湯 可，周敬安，趙亞群，周 青，劉 策

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枕下乙狀竇后入路磨除內(nèi)聽(tīng)道的虛擬現(xiàn)實(shí)微創(chuàng)解剖研究

湯 可，周敬安，趙亞群，周 青，劉 策

目的 在構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)解剖模型基礎(chǔ)上探討枕下乙狀竇后入路微創(chuàng)磨除內(nèi)聽(tīng)道的顯微解剖證據(jù)。 方法 15例尸體頭顱行頭顱CT和MRI掃描，影像數(shù)據(jù)輸入虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)構(gòu)建內(nèi)聽(tīng)道及其周?chē)Y(jié)構(gòu)的三維解剖模型。在顱蓋和顱底中選擇骨性標(biāo)志點(diǎn)設(shè)計(jì)枕下乙狀竇后入路磨除內(nèi)聽(tīng)道內(nèi)不同靶點(diǎn)的微創(chuàng)路徑，觀察測(cè)量和比較伴隨路徑方向和角度改變，其中解剖結(jié)構(gòu)的顯露情況。結(jié)果 模擬枕下乙狀竇后入路磨除內(nèi)聽(tīng)道的手術(shù)路徑中清晰顯示所包含的神經(jīng)、血管等解剖結(jié)構(gòu)的空間層疊順序。測(cè)量和比較顯示路徑中骨性結(jié)構(gòu)和迷路體積：路徑a>路徑b>路徑c；路徑中小腦半球體積：路徑b>路徑c>路徑a；路徑中面聽(tīng)神經(jīng)復(fù)合體體積：路徑b>路徑a>路徑c；差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論 在計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)條件下，乙狀竇后入路通過(guò)磨除巖骨到達(dá)內(nèi)聽(tīng)道末端的模擬微創(chuàng)手術(shù)路徑能夠有效量化手術(shù)創(chuàng)傷和靶點(diǎn)顯露情況，為手術(shù)操作的微創(chuàng)化發(fā)展提供指導(dǎo)信息。

內(nèi)聽(tīng)道；乙狀竇后入路；微創(chuàng)；虛擬現(xiàn)實(shí)；三維解剖

乙狀竇后入路是治療聽(tīng)神經(jīng)鞘瘤和顱后窩腦膜瘤的常用入路[1]，然而該入路中處理侵犯內(nèi)聽(tīng)道內(nèi)的腫瘤往往需要磨除部分骨質(zhì)[2]。隨著神經(jīng)內(nèi)鏡輔助手術(shù)等微創(chuàng)手術(shù)路徑出現(xiàn)，有關(guān)該入路中內(nèi)聽(tīng)道顯露的相關(guān)解剖信息也亟待進(jìn)一步完善。由于乙狀竇后入路到達(dá)內(nèi)聽(tīng)道的路徑毗鄰腦干、顱神經(jīng)、椎基底動(dòng)脈及其分支等重要結(jié)構(gòu)，同時(shí)巖骨內(nèi)結(jié)構(gòu)解剖關(guān)系復(fù)雜，因此手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較大，一旦手術(shù)合并癥發(fā)生，將給患者和家屬造成巨大身心痛苦[3]。本研究2013-06至2014-06利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬枕下乙狀竇后入路磨除內(nèi)聽(tīng)道的微創(chuàng)手術(shù)路徑，觀察和測(cè)量伴隨微創(chuàng)手術(shù)路徑操作靶點(diǎn)改變后其中解剖結(jié)構(gòu)的顯露情況，以期為該入路手術(shù)提供解剖支持。

1 材料與方法

1.1 材料 10%(容積比)甲醛溶液固定成人尸體頭顱15例(共30側(cè))購(gòu)置于北京大學(xué)解剖實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)頸總動(dòng)脈灌注混合碘海醇注射液的紅色硫化膠，通過(guò)雙側(cè)頸內(nèi)靜脈灌注混合碘海醇注射液的藍(lán)色硫化膠，尸體頭顱灌注和解剖前后分別進(jìn)行CT、MRI掃描，影像數(shù)據(jù)采集方式和參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[4]報(bào)道，獲得DICOM格式影像數(shù)據(jù)輸入Vitrea虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(日本，東芝公司，軟件：Vitrea fx 3.0 )。

