王繼

三維影像重建技術(shù)在Willis環(huán)動(dòng)脈瘤術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用效果

王繼

Willis環(huán)動(dòng)脈瘤術(shù)前評(píng)估準(zhǔn)確性是保證手術(shù)順利開(kāi)展的前提條件，而伴隨影像學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的廣泛應(yīng)用，三維影像重建技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于Willis環(huán)動(dòng)脈瘤術(shù)前評(píng)估中，經(jīng)重建后形成的立體圖像可準(zhǔn)確顯示W(wǎng)illis環(huán)動(dòng)脈瘤具體情況，對(duì)于臨床治療有重要的指導(dǎo)意義。本文通過(guò)分析三維影像重建技術(shù)的發(fā)展史、術(shù)前評(píng)估Willis環(huán)動(dòng)脈瘤的作用等，著重論述三維影像重建技術(shù)在Willis環(huán)動(dòng)脈瘤術(shù)前評(píng)估中的應(yīng)用效果。

三維影像重建技術(shù)；Willis環(huán)動(dòng)脈瘤；術(shù)前評(píng)估

動(dòng)脈瘤好發(fā)于機(jī)體Willis環(huán)，而Willis環(huán)的解剖關(guān)系十分復(fù)雜，采取二維影像不能獲取滿(mǎn)意的解剖信息，所以三維影像重建技術(shù)逐漸取代了二維影響[1]。當(dāng)前，數(shù)字減影血管造影術(shù)、三維計(jì)算機(jī)斷層攝影血管造影術(shù)、磁共振血管造影術(shù)均逐步成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)初步獲得臨床應(yīng)用。本研究對(duì)三維影像重建技術(shù)在Willis環(huán)動(dòng)脈瘤術(shù)前評(píng)估中應(yīng)用意義簡(jiǎn)要綜述。

1 二維影像學(xué)技術(shù)的應(yīng)用概況

在三維影像技術(shù)被提出、應(yīng)用前，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的術(shù)前評(píng)估主要方法是二維影像學(xué)。其中，CT掃描可顯現(xiàn)蛛網(wǎng)膜下腔出血以及腦內(nèi)血腫等，同時(shí)還可初步確定患者的動(dòng)脈瘤位置。然而，CT無(wú)法明確動(dòng)脈瘤的具體形態(tài)、載瘤動(dòng)脈解剖關(guān)系等。而MRI能夠明確顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的具體部位，并經(jīng)血腫不同信號(hào)估算動(dòng)脈瘤的破裂出血時(shí)間。傳統(tǒng)二維影響學(xué)技術(shù)能夠自不同角度投照，然而容易將重疊或者扭曲血管誤診為動(dòng)脈瘤，在復(fù)雜病例中也無(wú)法為手術(shù)提供精確信息。

2 三維影像技術(shù)的發(fā)展史

三維影像重建技術(shù)，是一種在二維影像學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新診斷技術(shù)。該技術(shù)需采取特殊的計(jì)算機(jī)軟件，處理多排螺旋CT或MRI等所獲取的原始容積數(shù)據(jù)，以此重建直觀的三維立體圖像。而從1879年Newten構(gòu)思以來(lái)，其已從手工方法慢慢過(guò)渡至光學(xué)方法，最終到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)方法。在1970年，Rakic通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)于胚胎猴腦切片予以三維圖像重建后，該技術(shù)即開(kāi)始滲透于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)個(gè)個(gè)角落[2]。伴隨計(jì)算機(jī)事業(yè)發(fā)展，三維影像技術(shù)隨之日漸成熟，能夠?yàn)榕R床提供更全面而精確的信息，清晰反映各種組織的立體結(jié)構(gòu)及其空間關(guān)系，就冠狀、斜切面、矢狀、水平等層面、方向的切割，且可結(jié)合測(cè)定軟件實(shí)施定量分析。

2.1 三維DSA 三維DSA，是一種于旋轉(zhuǎn)DSA技術(shù)發(fā)展而來(lái)的新技術(shù)，是一種將計(jì)算機(jī)三維圖像、旋轉(zhuǎn)血管造影技術(shù)、DSA技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[3]。其重建圖像主要包括：（1）表面陰影顯示法，包括金屬夾、彈簧圈等金屬物質(zhì)金屬解析法；（2）密度投影最大；（3）具備仿真的內(nèi)窺鏡；（4）容積重現(xiàn)法，可提供透明圖像，或者改變圖像透明度。

2.2 三維MRA MRA檢測(cè)法包括相位對(duì)比法和時(shí)間飛躍法[4]兩種，其中，磁共振血管成像可選擇時(shí)間飛躍法予以重建，該方法是準(zhǔn)確評(píng)估Willis環(huán)形態(tài)、解剖變異的一種敏感且無(wú)創(chuàng)方式。采取最大密度投影和多平面重建以及遮蓋表面顯示法等，并結(jié)合原始的掃描圖像，即可獲取滿(mǎn)意的動(dòng)脈瘤部位、大小、形態(tài)等信息[5]。

2.3 VR技術(shù) VR技術(shù)是一門(mén)新型高端技術(shù)，其橫跨諸多學(xué)科領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)人類(lèi)、計(jì)算機(jī)之間的互動(dòng)與復(fù)雜數(shù)據(jù)的可視化操作。同時(shí)，VR技術(shù)可應(yīng)用各類(lèi)先進(jìn)的硬件技術(shù)與軟件工具，成功將操作者、現(xiàn)實(shí)環(huán)境予以隔離，將操作者投入計(jì)算機(jī)所創(chuàng)建的虛擬三維環(huán)境內(nèi)，同數(shù)據(jù)之間進(jìn)行直接交互，且該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中。

