鼻竇——顱底三維可視化模型的研究.pdf

1、鼻內(nèi)鏡的應(yīng)用使鼻竇顱底手術(shù)進(jìn)入了精準(zhǔn)、微創(chuàng)時(shí)代，因鼻腔空間狹小，周圍有眼球、腦組織及重要血管神經(jīng)穿行，所以手術(shù)操作難度和風(fēng)險(xiǎn)大。為提高手術(shù)質(zhì)量，降低風(fēng)險(xiǎn)；手術(shù)導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)有手術(shù)導(dǎo)航的顯示系統(tǒng)為三視圖式，術(shù)者需依靠臨床經(jīng)驗(yàn)和長期訓(xùn)練才能將二維影像信息在自己頭腦中形成立體影像指導(dǎo)手術(shù)，主觀因素影響較大，因此建立一套符合人視覺觀察習(xí)慣的，客觀、直觀的三維圖像顯示系統(tǒng)很有必要。手術(shù)導(dǎo)航的顯示系統(tǒng)包括：醫(yī)學(xué)圖像三維重建、圖像的配準(zhǔn)和注冊(cè)等

2、。目前國內(nèi)外應(yīng)用于手術(shù)導(dǎo)航的常用醫(yī)學(xué)圖像三維重建數(shù)據(jù)主要來源于CT和MRI。CT能夠良好地顯示骨組織結(jié)構(gòu)，在鼻竇顱底外科手術(shù)導(dǎo)航中最為常用。在鼻竇顱底手術(shù)中我們更關(guān)心重要血管的走行及其與占位病變的毗鄰關(guān)系。本課題以建立適合影像導(dǎo)航系統(tǒng)的三維立體圖像為目標(biāo)，通過最常用的鼻竇CT平掃和增強(qiáng)掃描數(shù)據(jù)，分割并重建鼻竇諸結(jié)構(gòu)及頸內(nèi)動(dòng)脈三維可視化模型，并評(píng)估該模型的可靠性及實(shí)用性。
　　第一部分基于CT數(shù)據(jù)的鼻竇-顱底結(jié)構(gòu)三維重建的研究

3、>　　目的：
　　通過獲取的鼻竇CT掃描數(shù)據(jù)，分析鼻腔鼻竇顱底及頸內(nèi)動(dòng)脈、眶壁結(jié)構(gòu)的人工交互式分割、程序分割和三維重建的方法；并探討該重建方法的可行性及該模型對(duì)于影像導(dǎo)航顯示系統(tǒng)和臨床教學(xué)的實(shí)用價(jià)值。
　　方法：
　　(1)研究對(duì)象：解放軍總醫(yī)院2010年9月-2012年2月期間11例鼻竇顱底占位性病變及異物的患者(男7例，女4例，年齡14-57歲)的鼻竇CT平掃和增強(qiáng)掃描數(shù)據(jù)。
　　(2)CT原始掃描數(shù)據(jù)的采集

4、及三維重建：獲取64排鼻竇軸位CT平掃和增強(qiáng)掃描數(shù)據(jù)，重建層厚<0.75mm，在影像工作站以DICOM格式刻盤存儲(chǔ)。應(yīng)用FitMe DICOM viewer軟件進(jìn)行圖像分割及三維重建。
　　(3)探討三維圖像在臨床應(yīng)用和教學(xué)上的應(yīng)用意義：對(duì)不同人員對(duì)設(shè)定的結(jié)構(gòu)在三維和二維圖像進(jìn)行判讀時(shí)間的比較。
　　結(jié)果：
　　(1)分割后的圖像邊界清晰、完整，數(shù)據(jù)無丟失，重建后的鼻腔、鼻竇、眶壁及病變組織模型形態(tài)逼真，可以真實(shí)反映各

