吳世源,何浩強,陳正和,牟永告,李嚴(yán)兵,黃文華，4,鐘世鎮(zhèn)

1.南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)國家重點學(xué)科，廣東省數(shù)字醫(yī)學(xué)與生物力學(xué)重點實驗室，廣東省醫(yī)學(xué)3D 打印應(yīng)用轉(zhuǎn)化工程技術(shù)研究中心，廣州 510515;2.中山大學(xué)腫瘤防治中心影像科，廣州 510000;3.中山大學(xué)腫瘤防治中心神經(jīng)外科/神經(jīng)腫瘤科，華南腫瘤學(xué)國家重點實驗室，癌癥醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心，廣州 510000;4.南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院，廣東省醫(yī)學(xué)3D打印應(yīng)用轉(zhuǎn)化創(chuàng)新平臺，廣州 510000

巖上靜脈（Superior petrosal vein,SPV）是在橋小腦角的手術(shù)中經(jīng)常遇到的路障靜脈[1]。巖上靜脈復(fù)合體（Superior petrosal vein complex,SPVC）是顱后窩最恒定，最大的引流系統(tǒng)之一[2]。損傷SPVC 可能會導(dǎo)致嚴(yán)重并發(fā)癥，固其解剖變異在顱底手術(shù)的策略制定中是必然需要考慮的[3]。由于SPVC 的變異較多，所以對于SPV 的保護是神經(jīng)外科的難題[4]。

目前SPV 大部分局限于大體解剖研究[5,6]。例數(shù)的限制加上靜脈的變異，以此得到的解剖分型不具有客觀性。也有部分學(xué)者利用影像學(xué)的方法來對SPV進行研究[4,7]。其中有利用數(shù)字減影血管造影術(shù)（DSA）進行的研究，但因為是有創(chuàng)操作，且不能大面積推廣而具有一定局限性。只用磁共振血管成像技術(shù)（MRA）也有缺乏毗鄰的參照物做對比研究的缺點。

對于SPV 的位置判斷和分型判斷需要借助固定的骨性標(biāo)志。根據(jù)不同影像學(xué)手段對不同類型組織成像顯影和精度的差異，實現(xiàn)多模態(tài)影像融合，有利于準(zhǔn)確地反映顱骨、顱內(nèi)血管等組織的解剖學(xué)關(guān)系[8]，為臨床提供相應(yīng)個性化參考。

磁共振對于SPV 及SPV 屬支構(gòu)成的SPVC 的成像參數(shù)目前沒有明確標(biāo)準(zhǔn)，影像檢測時重建精度不高易導(dǎo)致SPVC 結(jié)構(gòu)丟失。基于CE-MRA 和CT 等多模態(tài)影像融合的手段對SPVC 解剖形態(tài)學(xué)的前瞻性研究可能會更加準(zhǔn)確地體現(xiàn)SPV 的變化。

1 材料與方法

1.1 研究對象和儀器

采集2020 年06 月至2020 年12 月在中山大學(xué)腫瘤防治中心腦部疾病需行CE-MRA 掃描檢查的34 例患者作為研究對象，其中有17 例同時行CT 掃描檢查。20 例為男性，14 例為女性，平均年齡55 歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：顱后窩存在腫瘤和二次手術(shù)病人。所有對象均無CE-MRA 檢查和CT 檢查禁忌癥，并被告知實驗介紹并簽署相關(guān)知情同意書。

納入資料設(shè)備為中山大學(xué)腫瘤防治中心的核磁共振成像掃描儀（聯(lián)影uMR790 3T），電子計算機斷層掃描儀（SIRMENS SOMATOM Force），圖像處理工作站MIP 后處理軟件（聯(lián)影uMR79），3Dslicer。

1.2 研究方法

1.2.1 掃描參數(shù)及造影劑應(yīng)用 磁共振：（1）掃描序列包括CEMRA 及常規(guī)顱腦平掃+增強序列：AxT2WI、AxT1 FLAIR、AxDWI、AxT2 FLAIR FS、Sag Bravo 3D+C(薄層各向同性)。CEMRA 相關(guān)參數(shù)：FOV 240 mm×210 mm；矩陣576×504；層數(shù)178；層厚0.46 mm；TR/TE 8.54/3.16 ms；翻轉(zhuǎn)角30°；帶寬130 Hz/像素，采用橢圓形中心k 空間填充，不對稱k 空間采樣（部分傅里葉6/8），在所有3 個平面中均進行零插值。掃描后經(jīng)圖像處理工作站MIP 后處理軟件（聯(lián)影）輔助判斷顯影效果。（2）造影劑用量在符合用藥規(guī)定前提下按0.2 ml/kg、0.3 ml/kg 給藥，造影劑推注速度在1.5、2.0、2.5、3.0 ml/s 之間調(diào)整，開始掃描時間在20、30、40 s 之間調(diào)整。