1.2 方法 (1)在Vitrea虛擬現(xiàn)實(shí)圖像處理工作站中對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，構(gòu)建內(nèi)聽(tīng)道及其周?chē)Y(jié)構(gòu)的三維解剖模型，方法參照文獻(xiàn)[5]。(2)三維解剖模型巖骨中選取標(biāo)志點(diǎn)：a膝狀神經(jīng)節(jié)中點(diǎn)； b耳蝸神經(jīng)與耳蝸交界處上緣；c前庭神經(jīng)與迷路交界處下緣。(3)分別以經(jīng)過(guò)巖骨內(nèi)a、b、c三點(diǎn)的軸線(xiàn)做出直徑1 cm的圓柱，這3點(diǎn)分別為圓柱顱底側(cè)底面圓心，在顱蓋表面選擇標(biāo)志點(diǎn)為圓柱顱蓋側(cè)底面圓形的上緣，使圓柱上緣與橫竇和乙狀竇交界處下緣相切，模擬乙狀竇后入路磨除巖骨的微創(chuàng)手術(shù)路徑。(4)觀察a、b、c 3個(gè)微創(chuàng)手術(shù)路徑中解剖結(jié)構(gòu)的顯露順序，通過(guò)體積測(cè)量評(píng)估不同組織的顯露情況。

2 結(jié) 果

2.1 手術(shù)路徑中解剖結(jié)構(gòu)情況 在15例(30側(cè))尸體頭顱的虛擬現(xiàn)實(shí)影像模型，模擬枕下乙狀竇后入路微創(chuàng)路徑中清晰顯示所包含的神經(jīng)、血管、顱底骨質(zhì)等解剖結(jié)構(gòu)(圖1)。路徑a、b、c均由橫竇下方穿過(guò)，經(jīng)過(guò)小腦半球外側(cè)，路徑內(nèi)側(cè)毗鄰腦池段面聽(tīng)神經(jīng)復(fù)合體和小腦前下動(dòng)脈，所在水平由高至低依次排列。由后外向前內(nèi)方向進(jìn)入巖骨后，路徑a依次顯露后半規(guī)管、外側(cè)半規(guī)管、部分前半規(guī)管、前庭、前庭上神經(jīng)、面神經(jīng)和后端部分耳蝸；路徑b依次顯露后半規(guī)管、前庭、前庭上神經(jīng)、前庭下神經(jīng)、面神經(jīng)、后半部分耳蝸和耳蝸神經(jīng)；路徑c依次顯露后半規(guī)管、前庭、前庭上神經(jīng)、前庭下神經(jīng)。

圖1 手術(shù)路徑與周?chē)馄式Y(jié)構(gòu)

(1.路徑a；2.路徑b；3:路徑c；4.開(kāi)顱標(biāo)志點(diǎn)；5.橫竇；6.小腦前下動(dòng)脈；7.小腦半球；8.前庭上神經(jīng)；9.前庭下神經(jīng)；10.面神經(jīng)；11.耳蝸神經(jīng)；12.迷路)

2.2 解剖數(shù)據(jù)測(cè)量和比較 三維影像模型中所測(cè)手術(shù)路徑體積：路徑c最小，路徑a和b差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。路徑中骨性結(jié)構(gòu)和迷路體積：路徑a>路徑b>路徑c；路徑中小腦半球體積：路徑b>路徑c>路徑a；路徑中面聽(tīng)神經(jīng)復(fù)合體體積：路徑b>路徑a>路徑c；差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表1)。

表1 磨除內(nèi)聽(tīng)道的不同手術(shù)路徑中包含解剖結(jié)構(gòu)體積測(cè)量及比較 ；mm3)