5、組織結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，為術(shù)者提供符合空間想象的圖像，模型可以任意角度旋轉(zhuǎn)觀察組織間的毗鄰關(guān)系，并可進(jìn)行三維體積和距離測(cè)量。
　　(2)三維重建模型直觀形象地展現(xiàn)了顱底和頸內(nèi)動(dòng)脈的形態(tài)結(jié)構(gòu)，與鼻腔鼻竇三維模型進(jìn)行圖像配準(zhǔn)后，可觀察鼻腔內(nèi)特定解剖標(biāo)志及病變組織與頸內(nèi)動(dòng)脈的關(guān)系，為手術(shù)中避免損傷動(dòng)脈而至大出血提供參考。
　　(3)三維圖像在臨床應(yīng)用和教學(xué)上的應(yīng)用意義：低年資組和高年資組醫(yī)生在通過三維重建模型識(shí)別巖內(nèi)段及海綿竇段頸內(nèi)動(dòng)

6、脈判定耗時(shí)4.1±0.707秒和3.5±0.527秒，明顯低于通過二維CT圖像的判定耗時(shí)96.4±20.4秒和24.6±5.835秒(p<0.01)。
　　結(jié)論：
　　本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用我院具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)建立了基于鼻竇薄層CT掃描數(shù)據(jù)的鼻竇-顱底圖像分割和三維可視化模型重建的方法。該方法便捷、可靠，三維模型顯示立體、客觀，符合人體視覺習(xí)慣，為以虛擬內(nèi)鏡的方式進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃，指導(dǎo)臨床手術(shù)和臨床教學(xué)，建立手術(shù)導(dǎo)航立體、

7、直觀的三維顯示系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
　　第二部分CT虛擬內(nèi)鏡在鼻內(nèi)鏡手術(shù)術(shù)前規(guī)劃中的應(yīng)用
　　目的：
　　探討CT虛擬內(nèi)鏡(CT virtual endoscope，CTVE)在術(shù)前規(guī)劃中的臨床指導(dǎo)意義。
　　方法：
　　(1)研究對(duì)象：解放軍總醫(yī)院2010年9月-2012年2月期間10例鼻竇顱底占位病變的患者，男7例，女3例，年齡14-57歲。
　　(2)在利用CT掃描數(shù)據(jù)重建的鼻竇.顱底模型上觀察、測(cè)

8、量及手術(shù)模擬：觀察重建模型并與內(nèi)鏡下圖像相比較。測(cè)量腫瘤模型最大直徑并與二維圖像中測(cè)量的腫瘤最大直徑進(jìn)行比較。
　　結(jié)果：
　　(1)鼻腔內(nèi)相關(guān)結(jié)構(gòu)的顯示及虛擬內(nèi)鏡下模擬手術(shù)入路：能夠清楚顯示患者的各鼻甲、鼻中隔等結(jié)構(gòu)。改變模型透明度，可以與觀察遮蔽組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系，提示術(shù)中避免損傷的重要結(jié)構(gòu)?？捎^察頸內(nèi)動(dòng)脈及其毗鄰的關(guān)系，預(yù)估腫瘤切除后對(duì)周圍結(jié)構(gòu)的影響。
　　(2)三維圖像中測(cè)得腫瘤模型最大直徑為(43.40±15.8

9、3)mm，同組二維圖像中測(cè)得腫瘤最大直徑為(41.28±13.95)mm，兩者相關(guān)系數(shù)r=0.994，P<0.001，認(rèn)為兩配對(duì)變量有明顯的相關(guān)關(guān)系，t=-2.696，P=0.025，故認(rèn)為兩種方法測(cè)得的腫瘤最大直徑之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)論：
　　CT虛擬內(nèi)鏡能夠清楚、準(zhǔn)確、立體顯示經(jīng)鼻入路手術(shù)中各解剖結(jié)構(gòu)及標(biāo)志點(diǎn)的空間關(guān)系，有利于術(shù)前治療方案及手術(shù)入路的選擇，指導(dǎo)醫(yī)生術(shù)前對(duì)病變有更直觀、全面的估計(jì)，對(duì)于頸內(nèi)動(dòng)脈和