電子計算機斷層掃描儀：192 排雙源螺旋CT 掃描儀，自適應(yīng)kV、mAs（參考值100 kV，660 mAs），患者取仰臥位，從顱頂往下掃包全枕骨大孔，螺旋容積掃描，重建1 mm 層厚圖像。

1.2.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 將頭部CEMRA 和CT 的原始數(shù)據(jù)（DICOM）同時導(dǎo)入3Dslicer。

1.2.3 配準(zhǔn) 選擇General Registration 模塊，其中Fixed volume 設(shè)置為CEMRA，Moving volume 設(shè)置為CT，點擊Apply 后自動出現(xiàn)配準(zhǔn)好的二維圖像。把配準(zhǔn)好的二維圖像打包保存為包1。

1.2.4 閾值分割（顱骨部分）重新打開3Dslicer，把包1 導(dǎo)入3Dslicer，在二維視圖窗的底選CE-MRA，進行閾值分割后建立三維模型，打包保存為包1a。

1.2.5 閾值分割（血管部分）重新打開3Dslicer，把包1 導(dǎo)入3Dslicer，在二維視圖窗的底選volume，閾值分割后建立三維模型，打包保存為包1b。

1.2.6 多模態(tài)融合 包1、包1a、包1b 一起導(dǎo)入3Dslicer 可得到顱骨和血管三維融合圖。

1.2.7 測量模塊測量 血管測量：運用3Dslicer 軟件中的Vascular modeling toolkit 模塊中的Extract Centerline進行中心線的提取，用Markups 模塊對巖上靜脈段的中心線進行測量。

血管與骨性標(biāo)志的距離測量：用3Dslicer 軟件的Markups 模塊對多模態(tài)融合的血管和骨性標(biāo)志進行測量。

2 結(jié)果

2.1 造影效果調(diào)試（圖1、圖2）

圖1 不同造影精度的三維顯影效果A,B,C,D 圖均為圖像處理工作站MIP 后處理軟件上的三維影像截圖。A 為造影精度為乙狀竇等大靜脈時的三維影像截圖；B 為造影精度為SPS 時的三維影像截圖；C 為造影精度為SPV 時的三維影像截圖；D 為造影精度為SPV 屬支時的三維影像截圖Fig.1 Three-dimensional development effect with different contrast accuracyA,B,C,D were 3D image screenshots on MIP post-processing software of image processing workstation. A: 3D image screenshot when the contrast accuracy was the sigmoid sinus and other large veins; B: the 3D image screenshot when the contrast accuracy was SPS; C: the 3D image screenshot when the contrast accuracy was SPV; D: the 3D image screenshot when the contrast accuracy was SPV tributary

圖2 不同濃度造影劑、不同掃描按鍵時間、不同造影劑推注速度下得到的四種造影精度例數(shù)共完成34 例造影。造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影精度為乙狀竇等大靜脈的有2 例（A）；造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影精度為SPS 的有5 例（B）；造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影精度為SPV 的有10 例（C）；造影劑濃度為0.3 ml/kg，造影精度為SPV 的有2 例（D）；造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影精度為SPV 屬支的有8 例（E）；造影劑濃度為0.3ml/kg，造影精度為SPV 屬支的有7 例（F）Fig.2 Four kinds of contrast accuracy obtained under different concentrations of contrast agent,different scanning key time and different contrast agent injection speedA total of 34 patients underwent angiography.The concentration of contrast agent was 0.2 ml/kg and the accuracy of contrast was as high as the sigmoid sinus veins in 2 cases (A).The concentration of contrast agent was 0.2 ml/kg,and the accuracy of contrast was SPS in 5 cases (B).The concentration of contrast agent was 0.2 ml/kg,and the accuracy of contrast was SPV in 10 cases (C).The concentration of contrast agent was 0.3 ml/kg and the accuracy of contrast was SPV in 2 cases (D).The concentration of contrast agent was 0.2 mL/kg,and the accuracy of contrast was SPV branch in 8 cases (E).The concentration of contrast agent was 0.3 ml/kg,and the accuracy of contrast was SPV branch in 7 cases (F)

