿刺。

 

总之,随着神经系统多模态影像技术和虚拟现实、增强和混合现实技术的发展,3DSlicer软件对远端动脉瘤等复杂血管病变的手术治疗将具有更加重要的临床指导意义。


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