李世清 宋增亮 張尚明 李軍 洪景芳 王守森

(1南京軍區(qū)福州總醫(yī)院神經外科，福建 福州 350025; 2南昌市第三醫(yī)院神經外科，江西 南昌 330009)

·腦腫瘤基礎與臨床研究·

虛擬現(xiàn)實技術在顱內靜脈竇旁腦膜瘤手術的應用價值

李世清1,2宋增亮2張尚明1李軍1洪景芳1王守森1*

(1南京軍區(qū)福州總醫(yī)院神經外科，福建 福州 350025;2南昌市第三醫(yī)院神經外科，江西 南昌 330009)

目的探討虛擬現(xiàn)實(VR)技術在顱內靜脈竇旁腦膜瘤術前評估中的價值及其輔助手術的療效。方法連續(xù)收集顱內靜脈竇旁腦膜瘤患者47例，包括上矢狀竇旁腦膜瘤28例、大腦鐮腦膜瘤14例、橫竇和竇匯區(qū)腦膜瘤4例和乙狀竇腦膜瘤1例。術前構建VR圖像，評估腫瘤對靜脈竇的侵襲程度和靜脈側支循環(huán)等級，做手術模擬，并對手術相關資料綜合分析。結果VR環(huán)境下，各組織結構均原位清晰顯示，可全方位觀察和手術模擬。靜脈竇未受累9例、受壓13例、狹窄13例、閉塞12例，形成側支循環(huán)者分別占22.2%、23.1%、61.5%、100%。在VR技術指導下制訂手術策略，腫瘤獲得SimponⅠ級切除37例，Ⅱ級4例，Ⅳ級6例；隨訪4～18個月，45例恢復良好，遠期生活質量評分(KPS)為(88.30±22.392)分，植物生存1例，腫瘤復發(fā)并死亡1例。通過統(tǒng)計分析，復發(fā)、術中出血及年齡僅影響患者短期預后，年齡不影響患者長期預后。結論利用VR技術對顱內靜脈竇旁腦膜瘤與靜脈竇、皮質靜脈的關系進行術前評估，準確、全面、直觀，術前應考慮患者年齡、手術史對預后的影響，對靜脈側支循環(huán)要尤其注意評估和保護，這是決定患者預后的重要因素。

腦膜瘤; 靜脈竇; 顯微手術; 療效; 虛擬現(xiàn)實; 側支循環(huán)

顱內靜脈竇旁腦膜瘤與靜脈竇關系密切，容易引起靜脈回流障礙，與此同時，側支靜脈循環(huán)可能逐漸形成。如何在全切腫瘤的同時，又能在變異性較大的顱內靜脈系統(tǒng)中保護脆弱的側支靜脈循環(huán)，提高治愈率和患者的生存質量，是值得探討的問題[1]。術前若能準確評估腫瘤與顱內靜脈系統(tǒng)的關系，必對手術大有裨益。虛擬現(xiàn)實(virtual reality, VR)技術可以將多模式影像資料進行融合，構建各解剖結構的虛擬模型，清晰、準確、立體、直觀地還原手術相關的解剖信息，更能進行交互式手術模擬。本文收集我院47例VR技術輔助下顱內靜脈竇旁腦膜瘤手術治療的臨床資料，旨在探討VR技術的術前評估價值和手術指導意義。

對象與方法

一、一般資料

我院在2011年10月至2013年3月，連續(xù)手術治療47例顱內靜脈竇旁腦膜瘤患者，其中男19例，女28例，年齡22～80歲，平均53歲。腫瘤原發(fā)者36例，治療后復發(fā)者11例。其中1例曾行2次腫瘤切除術，8例曾行1次腫瘤切除術，1例在腫瘤切除術后行X刀治療腫瘤殘余，1例曾單純行X刀治療。

二、臨床表現(xiàn)