磁共振掃描儀對乙狀竇等大靜脈的顯影較為容易（圖1A）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后20 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s，此條件下僅顯示乙狀竇等大靜脈的例數(shù)為2 例（圖2A）。

調(diào)節(jié)參數(shù)后顯影相對較容易的為巖上竇（Superior petrosal sinus,SPS）（圖1B）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后20 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPS 的例數(shù)為2 例（圖2B）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPS 的例數(shù)為3 例（圖2B）。

SPV（圖1C）的顯影參數(shù)調(diào)節(jié)較難。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后20 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為2 例（圖2C）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為3 例（圖2C）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后40 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為2 例（圖2C）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后20 s，造影劑推注速度為3 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為1 例（圖2C）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后40 s，造影劑推注速度為3 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為2 例（圖2C）。在造影劑的濃度為0.3ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后40 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為1例（圖2D）。在造影劑的濃度為0.3 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為2.5 ml/s 的條件下僅顯示到SPV 的例數(shù)為1 例（圖2D）。

對SPS、SPV、SPV 屬支的全部顯影（圖1D）難度最大。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下顯示到SPV 屬支的例數(shù)為5 例（圖2E）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后40 s，造影劑推注速度為2.0 ml/s 的條件下顯示到SPV 屬支的例數(shù)為2 例（圖2E）。在造影劑的濃度為0.2 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為2.5 ml/s 的條件下顯示到SPV 屬支的例數(shù)為1 例（圖2E）。在造影劑的濃度為0.3 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s的條件下顯示到SPV 屬支的例數(shù)為3 例（圖2F）。在造影劑的濃度為0.3 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后40 s，造影劑推注速度為1.5 ml/s 的條件下顯示到SPV 屬支的例數(shù)為2 例（圖2F）。在造影劑的濃度為0.3 ml/kg，造影按鍵時間為推注造影劑后30 s，造影劑推注速度為2.5 ml/s 的條件下顯示到SPV 屬支的例數(shù)為2 例（圖2F）。

3.2 單模態(tài)重建及多模態(tài)融合

把同一病例的頭顱CT 和頭部CE-MRA 的DICOM 數(shù)據(jù)同時導(dǎo)入3D slicer 軟件。對頭顱CT 新的volume 進行閾值分割，并且進行3D show?？梢婎^顱CT 的二維視圖（圖3A）和骨性結(jié)構(gòu)的三維視圖（圖3B），明顯可見乙狀竇溝、巖上竇溝、橫竇溝、內(nèi)耳道、枕骨大孔等骨性解剖結(jié)構(gòu)。

圖3 頭部影像多模態(tài)融合過程中的二維影像視圖與三維重建圖像配準(zhǔn)后的頭顱CT、CE-MRA 分別經(jīng)過閾值分割后的二維影像軸位圖（A、C）；經(jīng)過結(jié)構(gòu)修剪、多模態(tài)融合處理后的二維影像軸位圖（F）；3D 顯示顱底（B）；3D 顯示左側(cè)SPS、SPV 和SPV 屬支以及毗鄰血管的外面觀、內(nèi)面觀（D、E）；顱底和SPVC 的3D 融合圖（G、H）Fig.3 Two-dimensional image view and three-dimensional reconstructed image in the process of multimodal fusion of head imagesAxial bitmap of head CT and CE-MRA after respectively registration and threshold segmentation (A and C);After multi-mode fusion and processing of two -dimensional image axis bitmap (F);The skull base was shown in 3D (B);The external view and internal view of SPS,SPV,SPV branch and adjacent blood vessels were shown in 3D (D,E);3D fusion image of skull base and SPVC (G,H)

把同一個人的頭部CT 和CE-MRA 的DICOM 數(shù)據(jù)同時導(dǎo)入3D slicer 軟件并進行剛性配準(zhǔn)。頭顱CT生成新的volume，與頭部CE-MRA 的二維圖像完全重合在一起，對頭部MRA 進行閾值分割后進行3D show?？傻玫筋^部MRA 的二維視圖（圖3C）和血管結(jié)構(gòu)的三維視圖（圖3D、3E）。

把第一步的顱骨和第二步的頭部血管三維數(shù)據(jù)同時導(dǎo)入3D slicer 軟件，可以得到頭顱CT 和頭部CEMRA 同時存在的多模態(tài)融合數(shù)據(jù)。在二維視窗（圖3F）中，矢狀位、冠狀位、軸位三個方位面上顱骨和血管的閾值分割圖融合在一起后得到軸位圖，在三維視窗（圖3G、圖3H）中，得到顱底和目標(biāo)血管融合在一起的結(jié)果。

