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汤可, 周敬安, 赵亚群, 周青, 刘策. 枕下乙状窦后入路磨除内听道的虚拟现实微创解剖研究[J]. 武警医学, 2016,27(8): 780-783
TANG Ke, ZHOU Jingan, ZHAO Yaqun, ZHOU Qing, and LIU Ce. Minimally invasive anatomy research of suboccipito-retrosigmoidal approach for drilling internal auditory canal utilizing virtual reality skill[J]. Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces, 2016,27(8): 780-783  
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枕下乙状窦后入路磨除内听道的虚拟现实微创解剖研究
汤可, 周敬安, 赵亚群, 周青, 刘策
100091 北京,解放军第三○九医院神经外科

作者简介:汤 可,博士,副主任医师。

收稿日期: 2016-02-01
基金资助: 首都卫生发展科研专项基金(首发2014-4-5073)
摘要

目的 在构建虚拟现实解剖模型基础上探讨枕下乙状窦后入路微创磨除内听道的显微解剖证据。方法 15例尸体头颅行头颅CT和MRI扫描,影像数据输入虚拟现实系统构建内听道及其周围结构的三维解剖模型。在颅盖和颅底中选择骨性标志点设计枕下乙状窦后入路磨除内听道内不同靶点的微创路径,观察测量和比较伴随路径方向和角度改变,其中解剖结构的显露情况。结果 模拟枕下乙状窦后入路磨除内听道的手术路径中清晰显示所包含的神经、血管等解剖结构的空间层叠顺序。测量和比较显示路径中骨性结构和迷路体积:路径a>路径b>路径c;路径中小脑半球体积:路径b>路径c>路径a;路径中面听神经复合体体积:路径b>路径a>路径c;差异均有统计学意义。结论 在计算机虚拟现实条件下,乙状窦后入路通过磨除岩骨到达内听道末端的模拟微创手术路径能够有效量化手术创伤和靶点显露情况,为手术操作的微创化发展提供指导信息。

关键词: 内听道; 乙状窦后入路; 微创; 虚拟现实; 三维解剖
中图分类号:R319,R322,R323.1
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
Abstract

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.

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

乙状窦后入路是治疗听神经鞘瘤和颅后窝脑膜瘤的常用入路[1], 然而该入路中处理侵犯内听道内的肿瘤往往需要磨除部分骨质[2]。随着神经内镜辅助手术等微创手术路径出现, 有关该入路中内听道显露的相关解剖信息也亟待进一步完善。由于乙状窦后入路到达内听道的路径毗邻脑干、颅神经、椎基底动脉及其分支等重要结构, 同时岩骨内结构解剖关系复杂, 因此手术风险较大, 一旦手术合并症发生, 将给患者和家属造成巨大身心痛苦[3]。本研究2013-06至2014-06利用虚拟现实技术, 模拟枕下乙状窦后入路磨除内听道的微创手术路径, 观察和测量伴随微创手术路径操作靶点改变后其中解剖结构的显露情况, 以期为该入路手术提供解剖支持。

1 材料与方法
1.1 材料

10%(容积比)甲醛溶液固定成人尸体头颅15例(共30侧)购置于北京大学解剖实验室。通过颈总动脉灌注混合碘海醇注射液的红色硫化胶, 通过双侧颈内静脉灌注混合碘海醇注射液的蓝色硫化胶, 尸体头颅灌注和解剖前后分别进行CT、MRI扫描, 影像数据采集方式和参数见文献[4]报道, 获得DICOM格式影像数据输入Vitrea虚拟现实系统(日本, 东芝公司, 软件:Vitrea fx 3.0 )。

1.2 方法

(1)在Vitrea虚拟现实图像处理工作站中对影像数据进行三维重建, 构建内听道及其周围结构的三维解剖模型, 方法参照文献[5]。(2)三维解剖模型岩骨中选取标志点:a膝状神经节中点; b耳蜗神经与耳蜗交界处上缘; c前庭神经与迷路交界处下缘。(3)分别以经过岩骨内a、b、c三点的轴线做出直径1 cm的圆柱, 这3点分别为圆柱颅底侧底面圆心, 在颅盖表面选择标志点为圆柱颅盖侧底面圆形的上缘, 使圆柱上缘与横窦和乙状窦交界处下缘相切, 模拟乙状窦后入路磨除岩骨的微创手术路径。(4)观察a、b、c 3个微创手术路径中解剖结构的显露顺序, 通过体积测量评估不同组织的显露情况。

1.3 统计学处理

采用SPSS 16.0统计分析软件进行数据计算。计量资料以 x̅± s表示。3种手术路径中测量解剖结构数据的比较行方差分析, 以P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果
2.1 手术路径中解剖结构情况

在15例(30侧)尸体头颅的虚拟现实影像模型, 模拟枕下乙状窦后入路微创路径中清晰显示所包含的神经、血管、颅底骨质等解剖结构(图1)。路径a、b、c均由横窦下方穿过, 经过小脑半球外侧, 路径内侧毗邻脑池段面听神经复合体和小脑前下动脉, 所在水平由高至低依次排列。由后外向前内方向进入岩骨后, 路径a依次显露后半规管、外侧半规管、部分前半规管、前庭、前庭上神经、面神经和后端部分耳蜗; 路径b依次显露后半规管、前庭、前庭上神经、前庭下神经、面神经、后半部分耳蜗和耳蜗神经; 路径c依次显露后半规管、前庭、前庭上神经、前庭下神经。