頭痛26例，頭暈16例，運動障礙10例，肢體抽搐7例，肢體麻木2例，視力障礙11例，精神障礙4例，語言障礙1例，惡心、嘔吐3例。

三、影像學檢查

采用Siemens Trio Tim 3.0T超導MRI掃描儀，根據常規(guī)正中矢狀位定位片，從顱頂至顱底行三維對比增強磁共振靜脈成像(3D CE-MRV)掃描。將掃描的影像數(shù)據刻錄成光盤，輸入Dextroscope手術計劃系統(tǒng)(Volume Interactions公司，新加坡)，將預處理后的數(shù)據加載到虛擬三維環(huán)境中，對血管及其他感興趣結構分別識別、分割和提取，并賦予各結構以偽彩，使之更直觀，且易于區(qū)分，最后重新融合，形成逼真的立體圖像，可全方位任意角度觀測重建后的各解剖結構，特別關注靜脈竇狹窄的程度、瘤周皮質靜脈的分布和靜脈側支循環(huán)的建立情況，并拍照記錄。

本文借鑒Sindou分級方法將靜脈竇受侵犯的程度簡化為4型：未受累型為靜脈竇完全未受侵犯，與腫瘤僅為相鄰關系，9例；受壓型為瘤體與一側竇壁外層附著，13例；狹窄型為瘤體侵入竇壁，但竇腔通暢，13例；閉塞型為瘤體侵入竇內，竇腔完全閉塞，12例。以腫瘤橫徑、豎徑和矢狀徑之和的1/3為腫瘤平均直徑，平均直徑小于等于3 cm者15例，3～5 cm者22例，大于等于5 cm者10例。

四、手術治療

所有病例術前均進行VR手術模擬，依此制訂手術方案，實際手術時在全麻下按照預定方案進行手術。腫瘤位于上矢狀竇(superior sagittal sinus, SSS)前1/3段者，取仰臥位，頭稍抬高；中1/3段者，取仰臥位，頭抬高并頸略前屈；后1/3 段者，取側俯臥位，均用三釘頭架固定頭部。根據腫瘤位置、大小設計皮瓣和骨窗，使腫瘤位于骨窗的中心。若顱骨遭到嚴重破壞以及顱骨與頭皮內存在明顯側支循環(huán)者，應特別準確規(guī)劃皮瓣范圍，盡量減少對這些側支循環(huán)通路的破壞，重視識別和保護硬腦膜內以及瘤周軟腦膜內的微小血管，顱骨缺損處使用鈦網修補。所有患者均采用顯微手術治療，術中盡可能不使用腦壓板，盡可能達到全切除。腫瘤僅侵犯靜脈竇壁時，僅電凝靜脈竇壁。腫瘤侵入靜脈竇并導致竇腔狹窄、但未閉塞時，如側支循環(huán)良好，則行根治性切除，重建或離斷靜脈竇；反之則僅電凝靜脈竇壁，加強隨訪。腫瘤侵入靜脈竇，導致靜脈竇閉塞者，如側支循環(huán)良好，則行根治性切除，離斷靜脈竇；反之則電凝靜脈竇壁，加強隨訪。

本文腫瘤全切率達87.2%，次全切除(切除90%以上)率為12.8%，術前癥狀大部分緩解明顯，術后新增運動障礙4例，康復治療后明顯改善，運動障礙加重1例。

五、預后影響因素收集、評估與統(tǒng)計分析

本文收集的顱內靜脈竇旁腦膜瘤手術患者影響預后的因素有：①年齡、性別、術前癲癇史、基礎疾病(如高血壓、冠心病、糖尿病)；②腫瘤相關特征：位置、大小、形態(tài)(分為類圓形和不規(guī)則形)、質地、原發(fā)或復發(fā)、瘤周水腫、WHO病理分級、靜脈竇受累程度、Simpson腫瘤切除分級；③術中出血量、術后血腫或水腫；④靜脈側支循環(huán)的分級[2]：Ⅰ級，側支循環(huán)建立在原來的阻塞的靜脈段；Ⅱ級，側支循環(huán)建立連接不同的靜脈但還在同一循環(huán)途徑；Ⅲ級，側支循環(huán)的建立連接不同的通路。分別于出院時及術后4～18個月隨訪，進行遠期生活質量評分(Karnofsky Performance Scale, KPS)。統(tǒng)計分析應用SPSS 13.0統(tǒng)計學軟件，影響因素分析采用多因素線性回歸分析，兩組之間比較采用t檢驗。

