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经远外侧入路和乙状窦前入路显露下斜坡的虚拟现实显微解剖学研究

2017-12-25汤可赵亚群周青刘策

中国现代神经疾病杂志 2017年12期
关键词:颈静脉斜坡入路

汤可 赵亚群 周青 刘策

经远外侧入路以枕髁作为标记点进行开颅手术,在小脑半球和脑干腹侧向前内侧方向可以到达下斜坡区域进行操作[1]。经乙状窦前入路自乳突开始磨除岩骨,向颈静脉孔方向经颈静脉球后进入颅后窝,于脑干腹侧可以到达下斜坡区域[2]。上述两种手术入路的解剖显露方向和顺序均不相同,比较二者的解剖学差异有助于合理选择手术路径。既往我们采用虚拟现实技术构建颅底三维解剖模型并进行手术路径模拟,实现对不同手术路径的量化比较[3]。本研究继续采用虚拟现实技术模拟经远外侧入路和乙状窦前入路手术的三维解剖场景,并对各种解剖结构的显露情况进行比较。

材料与方法

一、实验材料

1.标本来源 15例(30侧)成人尸头标本购自北京大学医学部解剖学实验室,死亡原因均为心肌梗死(2007年6月-2009年3月),其中男性11例,女性4例;年龄60~71岁,平均65.31岁。标本以体积分数为10%的甲醛溶液固定后,参照文献[4]方法,通过双侧颈总动脉(CCA)和椎动脉(VA)灌注混合碘海醇注射液的红色硫化胶,通过双侧颈内静脉灌注混合碘海醇注射液的蓝色硫化胶。

2.实验仪器 采集CT和MRI扫描尸头标本的DICOM格式影像学数据。(1)CT扫描:采用日本Toshiba公司生产的Aquilion ONE 320层动态容积CT扫描仪,扫描参数为球管电压120 kV、球管电流300 mA,扫描范围260 mm,旋转时间0.75 s,矩阵512×512,窗宽300、窗位40,层厚0.50 mm、层间距0.50 mm。(2)MRI扫描:采用荷兰Philips公司生产的1.5T MRI扫描仪,扫描参数包括三维自旋回波序列(3D⁃SE)⁃T1WI,重复时间(TR)11.30 ms、回波时间(TE)4 ms,翻转角(FA)15°,扫描视野(FOV)22 cm×22 cm,矩阵512×512,扫描层厚1 mm、层间距为零,扫描范围260 mm,扫描时间12 min。影像学数据的采集方法参照文献[5]方法。(3)虚拟现实技术:Vitrea虚拟现实工作站Vitrea fx 3.0购自日本Toshiba公司。

二、实验方法

1.影像模型构建和模拟手术 将尸头标本DICOM格式影像学数据输入Vitrea虚拟现实工作站,构建颅后窝三维解剖影像模型,方法详见文献[6]。在三维解剖影像模型中选择乳突尖部为经乙状窦前入路切开颅骨之标记点,选择枕髁关节面后缘为经远外侧入路切开颅骨之标记点。选择双侧颈静脉结节前缘和咽结节三点为标记点确定一平面,平面以下斜坡区域为下斜坡,平面与斜坡相交曲线前缘为颅底显露标记点。采用圆柱体模拟手术路径,圆柱直径为1 cm,圆柱轴线经过开颅标记点,同时乳突尖部和枕髁关节面后缘分别为两路径圆柱颅盖侧底面圆圆心,路径到达颅底时,圆柱颅底侧底面圆上缘为上述颅底显露标记点。观察路径中解剖结构的显露情况,采用软件中的Volume测量工具通过解剖结构中所包含的体素数目测量解剖结构的体积。

2.统计分析方法 采用SPSS 16.0统计软件进行数据处理与分析。呈正态分布的计量资料以均数±标准差(±s)表示,两种手术路径所获得测量数据的比较采用配对t检验。以P≤0.05为差异具有统计学意义。

结 果

一、手术路径的解剖显露

1.经远外侧入路 经枕髁后缘到达下斜坡时,手术路径位于枕骨大孔外侧缘(图1),在小脑半球腹侧、脑干外侧、颈静脉球内侧、副神经外侧和下部经过,路径不包含椎动脉和小脑后下动脉,经过舌下神经管和舌下神经(图2)。

图1 手术路径与骨性结构的关系 1a 经远外侧入路手术路径(黄色圆柱所示) 1b 经乙状窦前入路手术路径(深蓝色圆柱所示)Figure 1 Relationship between surgical routes and osseous structures Surgical route of far lateral approach(yellow cylinder indicates,Panel 1a).Surgical route of presigmoidal approach(dark blue cylinder indicates,Panel 1b).

图2 手术路径与神经血管的关系 2a 经远外侧入路手术路径(黄色圆柱所示) 2b 经乙状窦前入路手术路径(深蓝色圆柱所示)Figure 2 Relationship between surgical routes and neurovascular structures Surgical route of far lateral approach(yellow cylinder indicates,Panel 2a).Surgical route of presigmoidal approach(dark blue cylinder indicates,Panel 2b).