3 三維影像重建技術(shù)在Willis環(huán)動(dòng)脈瘤中應(yīng)用情況

3.1 三維DSA的應(yīng)用情況 三維DSA，能夠?yàn)槿藗兲峁┤梭w血管的三維信息，并極具真實(shí)感。同時(shí)，三維DSA可清晰顯示人體動(dòng)脈瘤的破裂動(dòng)脈瘤變化，為動(dòng)脈瘤的處理措施提供更具說(shuō)服力的證據(jù)。此外，該技術(shù)還能精確檢測(cè)患者動(dòng)脈瘤和瘤頸大小。若患者瘤腔中沒(méi)有形成血栓，其檢測(cè)結(jié)果與動(dòng)脈瘤的真實(shí)結(jié)果間誤差可低于0.04 mm[6]。三維DSA是診斷動(dòng)脈瘤的“金標(biāo)準(zhǔn)”，其優(yōu)越性是高分辨率、動(dòng)態(tài)表達(dá)血流動(dòng)力學(xué)的變化。此外，三維DSA能夠給血管內(nèi)治療，其不但能提高診斷準(zhǔn)確率，同時(shí)還能顯示動(dòng)脈瘤形態(tài)及其四周血管關(guān)系，并據(jù)此制定科學(xué)治療方案。但三維DSA還有局限性，如不能同時(shí)顯示臨近血管的非血管機(jī)構(gòu)。此外，三維DSA屬于有創(chuàng)診斷，準(zhǔn)備、檢查時(shí)間比較長(zhǎng)，費(fèi)用高，導(dǎo)致其臨床應(yīng)用受限[7]。

3.2 三維MRA應(yīng)用情況 三維MRA可提供細(xì)微、清晰解剖結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于動(dòng)脈瘤手術(shù)患者術(shù)前評(píng)估中，可為其提供動(dòng)脈瘤部位、瘤囊結(jié)構(gòu)、瘤頸、動(dòng)脈瘤四周血管關(guān)系等，從而使其與腦血管病癥中應(yīng)用日益廣泛。另外，三維MRA還可代替三維DSA評(píng)估3 mm以上Willis環(huán)動(dòng)脈瘤。然而，因MRA的空間分辨率受限，加上其對(duì)于血流類(lèi)型有依賴(lài)性，導(dǎo)致其對(duì)于較小動(dòng)脈瘤診斷由一定難度。而伴隨強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)劑、3 T磁共振儀器的使用，加上三維后處理軟件的升級(jí)，三維MRA成像的質(zhì)量、敏感性可進(jìn)一步升高[8-12]。

3.3 VR技術(shù)應(yīng)用概況及其術(shù)前評(píng)估Willis環(huán)動(dòng)脈瘤優(yōu)勢(shì)VR技術(shù)運(yùn)用MRA、CT的圖像融合，除能夠使用三維圖像顯示病變部位，還可顯示其與腦組織、骨性結(jié)構(gòu)關(guān)系。對(duì)于Willis環(huán)動(dòng)脈瘤，能夠清晰顯示患者瘤頸部位與大小等，同時(shí)還可顯示動(dòng)脈瘤和載瘤動(dòng)脈、顱底骨性結(jié)構(gòu)之間關(guān)系。有學(xué)者對(duì)虛擬內(nèi)窺鏡在動(dòng)脈瘤手術(shù)中的輔助效果進(jìn)行了研究，其選取58例經(jīng)CTA、DSA明確診斷的動(dòng)脈瘤患者作為研究對(duì)象，并給予顱內(nèi)動(dòng)脈瘤開(kāi)顱手術(shù)治療，其中有26例患者在手術(shù)前采取虛擬內(nèi)窺鏡進(jìn)行手術(shù)評(píng)估，認(rèn)為如此可對(duì)動(dòng)脈瘤進(jìn)行三維定位并觀察其四周解剖結(jié)構(gòu)，從而制定合理的手術(shù)計(jì)劃。

VR技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)是操作個(gè)性化，便于術(shù)者明確手術(shù)區(qū)域內(nèi)解剖關(guān)系，在手術(shù)前充分認(rèn)識(shí)術(shù)區(qū)的復(fù)雜變異情況。因此，該技術(shù)能夠事先評(píng)估患者手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，從而提升其手術(shù)成功率。然而VR系統(tǒng)尚未至完美境界，目前未能實(shí)現(xiàn)術(shù)前計(jì)劃同術(shù)中導(dǎo)航之間的有機(jī)結(jié)合。所以，對(duì)于虛擬手術(shù)系統(tǒng)仍有諸多工作需完成。比如：人體顱神經(jīng)等組織結(jié)構(gòu)已經(jīng)超出當(dāng)前CT或MRI技術(shù)分辨率，因而無(wú)法將其當(dāng)做三維結(jié)構(gòu)予以分割、顯示。同時(shí)，手術(shù)工具也應(yīng)向多元化發(fā)展，以便于模仿手術(shù)操作。帶液晶屏眼鏡等儀器應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)小型化，從而直接傳輸圖像，讓每一位臨床醫(yī)師獲得手術(shù)操作真實(shí)體驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

三維影像重建技術(shù)，可謂圖像處理技術(shù)一次大的飛躍。該技術(shù)提供立體三維影像，使得Willis環(huán)動(dòng)脈瘤解剖形態(tài)更加直觀、全面，有利于提升臨床治療水平。而VR技術(shù)還可整合目前幾種掃描技術(shù)，并發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，使得我們明確電子計(jì)算技術(shù)發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生的推動(dòng)作用，并使三維影像重建技術(shù)于Willis環(huán)動(dòng)脈瘤有廣闊應(yīng)用前景。

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10.3969/j.issn.1009-4393.2016.32.007

遼寧 117000 本溪鋼鐵（集團(tuán)）總醫(yī)院（王繼）