神经导航在颅底显微解剖学研究中的应用

     作者：王晓军　兰青    作者单位：215103 江苏苏州相城人民医院神经外科（王晓军）；苏州大学附属第二医院神经外科(兰青) 　

     【摘要】  目的 将神经导航测量理念融入颅底解剖学研究中，探讨神经导航在颅底结构测量中应用的可行性。方法 应用神经导航定量测量国人成人尸头颅底结构与Willis环相关的血管的距离，然后再使用直脚规、游标卡尺进行复核，将得出的数据进行比较和统计分析。结果 导航系统的实时定位功能非常好，误差较小，在测量过程中具有良好的持续准确性，颅内的测量结果可靠。结论 神经导航应用于颅脑解剖研究，特别是在颅底定量测量中，优势明显。

     【关键词】  神经导航　颅底解剖

     Application of neuronavigation on microanatomy of skull base   Wang Xiaojun, Lan Qing. Department of Neurosurgery, Xiangcheng People’s Hospital, Suzhou 215103,China　

    Abstract:Objective  To investigate the feasibility of neuronavigation in study of the skull base anatomy so as to discuss the application of neuronavigation on microanatomy measurement. Methods  After craniotomy were performed on formalinfixed and dyeinjected cadaveric head specimens,the distance of strcture of skull base and the circle of Willis under the operative microscope were measured and recorded using the neuronavigation. The accuracy of neuronavigation was compared with the traditional measurement using compasses, vernier caliper. Results  Neuronavigation can offer accurate location with  high precision and stability. The intracranial measurement data is highly realiable.Conclusions  Application of neuronavigation is very beneficial to the study on microanatomy of skull base, specially in intracranial measurement.

    Key words:neuronavigation;skull base anatomy 　　

    　近些年来，神经导航系统在神经外科手术中的应用范围正日趋扩大，常用于肿瘤、动静脉畸形等病变，可以适时准确的识别和指示手术径路及术区的重要解剖结构。但导航应用于基础颅底解剖实验，国内外少有报道。为此，本实验通过使用神经导航系统对尸体头颅颅底结构进行相关数据的测量，探讨神经导航系统在颅底解剖实验研究中意义。

    1  材料与方法

    1.1  材料和设备  福尔马林固定，保存完好的无明显畸形及外伤改变的成年国人尸头标本8例。尸头标本经处理后动脉内灌注红色乳胶制剂。Stryker REF6000115神经导航系统；德国Leica OHS1手术显微镜及配套的摄像系统；德国蛇牌GA188型电动开颅铣刀和高速磨钻；显微手术器械及解剖头架；精密度为0.02的游标卡尺、直脚规、附着式量角器、SONY数码照相机等。

    1.2  方法  将尸头8例粘贴4～8个皮肤标记、4个钛钉标记，行水平、连续、无间隙CT扫描，描基线为尸头听眦线(OM线)以下5 mm，层厚2 mm，影像资料输入导航系统，进行三维重建(1 mm重建)。通过工作站，制定术前计划。仰卧位固定尸头于三角解剖头架上，安装固定神经导航红外线接受器于头架的一侧，使其在神经导航红外线接受范围之内，并使接受器与头颅的位置在测量过程中始终保持位置不变(若位置变动，需重新注册)，对8具尸头标本（双侧）均按Perneczky教授的眶上“锁孔”入路进行模拟手术解剖。在尸头颅骨上使用直径1.0 mm的磨钻任意钻孔标记6个点，定义为AB、CD、EF，使用导航系统测量对应两点间的距离，然后使用分规、游标卡尺进行重复测量。在显微镜下解剖鞍区四个常用手术间隙，使用直径1.0 mm的磨钻在骨性标志上(如前床突、后床突、鞍背)钻孔标记，血管和软组织（如视交叉前缘、ICA、动眼神经等）用油画颜料标记确定测量点，用导航棒记录该结构的近点和远点的坐标(有转折处需分段计算)，然后进入神经导航系统的立体定向系统中，测量手术视野中相关结构之间的距离。然后使用常规测量方法分规、游标卡尺测量。为减少人为测量的差异所导致的人为误差，我们每次均重复测量3次。比较测得的两组数据，检测导航测量的持续准确性以及误差大小。(图1-3)

