许元腾，林昶，方哲明，张晖萍，张榕，程金妹

福建医科大学附属第一医院:1耳鼻咽喉-头颈外科;2影像科，福州350005

侧颅底位于中、后颅底侧部，主要为蝶骨大翼和颞骨下面。侧颅底骨质厚薄不一、高低不平，出入颅神经血管形成了许多孔、管、沟和裂等，重要结构多，比邻关系复杂，手术难度大，过去曾被视为“手术禁区”。由于诸多重要组织器官结构之间存在复杂而精细的三维立体关系，对于耳神经外科医师来说极具挑战性，同时也是教学和手术的难点。国内外不少机构对医师进行颞骨解剖学训练，有的也进行侧颅底解剖学训练［1］。侧颅底三维空间信息可以通过CT三维断层图片提供，国内学者做了不少研究［2-3］。为了更直观显示颅底的三维立体结构，我们引入虚拟仿真技术，进行三维立体结构重建以及虚拟手术切除，可以按照术者要求删除某些特定的像素，形成一个人为的窗。虚拟仿真技术中，窗虚拟各种颅骨瓣，透过窗口可以观察颅底重要结构、病灶、手术范围。我们在临床教学的实践中，引入虚拟仿真技术，可以做到虚拟手术切除，同时提供侧颅底及病变三维空间信息，显示重要器官结构的相对毗邻关系。

1 虚拟仿真技术应用实例

选择头颅标本和典型侧颅底肿瘤患者，头颅标本采用先进的320排螺旋CT机做层厚1 mm的颞骨颅底扫描，扫描基线为听眦线，高分辨螺旋CT图像的多种重建，重建成像后可以沿任意轴进行旋转和切割，以求得到最佳的病变暴露和视角。侧颅底肿瘤患者做颅底CTA和MRI，可以提供更为详细的三维图片。

1．1 CT重建技术

CT重建技术包括:多层面重建术、多层面容积重建术、表面阴影重建术、仿真内镜重建术等。以多层面重建术为例:横断面可以较好地显示面神经水平及迷路段、颈动脉管水平段、耳蜗导水管、卵圆孔等。矢状面可以较好显示面神经垂直段、颈静脉孔、颈静脉窝等。冠状面可以较好显示颈动脉管垂直段等结构。

1．2 三维立体结构重建以及虚拟切除

把CT增强扫描所获的层厚1 mm且为DICOM格式的原始图导入图像工作站(GE公司ADW 4．2版)，行三维重建和虚拟切除。具体步骤如下:①行容积重建获得立体直观的大体影像，取值范围包括皮肤、肌肉、骨骼和血管;②按实际手术体位摆放立体图像;③按实际手术步骤和要求，逐层切除组织，切除的范围和深度可以参考三维断面，任意调整。我们选择一右侧巨大颈静脉球瘤患者为例，行三维重建、容积重建，模拟手术切除。该手术为了暴露乙状窦及颈静脉球外侧面，需要切除大部分乳突、颞骨鼓部骨质结构。我们先做颅底CTA并行三维重建、容积重建，以颞线为基准将乳突部骨质切除，再切除骨部骨质，这样可以显露颈静脉孔区肿瘤，看清肿瘤和颈内静脉、乙状窦及颈内动脉等重要血管的相对比邻关系(如图1所示)。

1．3 课件制作

利用已公开出版发行的影像、书籍、图片资料，结合自己采集编写的各种素材制作多媒体教学课件。在侧颅底手术的同时用高清摄像机录像，从切口开始对关键步骤和解剖部位用高分辨率数码相机拍照，对深层解剖利用摄像机的辅助设备截图。对图片剪辑、亮度、角度进行调整，关键部位应标注文字说明。在教学过程中，手术视频录像和图片与手术前模拟切除的手术图片对照，逐步地观摩，这样学生能从多角度、多层面理解侧颅底的解剖，对复杂的解剖结构及其比邻关系有更深刻的理解。

图1 右侧巨大颈静脉球瘤立体直观模拟图

2 应用效果

实践表明，充分利用现有320排CT提供的高清晰图片及高配置PC机重建软件，可以做到术前虚拟手术切除的效果，同时提供三维空间信息，显示重要器官结构的相对毗邻关系。利用颅骨标本、虚拟手术切除、结合典型病人手术录像这种方式，极大地调动了学生的积极性，改善了教师和学生的互动关系，更好地加深了学生对所学知识内容的认知和理解。

3 应用探讨

3．1 侧颅底分区与手术

侧颅底目前多采用huijzer分区［4］法，即在颅底下面沿眶下裂和岩枕裂各做一条延长线，向内交角于鼻咽顶，两线之间的三角形区域称为侧颅底。其包含的主要结构分为六个区:鼻咽区、咽鼓管区、神经血管区、听区、关节区、颞下区。侧颅底骨质厚薄不一、高低不平，出入颅神经血管形成了许多孔、管、沟和裂等，重要结构多，比邻关系复杂，手术难度大，过去视为“手术禁区”。由于诸多重要组织器官结构之间存在复杂而精细的三维立体关系，历来是教学和手术的难点。在过去影响颅底手术成功的主要障碍包括颈内动脉及其他血管结构的致命性损伤、逆行性脑膜炎以及明显的颅神经功能障碍，如面瘫和言语吞咽功能不良等。随着神经解剖、放射影像、介入放射、麻醉技术、手术器械和手术操作的进步，使这些障碍得以解除，或将其危险性降低，从而使许多颅底肿瘤得以安全地切除，大大提高了手术疗效。

