基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

内镜经鼻蝶手术之利用3DSlicer进行术前三维解剖个体化评估。

基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

随着内镜技术的发展,大多数垂体瘤,部分鞍区、鞍旁病变也都可以通过内镜经鼻蝶窦手术治疗。内镜经鼻蝶手术具有创伤小、手术视野清晰、操作安全、术后恢复快等优点,已被国内神经外科医生接受并推崇【1】。开展内镜经鼻蝶窦手术的首要前提就是:神经外科医生对鼻腔、鼻窦、颅底的解剖结构熟悉。

目前,该区域解剖结构的资料以尸体解剖资料为主【2】,但蝶窦及鞍底的个体化差异较大【3】,有限的尸体解剖资料不能满足临床需要。对于的蝶窦结构复杂的患者或经蝶窦手术的初学者而言,需要通过神经导航等设备辅助,从而确定鞍底、颈内动脉、视神经及肿瘤的位置【4】

国外学者Han【5】等利用CT仿真内镜技术(CT virtual endoscopy, CTVE)将患者CT数据进行三维重建,个体化研究患者鼻蝶解剖结构,并与术中对比,认为CTVE能在术前了解患者鼻腔解剖结构,为手术安全提供保障。

鉴于CTVE均需要借助相应的CT工作站或导航软件才能实现,因硬件的限制,大大降低了该技术的普及性,所以相关CTVE论文均集中在2000~2010年之间,之后鲜有报道。现在利用免费开源软件3D Slicer结合患者薄层CT数据,同样可以实现CTVE对患者鼻腔、蝶窦的三维解剖的术前评估。3D Slicer降低了该技术的门槛,并且拥有更好的交互性和便捷性。

现将基于3D Slicer的CTVE技术分享如下,希望对开展内镜经鼻蝶手术的同志有帮助。


1、导入患者的薄层CT数据,此处用CTA 0.76mm层厚数据演示。进入Segment Editor模块。(1)创建一个新的Label命名为Segment_1;(2)选择Paint;(3)调整画笔直径至15%,覆盖头颅即可;如果电脑性能不好,也可选择调小直径,覆盖鞍区即可;(4)在Sphere Brush前打勾,手动覆盖头颅;(5)点击Show 3D,可见球体出现在3D视窗中。

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2、进入Segmentation模块。(1)选择上面的label;(2、3、4)输出模型到Model模块。

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3、进入Volume clip with Model模块(需要下载“Volume Clip”扩展模块)。(1)选择Segment_1;(2)填-1000;(3)创建一个新的Volume;(4)点应用生成新Volume。

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4、头颅Volume剪切完毕,见右侧RGB视窗。(1)在Model模块中将球体模型关闭;(2)在Segment Editor模块中也需要关闭Show 3D。

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5、进入Volume Rendering模块。(1)选择上面创建的Volume并点亮前面的眼睛;(2)选择CT—AAA2预设;(3)打开ROI,3D视窗中会显示3D裁剪框;(4)为了清楚显示解剖结构,建议观察时选择Maximum Quality。

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到此,调整ROI,我们就可以观察鼻腔和蝶窦的三维解剖结构了。(1)调节Shift滑块使解剖清晰;(2)在Y视窗中调节ROI选择冠切面。

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但是,不论冠状位、轴位还是矢状位切面并不是手术时内镜下的解剖切面。一般来说,以“鼻尖—外耳上缘“连线为内镜入路角度。所以我们的观察角度也应该顺从这个角度。

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6、所以,我们需要调整ROI的冠状切面与上图黄线(鼻尖—外耳上缘连线)垂直。进入Transform模块,(1)新建一个Transform,此处为LinearTransform_3;(2)将ROI_1移到右侧方框内用以调整;(3)在Rotationg中调整LR,然ROI方框的冠状位与黄线垂直即可。期间ROI方框会飘移,需要手动拽到合适位置。图中橘黄色线可以直接用Ruler来拉线。

基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

7、进入Data模块,(1)关闭Ruler创建的黄线;(2)在Y视窗中调节冠状位ROI节点,使其在蝶窦位置;之后可在3D视窗中观察蝶窦内镜下的形态。

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放大局部,可见蝶窦分隔,鞍底、视神经管隆起、颈内动脉隆起以及颈内动脉隐窝等内镜下经蝶手术的重要解剖标志。

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用Slicer将颈内动脉、视神经进行重建,以验证解剖结构的判断。

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下面以一例巨大垂体腺瘤为例,按由浅入深分层来展示鼻腔及蝶窦解剖结构,公众号已发布《鼻腔、鼻窦及颅底相关解剖CT影像概要》一文,下面选取几个层面以展示。

1、第1层面

基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

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2、第二层面

基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

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3、第三层面

基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

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4、第四层面

基于3DSlicer的CTVE技术在鼻腔蝶窦三维解剖结构中应用

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由于肿瘤的向鞍底进展,使得该区域解剖细节不容易辨认,比如:视神经管隆起、床突旁颈内动脉隆起、视神经—颈内动脉隐窝等结构难以辨认。这时,可以利用slicer三维重建肿瘤和血管。红色是血管,绿色为肿瘤,蓝色为视神经。

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将患者MRA数据与CT数据匹配后,可在3D视窗中同时观察肿瘤位置、颈内动脉的走形及视神管的位置。

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通过多模态影像重建,再次看该区域解剖,可以确定视神经管隆起、视神经—颈内动脉隐窝等解剖细节。

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PS:文中如有错误之处,请在文末留言提醒。欢迎大家为公众号文章把质量关。


参考文献:

【1】张亚卓、张宏伟.内镜下经鼻腔蝶窦入路手术的进展.中华神经外科杂志,2004,20:105-108.

【2】黄冠敏,牛朝诗等. 经单鼻孔—蝶窦入路显微手术切除垂体腺瘤的解剖学研究. 中华显微外科杂志,2007,30(6),441-443.

【3】蔡梅钦, 胡冰等. CT仿真内镜对蝶窦中隔的显示及其应用. 中国临床解剖学杂志, 2010,28(2):146-149.

【4】刘志坚, 傅震等. 神经内镜技术的临床应用. 中国临床神经外科杂志. 2011, 16(4):228-230.

【5】Han P, Pirsig W,et al. Virtual endoscopy of the nasal cavity in comparison with fiberoptic endoscopy. Eur Arch Otorhinolaryngol,2000,257(10):578-583.


致谢:感谢中国医科大学附属第四医院神经外科贾万兵医生提供数据

文章作者:束旭俊 解放军第82医院 神经外科

文章编审:曹玉福 鹤岗市人民医院  神经外科

文章链接:鼻腔、鼻窦及颅底相关解剖CT影像概要

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