鼻窦—颅底三维可视化模型的研究

来源 :中国人民解放军医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:A578964735
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鼻内镜的应用使鼻窦颅底手术进入了精准、微创时代,因鼻腔空间狭小,周围有眼球、脑组织及重要血管神经穿行,所以手术操作难度和风险大。为提高手术质量,降低风险,手术导航技术应运而生。现有手术导航的显示系统为三视图式,术者需依靠临床经验和长期训练才能将二维影像信息在自己头脑中形成立体影像指导手术,主观因素影响较大,因此建立一套符合人视觉观察习惯的,客观、直观的三维图像显示系统很有必要。手术导航的显示系统包括:医学图像三维重建、图像的配准和注册等。目前国内外应用于手术导航的常用医学图像三维重建数据主要来源于CT和MRI。CT能够良好地显示骨组织结构,在鼻窦颅底外科手术导航中最为常用。在鼻窦颅底手术中我们更关心重要血管的走行及其与占位病变的毗邻关系。本课题以建立适合影像导航系统的三维立体图像为目标,通过最常用的鼻窦CT平扫和增强扫描数据,分割并重建鼻窦诸结构及颈内动脉三维可视化模型,并评估该模型的可靠性及实用性。第一部分基于CT数据的鼻窦-颅底结构三维重建的研究目的通过获取的鼻窦CT扫描数据,分析鼻腔鼻窦颅底及颈内动脉、眶壁结构的人工交互式分割、程序分割和三维重建的方法;并探讨该重建方法的可行性及该模型对于影像导航显示系统和临床教学的实用价值。方法(1)研究对象:解放军总医院2010年9月-2012年2月期间11例鼻窦颅底占位性病变及异物的患者(男7例,女4例,年龄14-57岁)的鼻窦CT平扫和增强扫描数据。(2)CT原始扫描数据的采集及三维重建:获取64排鼻窦轴位CT平扫和增强扫描数据,重建层厚<0.75mm,在影像工作站以DICOM格式刻盘存储。应用FitMe DICOM viewer软件进行图像分割及三维重建。(3)探讨三维图像在临床应用和教学上的应用意义:对不同人员对设定的结构在三维和二维图像进行判读时间的比较。结果(1)分割后的图像边界清晰、完整,数据无丢失,重建后的鼻腔、鼻窦、眶壁及病变组织模型形态逼真,可以真实反映各组织结构的实际情况,为术者提供符合空间想象的图像,模型可以任意角度旋转观察组织间的毗邻关系,并可进行三维体积和距离测量。(2)三维重建模型直观形象地展现了颅底和颈内动脉的形态结构,与鼻腔鼻窦三维模型进行图像配准后,可观察鼻腔内特定解剖标志及病变组织与颈内动脉的关系,为手术中避免损伤动脉而至大出血提供参考。(3)三维图像在临床应用和教学上的应用意义:低年资组和高年资组医生在通过三维重建模型识别岩内段及海绵窦段颈内动脉判定耗时4.1±0.707秒和3.5±0.527秒,明显低于通过二维CT图像的判定耗时96.4±20.4秒和24.6±5.835秒(p<0.01)。结论本实验应用我院具有自主知识产权的医学图像处理系统建立了基于鼻窦薄层CT扫描数据的鼻窦-颅底图像分割和三维可视化模型重建的方法。该方法便捷、可靠,三维模型显示立体、客观,符合人体视觉习惯,为以虚拟内镜的方式进行术前规划,指导临床手术和临床教学,建立手术导航立体、直观的三维显示系统奠定了基础。第二部分CT虚拟内镜在鼻内镜手术术前规划中的应用目的探讨CT虚拟内镜(CT virtual endoscope,CTVE)在术前规划中的临床指导意义。方法(1)研究对象:解放军总医院2010年9月-2012年2月期间10例鼻窦颅底占位病变的患者,男7例,女3例,年龄14-57岁。(2)在利用CT扫描数据重建的鼻窦-颅底模型上观察、测量及手术模拟:观察重建模型并与内镜下图像相比较。测量肿瘤模型最大直径并与二维图像中测量的肿瘤最大直径进行比较。结果(1)鼻腔内相关结构的显示及虚拟内镜下模拟手术入路:能够清楚显示患者的各鼻甲、鼻中隔等结构。改变模型透明度,可以与观察遮蔽组织结构的关系,提示术中避免损伤的重要结构。可观察颈内动脉及其毗邻的关系,预估肿瘤切除后对周围结构的影响。(2)三维图像中测得肿瘤模型最大直径为(43.40±15.83)mm,同组二维图像中测得肿瘤最大直径为(41.28±13.95)mm,两者相关系数r=0.994,P<0.001,认为两配对变量有明显的相关关系,t=-2.696,P=0.025,故认为两种方法测得的肿瘤最大直径之间的差异有统计学意义。结论CT虚拟内镜能够清楚、准确、立体显示经鼻入路手术中各解剖结构及标志点的空间关系,有利于术前治疗方案及手术入路的选择,指导医生术前对病变有更直观、全面的估计,对于颈内动脉和眶壁的显示,有利于规避手术风险,为建立手术导航立体、直观的三维显示系统奠定了基础;并对年轻医师的培养和临床解剖教学大有裨益。
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