三维仿真技术虚拟labbé静脉解剖在神经外科手术中的应用

    作者：孙兵    作者单位：200040 上海，复旦大学附属华山医院神经外科

    【摘要】  目的 通过三维立体虚拟labbé静脉解剖与显微外科手术的对比，评价虚拟现实技术在显微神经外科手术中应用价值。方法 研究对象分成虚拟解剖组和实际手术组，实验例数均为23例。虚拟组收集23例颅底肿瘤患者CTA、MR、MRA影像数据，并把数据载入Dextroscope工作站，模拟手术入路显微解剖Labbé静脉以及周围的静脉窦，比较虚拟现实仿真手术中测得的Labbé静脉数据和临床病例手术中的数据。结果 虚拟解剖组的labbe静脉单根5例，双根10例，多根8例；实际手术组的Labbé静脉单根5例，双根9例，多根9例，虚拟解剖组Labbé静脉属于前置型为17.39%，实际手术组13.04%。对比两组数据无显著性差异。结论 运用三维虚拟仿真技术可以精确模拟labbe静脉解剖，为手术入路的选择提供准确、直观的依据。

    【关键词】  虚拟现实技术 显微解剖 Labbé静脉

    Study on applications of  3D virtual reality technology to microsurgical anatomy of the veins of Labbé  SUN Bing, YANG Delin，GU Shixin， et al.  Department of Neurosurgery, Huashan Hospital of Fudan University, Shanghai 200040, China

    Abstract:Objective  To explore application value of microsurgical anatomy of the veins of Labbé  obtained by virtual reality technology in neurosurgical operations. Methods  The virtual anatomy and findings in actual oprations were studied in 23 cases of skull base tumors respectively. Radiological data was collected and transported into Dextroscope workstation. Microsurgical approach was simulated and microsurgical dissection of the veins of Labbé and its surrounding sinus were rebuilt on the workstation. Then, the data of the veins of Labbé from two groups was compared and analyzed.Results  Data shows 5 single ,10 double, 8 multiple veins of labbé in virtual anatomy group and 5 single，9 double，9 multiple in actual operation group. Meanwhile, the proportion of foreplacedtype veins of Labbé is 13.04% in operation group and 17.39% in virtual group. Compared with operation group，the data of veins of labbé in virtual group has no significance. Conclusions  Virtual reality technology can accurately simulate the anatomical feature of the veins of Labbé, which facilitates the operation planning in neurosurgery.

    Key words:virtual reality technology;microsurgical anatomy;the veins of Labbé　

    近年来，随着交叉学科的迅速发展，虚拟现实技术在神经外科手术中得到了初步应用。本文通过三维立体虚拟模仿技术模拟研究Labbé静脉的解剖特点，并与实际显微外科手术进行比较，以评价虚拟现实技术在神经外科手术中的应用价值。

    1  资料和方法

    1.1  临床资料  自2005年11月到2007年11月，华山医院神经外科三组收治的23例中后颅凹肿瘤患者。男性13例，女性10例,年龄35～68岁，平均(57.8±7.4)岁。其中三叉神经鞘瘤11例，脑膜瘤10例，其他2例。

    1.2  仪器设备  虚拟现实Dextroscope工作站（Volume Interactions公司，新加坡），软件版本RadioDexter1.01R。GE 3.0Tesla Signal Horizon 和磁共振扫描仪（GE medical 美国），标准头部线圈。德国西门子64排SOMATOM Sensation CT。

    1.3  方法  所有患者分成虚拟现实组和实际手术组。实际手术组均采用颞底经天幕入路，手术中剪开硬膜后，即可观察、测量Labbé静脉。影像数据采集：实验组患者术前1～3 d对患者行CTA，MR，MRA和（或）MRV影像数据采集。MR平扫及增强扫描运用导航序列扫描方式采集影像：T1W三维快速偏导相梯度回波序列；TR/TE=9/2 ms；翻转角=25°；层厚=2 mm；间隔=0 mm；矩阵尺寸=256×256；视野（FOV）=240×240；水平位扫描；扫描范围自鼻尖至颅顶。增强扫描系静脉注射顺磁性造影剂(钆喷酸二甲葡胺)后扫描。MRA及MRV扫描：用三维时间飞越法扫描，层厚=2 mm，矩阵512×512，FOV=240×240。CTA扫描：扫描前静脉推注欧乃派克，连续、无间隔、无重叠、非螺旋方式水平位薄层扫描；层厚=1.25 mm；矩阵尺寸=256×256；无成角扫描。

    1.4  显微解剖模拟  运用软件内的三维处理工具对图像任意位置进行立体切割观察Labbé静脉形态和汇入横窦关系，测量Labbé静脉到静脉窦角距离。

    1.5  统计学处理方法  数据均采用SPSS12.0软件处理，计量资料采用配对T检验；计数资料使用秩和检验。P＜0.05示有显著性差异。

    2  结  果

    Labbé静脉类型：根据Labbé静脉的根数将其分成单根型，双根型以及多根型（两根以上者）。两组的分型如下。 表1  虚拟现实中Labbé静脉类型和手术组对比组别例数缺如单根双根多根虚拟现实组2305108实际手术组230599*＊P＞0.05 两组统计学处理没有显著性差异。