3．2 虚拟仿真技术在医学教学中的应用

利用常规薄层扫描断面像的单个影像，重建三维立体结构，能直观显示病变大小、形态、位置，精确测量病变与周围相关结构的距离。因为其对细微解剖结构的显示能力有限，与尸头解剖相比三维立体图像解剖仍有其局限性。虚拟仿真技术是一门新兴技术，是一种依靠计算机图形处理，进行图像再现的一种方法。可以从各个角度观看模拟画面，在沉浸其中的状态下体验模拟效果，让人有沉浸其中的空间感。与传统的图像再现手段相比有了本质的飞跃。由于具有三维动画仿真能力，在学习中可把教学中的抽象内容真实形象地表现出来，使学生真正参与到教学活动中［5］。多媒体技术发展可以通过仿真模拟建造虚拟现实，在医学教学中能创造出良好的学习环境，极大地改变了传统教学观念和思维方式。其优势在于可以虚拟各种无法人为重建的实际情况，非常适合临床医学。

3．3 虚拟仿真技术在侧颅底教学中的应用

颞骨位于头颅两侧，它与颅骨一起构成中、后颅窝，为侧颅底的重要组成部分。侧颅底解剖离不开颞骨解剖。在颞骨解剖的基础上尝试进行侧颅底应用解剖学及模拟手术训练，在计算机上可以进行手术入路设计:经迷路或扩大迷路手术径路，经颅中窝手术径路，经乙状窦后径路，颞下窝径路手术，颞盂手术径路。以颞盂手术径路为例，颞盂是颈静脉孔、颈内动脉管和面神经垂直段的外侧，屏障此盂分成前部和后部。前部主要由颞骨鳞部构成，为下颌关节窝，包含颞下颌关节及下颌骨的关节突(髁突)，涉及下颌运动。后部由颞骨鼓部构成，包含下颌后腮腺、耳颞神经及少许结缔组织。鼓部系一块向后卷曲的不规则骨板，故亦称鼓板，位于颈静脉孔、颈内动脉管、面神经垂直段和咽鼓管骨部的外侧方［6］。在图像工作站上可以做到由浅入深分块切除，先切除乳突，再切除颞盂后部的鼓板及茎突根部骨质，暴露颈静脉孔外侧壁，可以显露颈静脉孔区的病变。

以手术为目的的解剖教学，使得解剖教学与手术教学相辅相成。通过多种教学材料，互为补充，让学生从不同角度和不同层面熟悉复杂的侧颅底解剖。传统的教学方法多采用示意图、平面图、模型、影像图片，颅骨标本，多媒体课件，PPT，录像等，难以给学生以直观、立体的空间概念，达不到良好的教学效果。韩德民等［7］在颞骨解剖及人工耳蜗植入应用解剖教学中采用数字化人体技术和多媒体技术，取得良好效果。以虚拟仿真技术为核心，三维重建，虚拟切除，多角度视窗显露毗邻关系，使医师可以事先发现手术中的问题，并帮助合理制定手术方案，选择最佳的手术路径，减少周围组织损伤。陈若平等［8］应用自行研发的软件，可以颅底肿瘤虚拟仿真手术，重建颅底结构三维影像，标出手术范围、重要结构;三维图像上以开窗方式透视颅底结构，虚拟仿真手术骨瓣;以矩阵线性转换方式变换视角，选择最佳视角;以缩放视窗方式选择最佳窗面积，虚拟手术范围。近年来，随着影像学的飞速发展，越来越多的计算机技术手段应用于颅底外科手术。近期涉及多个学科领域的虚拟现实技术已开始应用于颅底神经外科领域［9-10］。更为先进的虚拟现实技术通过多媒体技术和仿真技术相结合，生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，用户可以在虚拟的环境中进行体验和交互作用［11］。

在侧颅底教学中，利用虚拟仿真技术，可以使学生通过人机交互对人体结构进行浏览，结合多媒体教学课件，让学生非常直观、轻松地学习人体解剖结构。不但调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，大大提高了教学质量。

［1］陈立华，陈凌，张秋航，等．颅底显微解剖教学方法的初步探讨［J］．中华医学教育杂志，2008，(5):55-57

［2］孟庆玲，韩卉，张峰，等．CT三维重建在侧颅底的应用研究［J］．四川解剖学杂志，2003，11(2):3-5

［3］许庚，李华斌，张革化，等．侧颅底塑化断层解剖及计算机辅助三维重建研究［J］．临床耳鼻咽喉科杂志，2003，17(6):348-350

［4］Van Huijzer．Anatomy of the skull base and the infratemporal fossa［J］．Adv Otorhinolaryngol，1984，(34):242-245

［5］王文军，李冰，安川林．虚拟仿真技术在医学教学中的应用初探［J］．中国医学教育技术，2008，22(3):230-232

［6］林昶，张榕，程金妹，等．颞盂入路及其在颈静脉球体瘤切除术中的应用［J］．中国耳鼻咽喉颅底外科杂志，2005，11(3):141-143

［7］韩德民，李永新，焦宇，等．数字化人体技术在人工耳蜗植入应用解剖教学中的应用［J］．中国耳鼻咽喉头颈外科，2008，15(8):491-492

［8］陈若平，欧阳火牛，王秉玉，等．颅底肿瘤虚拟仿真手术［J］．中国现代实用医学杂志，2004，3(5):5-6

［9］Spicer M A，Van Velsen M，Caffrey J P，et al．Virtual reality neurosurgery:a simulator blueprint［J］．Neuro-surgery，2004，54(4):783-798

［10］郭燕舞，张世中，柯以铨，等．虚拟现实技术在颅底肿瘤手术计划中的应用［J］．中国临床解剖学杂志，2008，26(2):206-208

［11］Cornelius C W，Heinrichs L，Youngblood P，et al．Stanford university medical media and information technologies hosts open source surgical simulation workshop［J］．Simul Healthc，2007 Spring;2(1):43-44