3 討 論

增加顯露和減少創(chuàng)傷是神經(jīng)外科常常面臨的一對(duì)矛盾，尤其空間相對(duì)狹小的顱后窩，路徑方向改變后將對(duì)顯露和創(chuàng)傷造成較大影響[6]。Rhoton等[7]報(bào)道,在經(jīng)乙狀竇后入路磨除內(nèi)聽(tīng)道上結(jié)節(jié)進(jìn)入中顱窩的后部的過(guò)程中，路徑跨越前庭和半規(guī)管的上方。但當(dāng)有顯露內(nèi)聽(tīng)道末端的需要時(shí)，由于角度和避免對(duì)小腦牽拉的考慮，該入路不能繼續(xù)向前擴(kuò)展。因此本研究在乙狀竇后入路中針對(duì)內(nèi)聽(tīng)道末端設(shè)計(jì)一個(gè)磨除巖骨的捷徑，同時(shí)減少對(duì)小腦的牽拉。在手術(shù)路徑模擬中，尸體頭顱解剖往往由于在顯露靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)已經(jīng)破壞部分經(jīng)過(guò)的遮擋結(jié)構(gòu)，因此難以量化測(cè)量造成損傷的大小。在影像采集、計(jì)算機(jī)圖像處理和人機(jī)結(jié)合技術(shù)高速發(fā)展的背景下產(chǎn)生的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠有效用于顱底解剖和術(shù)前計(jì)劃研究[8]。在顱底解剖中所建立的模型能夠進(jìn)行非侵襲、多角度、多層次地觀察，從而建立解剖整體觀，獲得充足的解剖信息，減少研究者對(duì)解剖位置的空間猜測(cè)而造成的偏差[9]。該技術(shù)中所繪制手術(shù)入路框架來(lái)模擬手術(shù)入路的整體情況，直觀顯示操作空間內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在同一標(biāo)本模型中進(jìn)行不同手術(shù)入路數(shù)據(jù)的個(gè)體化比較，可靠性較高[10]，在手術(shù)解剖研究中能夠發(fā)揮高效、準(zhǔn)確、節(jié)約時(shí)間和標(biāo)本等優(yōu)點(diǎn)[11]。因此本研究采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)探討乙狀竇后入路磨除巖骨顯露內(nèi)聽(tīng)道末端。

以往研究主要通用為圓錐或錐柱狀通道模擬手術(shù)路徑[12]，這種模擬方法的缺點(diǎn)在于術(shù)野顯露局限于點(diǎn)，但實(shí)際術(shù)野可能為面。因此，本研究采用圓柱通道模擬手術(shù)路徑，使得路徑在操作靶點(diǎn)處形成一個(gè)范圍，類(lèi)似切除腫瘤的實(shí)際手術(shù)操作中對(duì)腫瘤基底的處理。在路徑中通過(guò)對(duì)解剖結(jié)構(gòu)空間體積的測(cè)量，能夠體現(xiàn)暴露組織或者對(duì)后方造成遮擋的范圍[13]。由于限定模擬路徑圓柱的直徑，不同手術(shù)路徑的體積差別能夠反映出從開(kāi)顱標(biāo)志點(diǎn)到手術(shù)靶點(diǎn)的深部差別，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，路徑c的體積最小，原因在于前庭神經(jīng)與迷路交界處下緣與開(kāi)顱標(biāo)志點(diǎn)之間的距離最短。路徑a和b的體積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明開(kāi)顱標(biāo)志點(diǎn)到達(dá)膝狀神經(jīng)節(jié)中點(diǎn)，及耳蝸神經(jīng)與耳蝸交界處上緣的距離無(wú)顯著差異。骨性結(jié)構(gòu)的磨除為顱底手術(shù)中的耗時(shí)過(guò)程[14]，本研究路徑中骨性結(jié)構(gòu)的體積比較顯示：路徑a>路徑b>路徑c，說(shuō)明路徑c較路徑a和b更容易到達(dá)手術(shù)靶點(diǎn)。同時(shí)，由于到達(dá)膝狀神經(jīng)節(jié)中點(diǎn)的路徑a深入到內(nèi)聽(tīng)道的最前端，因此需要磨除的骨性結(jié)構(gòu)最多。

本研究在巖骨內(nèi)聽(tīng)道的末端分別選擇膝狀神經(jīng)節(jié)中點(diǎn)、 耳蝸神經(jīng)與耳蝸交界處上緣、前庭神經(jīng)與迷路交界處下緣為顯露靶點(diǎn)，通過(guò)乙狀竇后入路到達(dá)上述靶點(diǎn)連成手術(shù)路徑來(lái)限定手術(shù)路徑方向。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)到達(dá)膝狀神經(jīng)節(jié)中點(diǎn)的路徑a經(jīng)過(guò)小腦半球的體積最少，由于膝狀神經(jīng)節(jié)中點(diǎn)位于3個(gè)顯露靶點(diǎn)的最前方，使得路徑a偏向小腦半球外側(cè)，因此對(duì)小腦的牽拉相對(duì)減少。路徑中經(jīng)過(guò)迷路的體積比較顯示路徑a>路徑b>路徑c，觀察結(jié)果顯示路徑a對(duì)迷路的顯露順序?yàn)楹蟀胍?guī)管、外側(cè)半規(guī)管、部分前半規(guī)管、前庭；路徑b對(duì)迷路的顯露順序?yàn)楹蟀胍?guī)管、前庭、后半部分耳蝸；路徑c依次顯露后半規(guī)管、前庭。因此路徑c對(duì)迷路的顯露范圍最少。同時(shí)，路徑b較路徑a向后方和內(nèi)側(cè)移動(dòng)，雖然增加對(duì)耳蝸的顯露，但對(duì)半規(guī)管和前庭顯露的減少程度較大，因此路徑b包含迷路體積少于路徑a。在對(duì)顱神經(jīng)的顯露中，路徑a包含前庭上神經(jīng)和面神經(jīng)，路徑b包含前庭上、下神經(jīng)和面神經(jīng)，路徑c包含前庭上、下神經(jīng)，由于路徑b和c分別位于面聽(tīng)神經(jīng)復(fù)合體的最內(nèi)和最外側(cè)，因此路徑中顯露面聽(tīng)神經(jīng)復(fù)合體的體積比較顯示路徑b>路徑a>路徑c。