3.3 SPV 形態(tài)學(xué)的部分相關(guān)解剖學(xué)測量展示

運行3Dslicer 軟件進行中心線的提取，用Markups 模塊將單模態(tài)和多模態(tài)重建得到的腦部血管結(jié)構(gòu)、顱底和腦部血管融合結(jié)構(gòu)進行測量（圖4）。

圖4 SPV 的相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)的測量A: SPV 的測量圖示B: SPV 匯入SPS 的位置測量圖示C: SPV 匯入SPS 的位置與內(nèi)耳道的距離測量圖示Fig.4 Measurement of related anatomical parameters of SPVA:the measurement diagram of the SPV; B:the position measurement diagram of SPV imported into SPS; C:The measurement of distance between the location of SPV into SPS and internal auditory meatus

3 討論

SPV 可以引流腦干的前、外側(cè)表面，巖面，小腦幕側(cè)面的一部分以及枕下表面[9]。SPV 通常由1-3 條橋接靜脈組成，這些靜脈匯入SPS。每條SPV 通常是由橋小腦角（CPA）上部的多條屬支匯合而成。它們最常見的屬支是腦橋三叉靜脈和橋腦橫靜脈，以及橋腦小腦裂靜脈和小腦中靜脈[2]。SPS 是小腦幕附著在巖骨嵴形成的靜脈竇，一般其內(nèi)側(cè)連接海綿竇的后部，外側(cè)連接橫竇和乙狀竇結(jié)合處[10]。SPV 是橋小腦角手術(shù)中最常遇到的路障靜脈[1]。在神經(jīng)外科的手術(shù)入路和手術(shù)過程中,由于分離SPV、牽拉腦實質(zhì)和擴大手術(shù)操作空間等而電凝、結(jié)扎或切除SPV,使SPV出現(xiàn)不同程度的損傷,引起術(shù)中出血、腦水腫和靜脈回流受阻等不同程度的手術(shù)后并發(fā)癥。關(guān)于術(shù)中閉塞SPV 后出現(xiàn)并發(fā)癥的病例報道并不少見[11,12,13,14]。隨著橋小腦角區(qū)手術(shù)的普遍開展，需認識到在該區(qū)域進行手術(shù)時保護SPV 的重要性[15]。由于SPVC 在個體之間有較大的差異性[5]，手術(shù)中處理這些靜脈的策略可能會影響手術(shù)效果[19]。

現(xiàn)已有多種方式用于腦血管的解剖研究，包括傳統(tǒng)的基于標(biāo)本的大體解剖研究與血管鑄型技術(shù)及在體研究如術(shù)中觀察、及基于醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的DSA，計算機斷層掃描血管成像技術(shù)(computed tomography angiography，CTA)，MRA,磁敏感加權(quán)成 像(susceptibility weighted imaging,SWI)與數(shù)字化三維重建技術(shù)。國內(nèi)外文獻報道，很多研究學(xué)者利用大體標(biāo)本對SPV 進行解剖學(xué)的研究[1,5,16]。但是因為SPV 的變異很多[5]，大體標(biāo)本的數(shù)量有限，代表性欠佳。Matsushima 等[9]利用Advantage Workstation Volume Share 進行SPA 的研究，相對于3Dslicer 來說，不夠簡便，也不能大范圍地開展。Rhoton A 等[2]利用了DSA結(jié)合大體解剖進行SPA 的研究，雖然DSA 對較小的血管分支結(jié)構(gòu)顯影良好，但是影像模態(tài)單一且是有創(chuàng)操作，同時費用昂貴，不易大樣本采集對比分析。Xiong 等[17]利用Mimics 軟件對MRI 圖像進行三叉神經(jīng)、SPV、侵犯血管和腦干進行分割，各組織結(jié)構(gòu)的區(qū)分顯影不明顯，精細度欠佳。