    图1  磨钻标记标记  图2  导航测量视神经自视神经管内口到视交叉前缘距离  图3  颈内动脉床突后段距离1.3  统计学处理  使用SPSS统计软件包进行数学统计处理。每组数据的测量值以±s表示。计算值分别与实测值进行配对t检验。

    2  结  果

    　　对尸头行双侧测量，共获得16组测量数据。导航系统测量出的尸头颅外任意两点之间的距离与实际距离（游标卡尺测出的距离）的误差见表1。颅内结构长度使用神经导航在显微镜下直接测量与分规、游标卡尺测量出的实际数值比较见表2。从得出的结果来看，两组测出距离的差异无统计学意义（P>0.05）。表1  颅外导航系统测出的两点间距离与实际距离（游标卡尺测量）比较表2  导航系统测出颅内结构距离与实际距离（游标卡尺测量）比较

    3  讨  论

    自1986年美国的Roberts［1］首先设计了第一代的无框架神经导航系统，并成功应用于临床之后，神经导航越来越多应用于颅内手术［2,4］，特别是颅底及功能性手术，推动了“微侵袭”神经外科的发展。但导航应用于基础实验，国内外少有报道。以往进行颅底解剖结构的测量主要以直脚规、测微尺、附着式量角器、游标卡尺等简单的测量工具对尸头标本进行各项测量。许多医学书籍、文献中的大量解剖资料都是通过此方法获得的［5,6］。而各种类型的入路均主要集中在显微解剖学研究，很少涉及手术入路的量化对照研究。本研究通过解剖尸头，运用无框架神经导航系统，对颅底结构进行量化分析并与传统测量结果以及文献比较，结果发现两者之间没有显著性差异，说明神经导航技术可以准确有效地测量颅底的解剖结构，证实了导航系统在颅底解剖中应用的可行性。导航系统基于影像资料建立三维坐标系，能实现术中任意空间位置的测量。并可使用反三角函数测算出颅内结构的相关角度。以往测量颅底深部的结构时，常需要切除部分脑组织，而导航系统应用于颅底测量后，勿须切除脑组织，只需要导航棒尖选择点置于需要测量的两点上，即可得出两点之间的距离。因而，导航系统应用于颅底解剖研究可使颅底解剖及测量变得更直接、方便。常规工具无法完成某一手术入路适时手术中的解剖测量，导航系统基于影像资料建立三维坐标系，能实现术中任意空间位置的测量。将手术导航系统应用于颅底解剖研究中可以按某一手术入路直接观测，在显微镜下边观察，边测量，具有同一性。而不需要切除正常的结构。特别是在“锁孔”手术研究中，因为开颅骨窗通常只有2 cm×2.5 cm，普通分规难以置入直接测量距离，使用术中导航系统进行实时测量，更具有优势。在比较两个入路时，神经导航的应用可以进行手术入路的量化对照研究，如显露面积、显露角度等。