    　　 Labbé静脉注入类型：Labbé静脉通常是引流外侧裂中大脑中静脉，经过颞底，小脑幕，最后汇入横窦，少部分进入乙状窦。根据Labbé静脉汇入横窦到达静脉窦角(signoid transverse sinus,STP)距离，分成前置型（<10 mm）和后置型(>10 mm)。 实际解剖与虚拟解剖的对比：表2  Labbé静脉注入类型组别例数前置型后置型虚拟现实组 *P＞0.05 两组统计学处理没有显著性差异。 表3  Labbé静脉注入静脉窦类型组别例数横窦乙状窦虚拟现实组　23221实际手术组  23  23*0＊P＞0.05 两组统计学处理没有显著性差异。

    3  讨  论

    虚拟现实技术（Virtual Reality VR）是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多项技术的新技术。是由计算机生成逼真的三维虚拟图形界面，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行身临其境般的体验和交互。虚拟解剖的研究最初开始于美国1986年的“可视人”计划，其长远目标是为实现人体解剖学信息的可视化建立系统知识结构［1,2］。此后，韩国亚洲大学医学院解剖系等科研部门合作开展“虚拟可视(韩国)人”的研究计划，建立了具有东方人种特征的“虚拟可视人”的数据集［3］。在国内，香港中文大学和重庆第三军医大学也已分别启动“虚拟可视(中国)人”的研究，为我国医学科学研究与教育提供人体复杂解剖结构的三维可视化VR模型。在神经外科手术中，由于个体解剖差异较大，且临床神经系统的肿瘤局部解剖关系千变万化，而其“可视人”扫描的图像仅仅是超薄，没有MR、CT等信号强弱改变，并不能满足临床的需要。随着学科交叉的迅速发展，虚拟现实技术应运而生，它能将影像数据、超薄层扫描、三维重建技术等有机融合在一起，为解剖研究和临床个性化手术入路提供了准确的参考数据。

    　　本研究中是以颞底经天幕入路手术为例，对其入路中Labbé静脉进行虚拟研究，并与实际手术比较，初步评价虚拟现实技术在神经外科颅底手术入路研究中的价值。颞底经天幕入路，尤其是左侧，为获得足够的手术空间，除腰穿以外，术者通常需要牵拉并抬起颞底，Labbé静脉的保护非常重要。Labbé静脉是连接外侧裂和横窦之间的重要下吻合静脉，如果手术中损伤会导致严重后果如脑水肿，优势半球还可能导致失语［4］。而Labbé静脉汇入横窦接近静脉窦角，手术中会因牵开颞叶距离过短严重影响手术［5］。所以手术前了解Labbé静脉的类型和形态是颞底经天幕入路重要环节之一。Labbé静脉研究报道较多［6～8］。有作者根据Labbé静脉的根数将其分为单根型，双根型，多根型（两根以上）。还有依据汇入点到静脉窦角距离分为前置型和后置型。前置型距离短于10 mm，后置型距离大于10 mm。这种分类方法对于临床有实用价值，因为前置型Labbé静脉会严重影响手术中颞叶的牵开，如强行牵开势必造成严重后果。

    　　目前，静脉位置判断的方法较多，但都存在不足之处，如全脑血管数字减影能全面显示血管，但周围组织无法显示，且不能作为术前常规检查。CTV可以清晰显示显示Labbé静脉，但在CTV片上测量其到达静脉窦距离较困难。MRV可以显示Labbé静脉，但是由于周围的小静脉太多，影响观察和判断。而虚拟现实技术可把多模式影像如CTV、MRV、MRI等进行融合，可以通过提取等多种操作以三维立体形式表现Labbé静脉的汇入横窦关系，而且通过配合其他影像的特点，同时显示脑组织和颅骨以及静脉系统。因此，运用三维虚拟仿真技术可以综合评价labbé静脉解剖，为手术前选择手术入路、处理Labbé静脉提供准确的参考数据。

【参考文献】［1］Ackerman MJ. The Visible Human Project［J］. J Biocommun,1991,18:14．

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［4］刘庆良,王忠诚,张俊廷.颞枕入路Labbé静脉术中结扎后失语分析［J］.中华神经外科杂志,1997,13: 95．

［5］Guppy KH, Origitano TC, Reichman OH,et al. Venous drainage of the inferolateral temporal lobe in relationship to transtemporal/transtentorial approaches to the cranial base［J］. Neurosurgery,199,41:615．

［6］Rhoton AL Jr. The cerebral vein［J］. Neurosurgery,2002,51:51．

［7］Sood S, Asano E, Chugani HT. Significance of preserving the vein of Labbé in epilepsy surgery involving temporal lobe resection［J］. J Neurosurg,2006,105:210．

［8］Uddin MA, Haq TU, Rafique MZ. Cerebral venous system anatomy［J］. J Pak Med Assoc, 2006,56: 516.