多模態(tài)影像融合技術(shù)將同一研究對象的不同影像信息經(jīng)過空間配準(zhǔn)和疊加后合成一幅圖像，克服了單一影像模式的局限性，可獲得更為準(zhǔn)確、全面的細節(jié)描述，達到綜合利用、優(yōu)勢互補的目的[18]。目前已有較多文獻報道將CT、MRI 圖像融合應(yīng)用于垂體腫瘤及顱底腫瘤等手術(shù)中[19,20,21]。對于影像手段的選擇，也影響著顯影的效果。比如平掃CT 可以對顱骨進行清晰顯影，MR 的T1WI 可以對顱腦解剖結(jié)構(gòu)清晰顯影，CTA、MRA、CEMRA、增強MRI、SWI 等可以對腦血管顯影。CTA 看顱底血管會出現(xiàn)一定程度的偽影，影響血管的觀察，且CT 對軟組織分辨率較差，而且CTA 對于造影劑的濃度要求較高，一般為1.0～2.0 ml/kg，而CEMRA 使用造影劑的濃度一般為0.1～0.3 ml/kg，加上CT 較MR 的輻射大得多，相對來說CEMRA 對人體的副作用小得多。CTA、MRA 和增強MRI 均對大腦管徑較大的靜脈主干顯示良好，無法客觀顯示管徑較小的靜脈。有研究指出[22]，SWI 對深髓靜脈清晰顯影，其直徑較為統(tǒng)一，范圍在0.2～0.3 mm。SPV 最大的支流是小腦橋腦裂靜脈，平均直徑為2.1 mm[23]，進而SPV 的屬支半徑會更小。理論上SWI 可以對SPVC 完全清晰顯影，研究中也曾利用頭部SWI通過三維重建，但并不能成功清晰地重建頭部的血管模型。MRA、SWI 都是在平掃掃描，MRA 主要應(yīng)用血流速率進行成像，SWI 主要應(yīng)用磁敏感技術(shù)成像，兩者有時不能很好客觀顯示顱腦血管。而CEMRA 是使用造影劑縮短T1 的原理，對顱腦血管顯示更客觀、清晰。

有研究[7]通過調(diào)節(jié)核磁共振機的參數(shù)，進行SPVC 的顯影，根據(jù)文獻中的參數(shù)，重點對造影劑濃度、造影劑推注速度、開始掃描時間這三個參數(shù)進行調(diào)試，根據(jù)圖像處理工作站MIP 后處理軟件的輔助判斷后，得到的結(jié)果可以看出，目標(biāo)結(jié)構(gòu)的顯影對開始掃描時間相對較敏感，造影劑濃度、造影劑推注速度也都對顯影效果有一定影響，本實驗中在開始掃描時間為30 s 時對SPV 屬支的成功顯影例數(shù)最多，造影劑推注速率為1.5 ml/s 得到的SPV 屬支也較多，理論上來說，造影劑濃度越大顯影效果越好，但實驗例數(shù)相對有限，實驗結(jié)果沒有很好體現(xiàn)出這種現(xiàn)象。本實驗注重的是客觀性，所以只有圖像處理工作站MIP 后處理軟件重建出的三維影像可以很好觀察到SPV 屬支的樣本才被選取進行后續(xù)處理。實驗中選取了成像效果相對較穩(wěn)定的一組參數(shù)，把基于頭部CEMRA 和CT 的DICOM 數(shù)據(jù)導(dǎo)入3Dslicer 多模態(tài)融合制作出SPS 和SPV 及其部分屬支與頭顱骨骼的融合模型。然后用3Dslicer 軟件Vascular modeling toolkit 模塊中的Extract Centerline 和Markups 模塊對SPV 的長度和SPV 在SPS 上的匯入點的測量，并用Markups 模塊對SPV 在SPS 上的匯入點與內(nèi)耳道的距離進行測量，結(jié)果明顯易見且更為精確，為SPV 的解剖形態(tài)學(xué)研究和臨床解剖研究提供了新的思路和方法。

本研究旨在為SPV 的解剖學(xué)研究提出一種新的技術(shù)和理念，結(jié)果中可以看到清晰的SPS 和SPV，SPV 的屬支已可以部分顯影，通過參數(shù)的繼續(xù)調(diào)整將來會繼續(xù)提高SPVC 的顯影精度和顯影穩(wěn)定性。繼而依據(jù)解剖學(xué)數(shù)據(jù)來得到更加科學(xué)的分類、分型，臨床上可以根據(jù)多模態(tài)融合得到的模型個體化定制患者的手術(shù)方案。在今后的研究中會用類似的方法繼續(xù)加入其它組織比如腦組織、神經(jīng)纖維進行融合形態(tài)學(xué)分析。但這種三維建模的融合模型測量得到的數(shù)據(jù)與大體標(biāo)本以及手術(shù)中遇到的實際情況有多大誤差，也是本研究需要斟酌的地方，后續(xù)的研究中會加大數(shù)據(jù)量，通過具體數(shù)據(jù)的測量加以統(tǒng)計對比，論證本方法的實用性和誤差率。