图1 手术路径与周围解剖结构A.手术路径与骨性标志的关系; B.手术路径与小脑半球、血管和颅神经的关系; C.手术路径与内听道的关系(1.路径a; 2.路径b; 3:路径c; 4.开颅标志点; 5.横窦; 6.小脑前下动脉; 7.小脑半球; 8.前庭上神经; 9.前庭下神经; 10.面神经; 11.耳蜗神经; 12.迷路)

2.2 解剖数据测量和比较

三维影像模型中所测手术路径体积:路径c最小, 路径a和b差异无统计学意义。路径中骨性结构和迷路体积:路径a> 路径b> 路径c; 路径中小脑半球体积:路径b> 路径c> 路径a; 路径中面听神经复合体体积:路径b> 路径a> 路径c; 差异均有统计学意义(P< 0.05, 表1)。

表1 磨除内听道的不同手术路径中包含解剖结构体积测量及比较( x̅± s; mm3)
3 讨 论

增加显露和减少创伤是神经外科常常面临的一对矛盾, 尤其空间相对狭小的颅后窝, 路径方向改变后将对显露和创伤造成较大影响[6]。Rhoton等[7]报道, 在经乙状窦后入路磨除内听道上结节进入中颅窝的后部的过程中, 路径跨越前庭和半规管的上方。但当有显露内听道末端的需要时, 由于角度和避免对小脑牵拉的考虑, 该入路不能继续向前扩展。因此本研究在乙状窦后入路中针对内听道末端设计一个磨除岩骨的捷径, 同时减少对小脑的牵拉。在手术路径模拟中, 尸体头颅解剖往往由于在显露靶点结构时已经破坏部分经过的遮挡结构, 因此难以量化测量造成损伤的大小。在影像采集、计算机图像处理和人机结合技术高速发展的背景下产生的虚拟现实技术能够有效用于颅底解剖和术前计划研究[8]。在颅底解剖中所建立的模型能够进行非侵袭、多角度、多层次地观察, 从而建立解剖整体观, 获得充足的解剖信息, 减少研究者对解剖位置的空间猜测而造成的偏差[9]。该技术中所绘制手术入路框架来模拟手术入路的整体情况, 直观显示操作空间内的解剖结构, 实现在同一标本模型中进行不同手术入路数据的个体化比较, 可靠性较高[10], 在手术解剖研究中能够发挥高效、准确、节约时间和标本等优点[11]。因此本研究采用虚拟现实技术来探讨乙状窦后入路磨除岩骨显露内听道末端。

以往研究主要通用为圆锥或锥柱状通道模拟手术路径[12], 这种模拟方法的缺点在于术野显露局限于点, 但实际术野可能为面。因此, 本研究采用圆柱通道模拟手术路径, 使得路径在操作靶点处形成一个范围, 类似切除肿瘤的实际手术操作中对肿瘤基底的处理。在路径中通过对解剖结构空间体积的测量, 能够体现暴露组织或者对后方造成遮挡的范围[13]。由于限定模拟路径圆柱的直径, 不同手术路径的体积差别能够反映出从开颅标志点到手术靶点的深部差别, 本研究结果发现, 路径c的体积最小, 原因在于前庭神经与迷路交界处下缘与开颅标志点之间的距离最短。路径a和b的体积差异无统计学意义, 说明开颅标志点到达膝状神经节中点, 及耳蜗神经与耳蜗交界处上缘的距离无显著差异。骨性结构的磨除为颅底手术中的耗时过程[14], 本研究路径中骨性结构的体积比较显示:路径a> 路径b> 路径c, 说明路径c较路径a和b更容易到达手术靶点。同时, 由于到达膝状神经节中点的路径a深入到内听道的最前端, 因此需要磨除的骨性结构最多。

本研究在岩骨内听道的末端分别选择膝状神经节中点、 耳蜗神经与耳蜗交界处上缘、前庭神经与迷路交界处下缘为显露靶点, 通过乙状窦后入路到达上述靶点连成手术路径来限定手术路径方向。经测量发现到达膝状神经节中点的路径a经过小脑半球的体积最少, 由于膝状神经节中点位于3个显露靶点的最前方, 使得路径a偏向小脑半球外侧, 因此对小脑的牵拉相对减少。路径中经过迷路的体积比较显示路径a> 路径b> 路径c, 观察结果显示路径a对迷路的显露顺序为后半规管、外侧半规管、部分前半规管、前庭; 路径b对迷路的显露顺序为后半规管、前庭、后半部分耳蜗; 路径c依次显露后半规管、前庭。因此路径c对迷路的显露范围最少。同时, 路径b较路径a向后方和内侧移动, 虽然增加对耳蜗的显露, 但对半规管和前庭显露的减少程度较大, 因此路径b包含迷路体积少于路径a。在对颅神经的显露中, 路径a包含前庭上神经和面神经, 路径b包含前庭上、下神经和面神经, 路径c包含前庭上、下神经, 由于路径b和c分别位于面听神经复合体的最内和最外侧, 因此路径中显露面听神经复合体的体积比较显示路径b> 路径a> 路径c。

解剖模型用于手术入路研究的最大争议主要围绕于实用性, 首先是病变破坏正常解剖后, 解剖测量数据将和手术实际情况产生较大差别[15]。本研究靶点选择在岩骨中内听道的末端, 由于骨性结构位置相对固定, 不易遭到病变破坏, 因此测量数据具有一定的参考价值。研究在虚拟现实建模条件下设计微创手术路径的直径为1 cm, 目前手术器械如磨钻等在该路径中实际操作困难。因此在手术微创化的背景下, 本研究虚拟现实模型中观察测量所得的数据需要结合微创手术器械的改进而不断验证, 研究将继续报道。

The authors have declared that no competing interests exist.

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