結 果

一、術前模擬與術中符合率

根據術前制訂的個體化手術方案，術野顯露良好，因腫瘤邊界銳化、光滑等預處理操作過度，1例SSS受侵犯程度術前被低估，與術中存在偏差，其余46例術前評估與術中實際情況均符合，符合率97.9%。本文觀察靜脈竇受累程度與側支靜脈循環(huán)形成的關系，發(fā)現(xiàn)：①36例原發(fā)性腫瘤中，形成側支靜脈循環(huán)者為16例(44.4%)，而11例復發(fā)性腫瘤中則有8例(72.7%)，說明側支靜脈循環(huán)的形成與起病緩急有關，在24例產生了側支靜脈循環(huán)的患者中，僅1例為Ⅰ級循環(huán)，其余均為Ⅲ級；②隨著靜脈竇受累程度不斷升級，無側支靜脈循環(huán)者逐漸減少，由靜脈竇未受累時7例無側支靜脈循環(huán)(77.8%, 7/9)逐漸下降為0(0, 0/12)，形成側支靜脈循環(huán)者逐漸增多；當靜脈竇完全閉塞時一定會產生側支靜脈循環(huán)，而且方式和途徑逐漸多樣化；本文12例靜脈竇完全閉塞者中，均存在側支靜脈循環(huán)，共有18支側支靜脈循環(huán)；③通過單側或雙側Trolard靜脈，交通外側裂淺靜脈，向海綿竇引流，是最常見和重要的側支靜脈循環(huán)途徑，占各型靜脈循環(huán)總數(shù)比分別為50%(1/2)、66.7%(2/3)、80%(8/10)、66.7%(12/18)；④靜脈竇狹窄或閉塞時，通過SSS和下矢狀竇之間的交通引流，或向顱外的側支靜脈途徑引流，如導靜脈和頭皮下靜脈，也是重要的循環(huán)途徑。

二、腫瘤切除程度

按照Simpson腦膜瘤切除程度分級標準，SimpsonⅠ級切除37例(78.7%)，Ⅱ級4例(8.5%)，Ⅲ級0例，Ⅳ級6例(12.8%)，Ⅴ級0例。隨訪4～18個月，無失訪病例。1例術后病理為間變型腦膜瘤患者，4個月后復發(fā)，拒絕再次治療，死亡。術前頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、精神障礙、語言障礙者，均癥狀消失或明顯好轉。7例肢體抽搐者中，6例未再發(fā)作，1例較前好轉。2例肢體麻木者，1例麻木消失，1例好轉。10例運動障礙者，7例好轉，2例無明顯變化，1例較前變差。術后新增運動障礙的4例患者，均明顯好轉；11例視力障礙患者均明顯好轉。6例殘余腫瘤患者，1例在一般情況恢復后即進行X刀治療，其余5例選擇加強隨訪。

三、多因素線性回歸分析

1.短期預后的影響因素：腫瘤為復發(fā)性、術中出血量及患者年齡均與患者出院時的KPS呈顯著負相關(Plt;0.05)，具有統(tǒng)計學意義(表1)。其中腫瘤為復發(fā)者，對患者出院時KPS影響最大，年齡的影響最小。

表1 短期預后影響因素的統(tǒng)計分析
Tab 1 The analysis of factors affecting the short-term prognosis

VariablesUnstandardizedcoefficient(β)Standardizedcoefficient(β)95%confidenceintervalofβLowerUpperPvalue Recurrenttumor-16．117-0．519-23．197-9．0370．000 Intra?operativebloodloss-0．008-0．352-0．014-0．0030．005 Age-0．281-0．253-0．547-0．0140．039

表2 長期預后影響因素的統(tǒng)計分析
Tab 2 The analysis of factors affecting the long-term prognosis

VariablesUnstandardizedcoefficient(β)Standardizedcoefficient(β)95%confidenceintervalofβLowerUpperPvalue Recurrenttumor-25．128-0．480-36．841-13．4140．000 Intra?operativebloodloss-0．017-0．435-0．026-0．0080．000

