数字化鞍区肿瘤模型的构建及在术前评估中的应用研究

摘要

目的：利用虚拟现实技术重建鞍区肿瘤相关的解剖结构，通过观测构建的解剖图像，探讨肿瘤模型的构建方法和改进措施；通过与术中图像对比分析，探讨肿瘤模型在实际手术中的应用价值。通过对鞍区肿瘤中垂体腺瘤模型的观测，描述虚拟现实环境下经单鼻孔-蝶窦入路的解剖导向标志，并根据观测结果模拟手术进程；对比实际手术所见，总结模型辅助下重要解剖结构的辨识方法，探讨其在该入路术前评估的价值。
　　 方法：采集60例经MRI确诊为鞍区肿瘤的患者，术前行薄层CT、MRI扫描，将扫描数据导入Dextroscope图像工作站，分割并重建蝶鞍、颈内动脉、Willis环及其分支、视神经及视交叉、脑组织和软组织等解剖结构，根据观察结果模拟各种鞍区手术入路，并与实际术中所见的解剖关系作对比。在模型构建的基础上，对30例垂体腺瘤模型进行详细的研究，观测相应的解剖标志和肿瘤特征，模拟经单鼻孔-蝶窦入路。最后，根据手术原则和观测结果实施手术，同时对比虚拟和术中所见。
　　 结果：1. 所有鞍区肿瘤模型均可清晰立体地显示骨质、颈内动脉、Willis环及分支、视神经及视交叉、脑室系统、肿瘤组织、脑组织和软组织等解剖结构与毗邻关系。较其他三维重建图像效果优秀，可随意角度和方位观测手术入路相应的解剖标志。
　　 2.构建模型所需影像序列必须为薄层断面图像，其中CT对于颅骨及皮肤，CTA对于脑血管，MRI-T1WI对于脑组织、视神经及脑室系统，MRI-T1WI对比增强序列对于肿瘤组织的图像提取优良。
　　 3.通过虚拟工具选择解剖标志和手术间隙，可模拟骨瓣开颅、肿瘤切除等操作，还可模拟术野的显露角度和范围，掌握术中保护视神经、Willis环、三脑室和脑干等结构的方案。
　　 4.在垂体腺瘤模型模拟经单鼻孔-蝶窦入路手术的具体应用中，以鼻小柱为标志，测量了其与鼻中隔骨软骨部、蝶窦开口的距离，测量了前鼻孔平面中点至蝶窦前壁最浅点的距离。以蝶窦开口下缘为标志，测量了其与蝶窦顶壁、下壁、外侧壁、后鼻孔上缘和鞍底的距离。以鞍底为标志，测量了其与颈内动脉海绵窦段、视神经管、鞍结节和鞍背的距离。测量了鼻小柱-眉间连线与入路径线的角度。
　　 5.在VR环境下，通过入路视角，观察了鼻中隔、蝶嵴、蝶窦开口、蝶窦腔、鞍底等定位导向标志，评估了个体解剖和肿瘤的特征，成功模拟了手术，通过与实际手术对比，发现术中所见与术前模拟情况基本一致。
　　 结论：1. 利用虚拟现实技术对鞍区肿瘤进行模型构建，所建图像逼真、立体感强，可为术者提供额外的三维解剖信息，弥补二维断面图像的不足，为术前判断肿瘤的毗邻和入路解剖变异提供帮助。
　　 2.Dextroscope 图像工作站提供的虚拟器械可在模型上重复演练手术操作，对患者无任何伤害。通过反复模拟，可探寻实际手术中的注意事项和操作要点。与常规二维断面影像相比，立体化的模型图像简化了术者的思维综合过程，是常规临床手术规划的有效补充。
　　 3.所有鞍区肿瘤模型在VR环境下支持原状复原，虽然不能达到尸头标本的实际效果，但仍可展示鞍区的大体解剖形态，尤其是病理形态，可为青年医师提供学习鞍区病理解剖和手术的辅助工具，使医学生不再局限于常规的书本教材和动物模型，扩大教育培训的范围。
　　 4.通过立体观测鼻甲、鼻中隔、蝶窦前壁、蝶嵴、蝶窦中隔及鞍底的解剖位置，寻找个体化的解剖导向标志，如蝶嵴、蝶窦开口、鞍底中点等，可避免误入周围组织结构造成损伤。
　　 5. VR环境下通过立体观测蝶窦口、鞍底和肿瘤组织的解剖形态，可掌握蝶窦前壁和鞍底的个体化开窗范围，了解肿瘤组织的切除方位，避免损伤重要的解剖结构。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：常用英汉缩略词表

声明

前言

第一部分数字化鞍区肿瘤模型的构建与手术模拟

第二部分垂体腺瘤数字化模型在经单鼻孔-蝶窦入路的手术模拟研究

参考文献

致谢

综述：虚拟现实技术在颅底外科中的应用