3D Slicer教程(004)颅内病变体表定位

【教程004】颅内病变体表定位

作者 束旭俊 【1】审 曹玉福

导言

3D Slicer是一个免费、开源的医学影像处理软件(http://www.slicer.org),同时兼容Lunix、MAC和windows操作系统。3D Slicer能轻松利用患者的CTMRI等数据进行三维重建,相对于商用专业的影像处理系统,3D slicer拥有低成本、可便携、交互性好等优点。利用3D slicer的三维可视化影像来对颅内病变进行体表定位,较传统方法更加简单和直观。现将方法描述如下,用颅内血肿为例,在此抛砖引玉,希望对大家有所启发。

01血肿三维重建

载入患者CTDicom数据,并对血肿进行三维重建(方法有多种,具体参考系列教程,文末有链接地址)。

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

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02头颅三维重建

效率最高的方法是用Volume Rendering进行重建,它能显示头部外观细节, 比如体表定位点、外耳廓、眼角、眉弓、鼻尖等。

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

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需要说明的是,将颅内血肿投射到体表以便定位是最终目的。目前有多种方法可实现这个效果,比如用Model Maker重建头颅模型,再调节它的透明度,以便实现内部血肿的可视化;或者直接对Volume Rendering出来的头颅模型调节透明度。无论哪种方法都存在丢失头颅体表细节,以及血肿显影对比度差的问题。

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

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03头颅图像保存

最理想状态是,保留头颅体表细节同时拥有血肿在体表的高对比度投影。要想达到以上要求,就必须分开头颅和血肿。首先,调整到需要体表定位的一侧,此处为左侧侧位,可以手动调整,也可以用slicer自动定到左侧位。然后保存三维视窗图像。

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04血肿图像保存

用同样的方法保存血肿。注意只需关闭volume rendering的图像,在此过程中不可对三维视窗进行任何操作。

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05图像导出存盘

将头颅三维图像和血肿图像导出存盘,具体方法如图示,勾选所需图像和选择保存路径,得到头颅和血肿两张图像。理论上这两张图片在slicer中拥有一致的空间坐标参数,属于统一参考系统,重叠后能准确还原血肿在头颅上的位置。

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

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06图像传输到手机

将两张图像通过电脑传输到手机端,此处以微信为例,当然也可用U盘或其他方式传输。

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07图像合成【2】

在手机上打开图像合成APP,此处以安卓系统“图片合成器“为例,苹果手机请到市场搜查类似APP

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

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通过手机APP得到合成图像,可以看到体表细节全部保留,同时血肿也清晰投射到体表。值得注意的是在3D Slicer中截取前后两张图时,不能移动三维视窗,必须保持一致。

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

当然也可以在电脑端通过其他软件进行合成并抠图成背景透明。

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08神外助手软件(The Sina neurosurgical assist【3】

保存合成图像,并在Sina中打开,观察图像对比度和清晰度是否良好。

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09图像匹配与标画

可以选择手机或投影仪来进行投影。此处选择用手机摄像头来匹配患者头颅,可以选择外耳廓、头型轮廓做参考,也可以选头皮标定点做参考,匹配后即可在患者头部画出病变位置(下图所示为侧脑室定位,不是同一患者)。

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

总结

颅脑病变体表准确定位需要考虑诸多因素,该方法的准确性与以下几点相关,实际操作时需要注意:

(1)患者CT扫描时,常有软垫固定头部,导致外耳廓、头皮的变形,所以单纯利用头部轮廓、外耳轮廓定位有误差。

(2)手机投射角度不同,体表定位不同。在做血肿穿刺时,我们只需血肿投射到正侧面就行,此时要保证患者头位正中,手机摄像头尽可能与血肿在同一水平线上。如果是凸面肿瘤定位,一定选择肿瘤中心点到颅骨距离最短处做投影,并且定位时手机摄像头要在该条线上。

(3)避免使用带鱼目、广角等畸变镜头的手机,使用前可先拍一张正方形的样张放入Sina来判断畸变情况。

(4)如果用手机投影时,要考虑手机与患者头部距离,以及是否便于同时观看手机屏幕和完成头皮标画。

(5)不论是用手机还是投影仪来进行体表定位,最好使用支架固定。

后记

三维可视化医学影像是大势所趋,随着虚拟现实以及增强现实技术的出现和发展,势必会推动新一轮的医学革命。神经导航、ROSA机器人的临床使用使手术更加精准和微创,但限于成本较高,目前只有大医院能普及,广大中小型医院还未尝到科技带来的临床利好。而3D Slicer的出现,不仅降低了实现三维可视化影像的门槛,还改变了医生对传统二维影像的认知模式,使解剖学习更直观,术前模拟能在术中预警,病变体表定位更简单,图像引导穿刺更准确等。在此,感谢陈晓雷教授,在国内进行3D Slicer软件的培训和推广,使更多人了解3D slicer,感谢曹玉福主任为大家提供一个交流的平台,同时也感谢霍贵通、王奎重、程世奇、蓝欢、彭逸龙、霍显浩、赵端允、朱明启、江永、罗帷、谢国强等一群志同道合的同仁,在3D slicer交流群里刻苦专研,传帮互助、共同提高。

(注:3D Slicer软件在美国未通过FDA的认证,本文所诉方法未经过严格的临床验证,仅个人体会,不建议推广使用。)

【1】束旭俊江苏省淮安市解放军第82医院

【2】图像合成器(安卓版)下载地址:https://pan.baidu.com/s/1bpvgJl9

【3】Sina (安卓版)下载地址:https://pan.baidu.com/s/1eRExse2

3D Slicer教程【颅内病变体表定位】

3D Slicer系列教程

001 软件安装及设置

002 数据导入

003 MRA实体重建

004 血肿建模

更多教程请关注公众号:脑卒中与神经重症(NCZ120)

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