2.長期預后的影響因素：腫瘤為術后復發(fā)者、術中出血量多少，均與患者的長期KPS呈顯著負相關(Plt;0.01)，具有統(tǒng)計學意義(表2)，年齡不是患者長期預后的影響因素。

3.預后的改善情況：出院時KPS為(68.72±13.289)分，隨訪時KPS為(88.30±22.392)分，兩者具有統(tǒng)計學差異(Plt;0.001)。

四、典型病例介紹

例1：男性，43歲，頭頂部脹痛1個月。術前VR圖像判斷腫瘤位于SSS中1/3段，平均直徑為6.2 cm，受累SSS完全閉塞，側支循環(huán)Ⅲ級，術中腫瘤與受累SSS及大腦鐮被一并切除(圖1)，腫瘤全切后一期鈦網顱骨修補，腫瘤切除Simpson Ⅰ 級?；颊呱裰厩宄?，四肢肌力5級，靈活性欠佳，出院，出院時KPS為80分。5個月后隨訪四肢肌力正常，僅一側下肢背曲力量稍差，KPS為90分，18個月隨訪KPS為100分。

例2：男性，51歲，左眼視力下降伴反復頭痛1年余。術前VR圖像判斷腫瘤位于SSS后1/3段，平均直徑為4.8 cm，受累SSS完全閉塞，側支循環(huán)Ⅲ級，術中見腫瘤侵犯大腦鐮及SSS，竇腔完全被腫瘤填塞，其內無血流，腫瘤連同受累的SSS、大腦鐮一并切除。腫瘤切除為SimpsonⅠ級(圖2)。術后一般情況良好，神志清楚，左眼視力較前好轉，四肢肌力、肌張力正常出院，出院時KPS為90分，18個月隨訪時左眼視力完全正常，KPS為100分。

圖1 病例1的圖片資料
Fig 1 The pictures of case one
A: The plan of the bone window was formulated, and the tumor resection process was being simulated; B, C, D: The overall effect of the model was built and in the actual surgery the cortical vein in left front and left behind of the tumor was fully consistent with pre-operative simulation (arrows); E：The tumor and the affected venous sinus and cerebral falx had been removed completely; F：After the surgery, thrombus formation could be observed behind the ligated SSS segment on VR picture (arrow).

圖2 病例2的圖片資料
Fig 2 The pictures of case two
A: The rebuilded figure of VR. SSS was occluded completely and two cortical veins were packaged by the tumor; B: The sinus was amputated and sutured intra-operative (white arrow); C: The amputation stump of sinus was strengthened in the use of gelatin sponge and biogel (white arrows) and the section of the falx cerebri (black arrow); D: Coronal enhanced MRI at the second day after the surgery showed there was no obviously hematoma.

討 論

一、VR圖像的可靠性和實用性

顱內靜脈竇旁腦膜瘤的手術，關鍵在于處理腫瘤與瘤周靜脈結構的關系。數(shù)字減影血管造影一直被認為是顱內血管評估的金標準，但其為有創(chuàng)性操作，費用高，逐漸不被首選用于顱內血管評估。磁共振靜脈成像操作方便，價格低廉、無創(chuàng)，但此類二維影像重建數(shù)據丟失較多，圖像生硬，而且是通過二維平面介質觀測的，觀測方位和角度有限，存在嚴重的重疊現(xiàn)象，同時，因其不具備可交互操作性能，無仿真手術模擬效果。VR技術可以導入多模式原始影像，根據各影像數(shù)據的最佳顯示結構，揚長避短，各結構分色顯示，并可在虛擬環(huán)境下進行交互式手術模擬，制訂手術方案[3]。在VR環(huán)境下，術者可以任意角度、清晰、準確地觀察腫瘤位置及其與周圍血管的關系，尤其與靜脈竇、靜脈側支循環(huán)的關系，掌握靜脈竇受侵犯程度，設計手術切口和手術方法，并可進行手術模擬，熟練操作，增強術者信心，具有重要的手術指導價值。本文利用VR技術判斷靜脈竇受侵犯程度準確性高，腫瘤周圍靜脈側支循環(huán)均清晰顯示。本文的腫瘤全切率為87.2%，較Raza等、Sughrue等分別報道的81%、62%有明顯提高[4,5]。