解剖模型用于手術(shù)入路研究的最大爭(zhēng)議主要圍繞于實(shí)用性，首先是病變破壞正常解剖后，解剖測(cè)量數(shù)據(jù)將和手術(shù)實(shí)際情況產(chǎn)生較大差別[15]。本研究靶點(diǎn)選擇在巖骨中內(nèi)聽(tīng)道的末端，由于骨性結(jié)構(gòu)位置相對(duì)固定，不易遭到病變破壞，因此測(cè)量數(shù)據(jù)具有一定的參考價(jià)值。研究在虛擬現(xiàn)實(shí)建模條件下設(shè)計(jì)微創(chuàng)手術(shù)路徑的直徑為1 cm，目前手術(shù)器械如磨鉆等在該路徑中實(shí)際操作困難。因此在手術(shù)微創(chuàng)化的背景下，本研究虛擬現(xiàn)實(shí)模型中觀察測(cè)量所得的數(shù)據(jù)需要結(jié)合微創(chuàng)手術(shù)器械的改進(jìn)而不斷驗(yàn)證，研究將繼續(xù)報(bào)道。

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(2016-02-01收稿 2016-02-20修回)

(責(zé)任編輯 郭 青)

Minimally invasive anatomy research of suboccipito-retrosigmoidal approach for drilling internal auditory canal utilizing virtual reality skill

TANG Ke, ZHOU Jingan, ZHAO Yaqun, ZHOU Qing,and LIU Ce.

Department of Neurosurgery, The 309th Hospital of Chinese People’s Liberation Army, Beijing 100091, China

Objective To discuss microanatomy features of internal auditory canal through suboccipito-retrosigmoidal minimally invasive approach based on virtual reality image model.Methods CT and MRI scans were performed on fifteen adult cadaver heads, and then, image data were input into Vitrea virtual reality system to establish three-dimensional anatomy model of internal auditory canal and surrounding structures. Different minimally invasive road of suboccipito-retrosigmoidal approaches for drilling of surgical targets in internal auditory canal were simulated by selecting osseous landmark points on the calvaria and skull base. Changes of anatomy exposures were observed, measured and compared following alternation of surgical roads.Results Spacial sequence of nerves and vessels in the route simulating suboccipito-retrosigmoidal approach for drilling internal auditory canal was displayed distinctly. Measurement and comparative analysis showed that volumes of osseous structure and labyrinth involved in route a were the most, and then, volumes involved in route b were more than those in route c. Cerebellar involved in route b was the most, and then, volume of cerebellar involved in route c was more than that in route a. Facial-acoustic nerve complex involved in route b was the most, and then, volume of facial-acoustic nerve complex involved in route a was more than that in route c. The differences of above items reached statistically significant diffecence.Conclusions Assisted by computed virtual reality skill, quantitative evaluation of invasion and target exposure in simulative routes of suboccipito-retrosigmoidal approach drilling petrous bone and reaching terminal of internal auditory canal can be performed to guide minimally invasive surgical practice.

internal auditory canal; retrosigmoidal approach;minimal invasion; virtual reality; three-dimensional anatomy

首都衛(wèi)生發(fā)展科研專(zhuān)項(xiàng)基金(首發(fā)2014-4-5073)

湯 可，博士，副主任醫(yī)師。

100091 北京，解放軍第三○九醫(yī)院神經(jīng)外科

R319，R322，R323.1