2.经乙状窦前入路 由乳突尖部开始向内侧磨除岩骨(图1),经过颈静脉球下缘,包含部分静脉组织,通过乙状窦前部,位于副神经下部,于枕骨大孔外侧缘经过舌下神经管和舌下神经,到达脑干前部的下斜坡(图2)。

二、两种手术路径所测量的各项参数的比较

在以下斜坡为显露终点的手术路径比较中,经乙状窦前入路手术路径(P=0.000)和路径中包含舌下神经(P=0.000)的体积大于经远外侧入路,经远外侧入路去除骨性结构的体积大于经乙状窦前入路(P=0.000),差异有统计学意义(表1)。经乙状窦前入路经过颈静脉球的体积为154.86~162.64 mm3,平均(158.90±1.75)mm3。

讨 论

颅底外科手术操作时间长,风险高,需仔细评价解剖显露和操作风险的关系。解剖显露的量化评价有助于推进颅底外科的进步,具有较大的研究开发潜力。至今有多种量化手术显露的方法,例如测量解剖结构之间的距离和显露区域的面积等,上述方法的局限性在于难以量化手术操作的方向对解剖显露造成的影响[7]。虚拟现实测量工具在解剖研究中为空间体积测量提供了便利条件。体积等三维解剖数据能够用于评估不同方向的手术路径中解剖结构占据的空间大小,反映出遮挡关系和术野显露[8]。我们在以往的虚拟现实解剖研究中采用解剖结构体积来量化解剖显露和操作风险,有助于对手术入路进行直观比较[9]。同时,在前期研究中我们利用尸头数据完成颅后窝的虚拟现实模型建立,通过多模态影像学融合技术充分发挥不同技术的成像优势,构建涵盖骨性结构和神经血管结构的三维解剖模型[9]。利用模型进行研究能够减少空间猜测造成的偏差,形成直观和整体的解剖理解。一些研究将下斜坡定义为矢状位图像上平蝶窦下壁的水平线以下斜坡区域[10]。本研究利用三维影像模型,以双侧颈静脉结节前缘和咽结节三点来确定平面,将平面以下区域定位为下斜坡,进行手术路径的量化分析。

表1 经远外侧入路和经乙状窦前入路显露下斜坡的解剖数据的比较(±s,mm3)Table 1. Comparison of anatomic data through far lateral approach versus presigmoidal approach for exposing inferior clivus(±s,mm3)

表1 经远外侧入路和经乙状窦前入路显露下斜坡的解剖数据的比较(±s,mm3)Table 1. Comparison of anatomic data through far lateral approach versus presigmoidal approach for exposing inferior clivus(±s,mm3)

Group Far lateral approach Presigmoidal approach t value P value N 30 30 Surgical route 2622.60±72.58 4629.80±81.00 91.532 0.000 Osseous structure 2362.90±80.18 1851.60±63.62 25.714 0.000 Hypoglossal nerve 7.15±0.20 10.15±0.17 52.413 0.000

微侵袭神经外科发展的要旨在于精准和规范设计手术路径[11],在对应的手术解剖研究中要求在规定的操作方向下评价解剖显露和手术创伤的关系。我们在以往的解剖学研究中采用圆柱模拟手术路径,通过改变圆柱直径的大小进行微创设计,假设在神经导航技术和内窥镜技术的配合下,实现直径为1 cm圆柱路径的微创显露[12]。因此本研究采用直径1 cm的微创手术路径对经远外侧入路和经乙状窦前入路进行解剖显露比较。比较结果显示当显露终点为下斜坡时,经乙状窦前入路的手术路径体积大于经远外侧入路(P=0.000),由于两个路径底面相同,说明经乙状窦前入路的开颅标记点到颅底显露终点的距离更长,操作位置更深。

在颅底外科操作过程中,去除颅底骨质有助于在解剖显露时减少对脑组织的牵拉[13⁃16]。本研究经远外侧入路手术经过枕髁和枕骨大孔外侧缘,通过磨除路径中的骨性结构向深部显露。在经乙状窦前入路中,同样也由外侧向内侧磨除岩骨以进行解剖显露。去除上述骨性结构后,两种入路均获得空间来避免牵拉小脑半球和脑干,最终到达下斜坡。两种路径比较结果显示,经远外侧入路去除骨性结构体积大于经乙状窦前入路(P=0.000),磨除颅底骨性结构带来的问题是操作费时和颅底重建难度增加[17⁃19],因此我们假设颅底病变若侵蚀枕骨大孔外侧缘时宜采用经远外侧入路,侵蚀岩骨时宜采用经乙状窦前入路。经乙状窦前入路在磨除岩骨过程中,操作方向经过颈静脉孔下缘,因此路径包含颈静脉球下缘,平均体积为(158.90±1.75)mm3,增加操作难度。静脉对深部组织形成的遮挡需要通过向上方推挤开相应体积的颈静脉球来消除。由于本研究的两种手术路径位置靠下,因此避开了上方的副神经,但在去除颅底骨性结构的过程中,两种路径均经过舌下神经管和舌下神经,经乙状窦前入路包含舌下神经的体积大于经远外侧入路(P=0.000)。在术中需要轻柔操作以尽可能避免神经损伤,若舌下神经受到颅底病变侵蚀而完全丧失功能,为避免遮挡可考虑切除此部分组织。

虚拟现实影像模型具有无解剖器械损耗、可重复利用及节约研究成本和时间等优点,能够多层次、多角度和非侵袭地观察解剖结构的空间轮廓和毗邻关系,获得充足的解剖学信息[20]。但解剖模型不能等同于真实的手术操作,评价手术风险与获益需要同临床实践结合进一步探讨。本研究解剖模型例数有限,未能体现出人体解剖变异对影像模型的建立和路径中数据的测量所造成的影响,因此有必要扩大样本量进一步研究。

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下期内容预告本刊2018年第1和2期报道专题为国家“十二五”神经科学成果,重点内容包括:脑血管病临床研究成果;脑血管病基础研究成果;中国60万人群脑血管病流行病学抽样调查报告;帕金森病及运动障碍性疾病临床研究成果;阿尔茨海默病临床研究成果;阿尔茨海默病基础研究成果;癫临床研究成果;DISC1基因对神经干细胞生长发育及癫发生机制研究;神经免疫性疾病临床研究成果;神经肌肉病临床研究成果;中枢神经系统肿瘤研究成果

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