二、瘤周靜脈側支循環(huán)評估的意義

顱內靜脈竇旁腦膜瘤在侵犯靜脈竇的過程中，導致新的側支靜脈循環(huán)形成或原有的側支循環(huán)通路增強，從其他途徑引流顱內靜脈血出顱[4]。本文觀察到最常見的途徑為通過單側或雙側Trolard靜脈交通外側裂淺靜脈，向海綿竇引流，這可能是機體解決靜脈竇出口梗阻最簡單、直接的方式。本文發(fā)現(xiàn)，起病緩急和靜脈竇受累程度是側支靜脈循環(huán)形成的兩個決定性因素。這與Stolz等[6]的意見相同。這預示著在側支靜脈循環(huán)不良時，若患者情況允許，可繼續(xù)觀察，加強隨訪，等待側支靜脈循環(huán)改善時再行手術。

三、手術方法與療效

為了減少不必要的出血和對正常腦組織的損傷，本文基本上不使用腦壓板，以避免無意中的牽拉過度。對于被腫瘤侵犯的SSS前1/3段的處理，普遍認為，不管管腔是否完全閉塞，均可將腫瘤與受累靜脈竇一并切除。但也有學者[7]報道，這會產生遲發(fā)性靜脈性腦梗死。本文認為，在該部位手術時，也應盡可能保全SSS和相應橋靜脈的暢通。對于侵犯SSS中、后1/3段的腫瘤，由于此區(qū)域功能重要，但在側支靜脈循環(huán)良好的情況下，可將腫瘤與閉塞的靜脈竇一并切除。腫瘤部分侵入竇腔時，采用邊切除腫瘤邊縫合靜脈竇破口的方法，效果較滿意。對于靜脈竇重建術，雖然技術上是可行的，但諸多學者報道[4,5]遲發(fā)性血栓發(fā)生率高達50%。本文沒有使用靜脈移植修補業(yè)已犧牲的靜脈竇或重要皮質靜脈的經驗，認為價值不大，吻合口處可能存在較高的血栓風險。

四、預后影響因素分析

腫瘤為術后復發(fā)者、術中出血量較多者，均預后較差，提示復發(fā)性靜脈竇旁腦膜瘤往往具有更高的手術風險，在組織血管已遭受一次破壞和重建的情況下，謹慎小心地處理顱內靜脈結構，減少術中出血是改善患者預后的有效途徑[8]。這可能有以下三種原因：①在術中大量失血的情況下，微循環(huán)血流量減少，而使腦組織缺血缺氧加重；②腦微小動脈痙攣，使腦組織微循環(huán)持續(xù)呈低灌注狀態(tài)；③大量失血、輸血引起的腦血管缺血再灌注損傷，甚至血管自動調節(jié)功能麻痹，導致術中惡性腦膨出，術后瘤腔血腫、腦梗死等[9]。通常認為高齡患者不適宜手術，但本文結果提示年齡只影響患者短期身體狀況，對患者長期預后沒有影響[10]。

1Pettersson-Segerlind J, Orrego A, Lonn S, et al. Long-term 25-year follow-up of surgically treated parasagittal meningiomas [J]. World Neurosurg, 2011, 76(6): 564-571.

2Qureshi AI. A Classification Scheme for Assessing Recanalization and Collateral Formation following Cerebral Venous Thrombosis [J]. J Vasc Interv Neurol, 2010, 3(1): 1-2.

3Ferroli P, Tringali G, Acerbi F, et al. Brain surgery in a stereoscopic virtual reality environment: a single institution's experience with 100 cases [J]. Neurosurgery, 2010, 67(3 Suppl Operative): ons79-84.

4Raza SM, Gallia GL, Brem H, et al. Perioperative and long-term outcomes from the management of parasagittal meningiomas invading the superior sagittal sinus [J]. Neurosurgery, 2010, 67(4): 885-893.