    　　临床上，神经导航系统把病人的影像学资料与手术床上的病人实时联系起来，使CT影像上的点与实时的点一一对应。本实验就是将导航系统这一特性运用到尸头解剖研究中，进行实时距离测量。导航探针上嵌有红外线发射装置，采用红外线接受系统接受探针发射出的红外线，数字化定位颅内解剖结构在三维影像中的位置信息，能保持持续的定位稳定性，具有立体定向功能，可冻结影像内任意一点作为靶点。导航系统工作站计算指定的点和操作者的导航棒尖选择的真实点在影像上一一对应，任意两点在三维空间中的相对位置恒定，在显示屏上，导航定位十字交叉点在横断位、矢状位和冠状位显示其对应的解剖位置，故冻结影像中的任意一点作为靶点后，即可精确测算实际空间内导航探针尖至靶点之间的距离。随着影像技术和计算机的发展，计算机软件的完善，螺旋CT连续薄层扫描，采集到的信息可靠，所得到的数据传送到导航系统进行三维重建，颅内测量结果确实、可靠，测得的距离和角度都是唯一的、可重复的。但机械误差、影像误差、注册误差以及术中影像漂移等许多因素都可以影响导航系统的精度，造成定位误差。故通过导航系统测量点间距离与实际距离存在一定的误差。Brinker［2］报道术中对颅底解剖结构的定位误差为(0.67±0.2) mm，Fotios［3］指出导航系统在尸头颅底解剖结构的定位误差为0.71～1.52 mm，我们获得的导航系统定位误差为(0.83±0.69) mm，与国外文献报道相似［2,3,5］。我们研究认为，在尸头的解剖中，少有头皮移位，并且通过固定在颅骨上的钛钉注册，基本上没有移位，注册影响因素少，误差很小，本实验中注册误差在0.2～0.8  mm之间。同时由于颅底骨性标志和周围解剖结构固定，且尸头不存在脑脊液的流失，在甲醛浸泡后质地变韧，移位非常少，影像漂移现象相对较少，因而保证了神经导航在颅底解剖定量测量中的高度精确性。

    　　为减少导航偏差，采取了以下措施：①专用钛钉标记消除注册误差．平均注册偏差在0.3 mm 以下。②测定目标点三维坐标，再计算点间距离，保证了数据的稳定性。我们的经验表明，神经导航系统应用于颅底解剖研究时，为使注册误差降到最小，有时需要去除不精确的注册点，因此，至少需要置6个体表注册标记；同时使用钛钉固定在尸头的颅骨上标记注册点，不会因为皮肤的移动而改变位置，可增加导航注册的精度，降低测量误差；注册标记点应该分散标记在骨窗的周围，每个标记点之间的距离不能太近，并且不要位于同一平面［7］；另外，为减少铣刀开颅时发生的头架与尸头的相对移位，我们在整个解剖过程中不去除注册标记，并且在开颅后才注册和测量，必要时，可重新注册提高测量精度。

    　　神经导航应用于颅底解剖相关文献报道较少，在今后的发展和应用过程中，将传统方法与神经导航等高新测量技术相结合，可充分发挥新技术的优势，不断丰富测量手段，提高测量精度。本实验为颅脑解剖研究提供了一种可选择的方法。

【参考文献】［1］Roberts D W,Strohbehn J W, Heach J F,et al. A frameless stereotactic integration of computerized tomographic image and operating microscope［J］. J Neurosurg,1986,65:545．

［2］Brinker T , Arango G , Kaminsky J , et al . An experimental approach to image guided skull base surgery employing a microscopebased neuronavigation system［J］. Acta Neurochir (Wien), 1998,140: 883．

［3］Fotios D , Vrionis M D, Kevin T ,et al. Use of cranial surface anatomic fiducial s for interactive imageguided navigation in the temporal bone: a cadaveric study［J］. Neurosurgery.1997,40:755．

［4］Schulder M , Maldjian J A , Liu W C ,et al . Functional imageguided surgery of intracranial tumors located in or near the sensorimotor cortex［J］. J Neurosurg,1998,89: 412．

［5］李福耀.医学美容解剖学［M］.第一版,北京:人民卫生出版社,1999,44．

［6］周良辅.现代神经外科学［M］.第一版,上海:复旦大学出版社,2002,1140．

［7］WestJB, Fitzpatick JM,Toms SA , et al .Fiducial point placement and the accuracy of point –based ,rigid body registration ［J］.Neurosurgery,2001,48: 810．