5Sughrue ME, Rutkowski MJ, Shangari G, et al. Results with judicious modern neurosurgical management of parasagittal and falcine meningiomas, Chinial article [J]. J Neurosurg, 2011, 114(3): 731-737.

6Stolz E, Yeniguen M, Kreisel M, et al. Angioarchitectural changes in subacute cerebral venous thrombosis. A synchrotron-based micro-and nano-CT study [J]. Neuroimage, 2011, 54(3): 1881-1886.

7Nakase H, Shin Y, Nakagawa I, et al. Clinical features of postoperative cerebral venous infarction [J]. Acta Neurochir (Wien), 2005, 147(6): 621-626.

8許瑞雪, 徐英輝, 趙春麗, 等. 大型中央回區(qū)矢狀竇旁腦膜瘤的顯微手術治療21例報告 [J]. 中華神經外科疾病研究雜志, 2013, 12(6): 550-552.

9Kroppenstedt SN, Thomale UW, Griebenow M, et al. Effects of early and late intravenous norepinephrine infusion on cerebral perfusion, microcirculation, brain-tissue oxygenation, and edema formation in brain-injured rats [J]. Crit Care Med, 2003, 31(8): 2211-2221.

10 Schul DB, Wolf S, Krammer MJ, et al. Meningioma surgery in the elderly: outcome and validation of 2 proposed grading score systems [J]. Neurosurgery, 2012, 70(3): 555-565.

Theapplicationvalueofvirtualrealitytechnologyinthepara-duro-sinusmeningiomas

LIShiqing1,2,SONGZengliang2,ZHANGShangming1,LIJun1,HONGJingfang1,WANGShousen1

1DepartmentofNeurosurgery,FuzhouGeneralHospital,NanjingCommandofPLA,Fuzhou350025;2DepartmentofNeurosurgery,TheThirdHospitalofNanchang,Nanchang330009, China

ObjectiveThe value of virtual reality (VR) technology in the pre-operative evaluation of para-duro-sinus meningiomas and the surgical outcomes is discussed.MethodsA total of 47 patients with para-duro-sinus meningiomas were collected continuously, including parasagittal meningiomas (28), falcine meningiomas (14), transverse sinus and torcular region meningiomas (4), and sigmoid sinus meningioma (1). VR images were built pre-operatively for all the patients, and then the degree of sinus invasion and venous collateral circulation grade were evaluated, and surgery simulating was performed on the VR computer. The relevant surgical data would be analyzed.ResultsWith the help of virtual reality, the structures were displayed clearly, and the operating area could be observed and surgery simulation could be done. The sinus uninvolved occurred in 9 cases, compression in 13, stenosis in 13, and occlusive in 12. The formation of collateral circulation were 22.2%, 23.1% and 61.5%, 100%, respectively. By the guidance of VR technology to formulate surgical strategy, Simpon grade Ⅰ, Ⅱ and Ⅳ resection were achieved in 37, 4 and 6 patients, respectively. During 4 to 18 months' follow-up, 45 cases got good recovery with Karnofsky Performance Scale (KPS) score of 88.30±22.392. One patient was vegetable, and one was dead because of recurrence. According to statistical analysis, the short-term prognosis of the patients was affected by recurrence of tumor, intra-operative blood loss and age, but the long-term prognosis was not affected by age.ConclusionThe pre-operative VR evaluation of the relationship among the para-duro-sinus meningiomas, sinus and draining veins is accurate and reliable. The effect of age and history of surgery on patients with para-duro-sinus meningiomas should be considered. The assessment and protection of venous collateral circulation should be paid attention to, which is a key factor in determining the prognosis of patients.

Meningiomas; Dural sinus; Microsurgery; Treatment effect; Virtual reality; Collateral circulation

1671-2897(2016)15-012-05

R 739

A

福建省科技計劃重點基金資助項目(2010Y0043，2014Y0036)

李世清，醫(yī)師，E-mail: lishiqing0001@163.com

*通訊作者：王守森，博士生導師，E-mail:wshsen@126.com

2015-02-15;

2015-04-10)