展望Dextroscope虛擬現(xiàn)實手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)在神經(jīng)外科的應(yīng)用

1、展望 Dextroscope 虛擬現(xiàn)實手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)在神經(jīng)外科的應(yīng)用 目的應(yīng)用手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)，探索虛擬現(xiàn)實技術(shù)在神經(jīng)外科的應(yīng)用價值和 方法。方法術(shù)前采集 10 例顱內(nèi)深部病變患者的 CT、MRI、CTA、MRA、 DSA影像資料輸入Dextroscope工作站進(jìn)行圖像融合處理和三維重建， 在虛擬影像上觀察病變和四周組織的空間關(guān)系，設(shè)計手術(shù)入路、模擬 手術(shù)過程進(jìn)行骨窗開顱、顱骨磨除及腫瘤切除，并和實際術(shù)中所見進(jìn) 行比擬。結(jié)果術(shù)中所見病變和周邊重要神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系和病 變解剖細(xì)節(jié)和術(shù)前模擬完全吻合，減少了手術(shù)時間。通過手術(shù)模擬， 術(shù)者得以提前預(yù)演手術(shù)經(jīng)過，為優(yōu)化治療方案創(chuàng)造了條件。結(jié)論虛擬 現(xiàn)實

2、手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)有助于術(shù)前診斷、制定具體的手術(shù)方案、預(yù)先評價 手術(shù)難度，提高手術(shù)平安性。是醫(yī)療教學(xué)和練習(xí)的得力工具。 計算機圖像處理技術(shù)的飛越，提供了日益清楚細(xì)致的醫(yī)學(xué)影像，但不 同成像技術(shù)在成像能力上對不同組織各具優(yōu)勢。虛擬現(xiàn)實(virtualreality,VR)的出現(xiàn)，為不同模式的影像資料融合成同一圖像提 供了平臺，使各種成像技術(shù)取長補短，并通過后處理，在虛擬三維空 間上呈現(xiàn)給人們一個可以交互互動的全息立體仿真環(huán)境。我科自 2006 年10月至12月間，運用Dextroscope手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)，對10例神經(jīng)外 科手術(shù)病例進(jìn)行術(shù)前手術(shù)規(guī)劃和模擬操作，心得如下。1 資料和方法1.1 臨床資料本組共

3、進(jìn)行了 10 例術(shù)前手術(shù)規(guī)劃和模擬，其中蝶骨嵴內(nèi) 側(cè)型腦膜瘤、 聽神經(jīng)瘤各 2 例，巨大嗅溝腦膜瘤、 垂體瘤、眼動脈瘤、 前交通動脈瘤、巖斜腦膜瘤、松果體區(qū)腫瘤各 1 例。1.2Dextroscope 工作站DextroscopeMKIO,新加坡 Volumelnteractions 公司，包括主效勞器和虛擬操作平臺，軟件版本RadioDexter1.0。1術(shù)前完成患者各類影像資料的采集，可用DICOM3 TIFF和SGIClassicRawvolumechunk或 slices、AnalyzeAVWVolume或 7.5lmage等多種格式 的CT MRIc MRAc CTA DSA資料，數(shù)

4、據(jù)都將會被轉(zhuǎn)換為 RadioDexter 原始格式mk。掃描要求為無間隔、薄層、無重疊、不間斷連續(xù)掃描。2加載數(shù)據(jù)到Radiodexter,通過預(yù)處理排除圖像干擾，將各類圖像的 優(yōu)勢細(xì)節(jié)調(diào)試出來，導(dǎo)入 DextroscopeVR環(huán)境，通過圖像配準(zhǔn)和融合， 獲得一個細(xì)節(jié)豐富、易于區(qū)分的三維立體圖形。通過分割工具,可以 將不同結(jié)構(gòu)單獨挑選出來全方位仔細(xì)觀察,還可以調(diào)整透明度和分別 著色后重新放回原位,使不同結(jié)構(gòu)的分界更加直觀。3通過佩戴立體眼鏡和將雙手伸入反射鏡面背后操縱電磁示蹤設(shè)備,術(shù)者有時機體驗 顯微鏡下真實操作環(huán)境,模擬手術(shù)入路和操作,直接切除病變并空間 測量。所有操作動作均可被記錄和反復(fù)回

5、放,進(jìn)行事后評估和演示教 學(xué)。1.3實施手術(shù)依據(jù)手術(shù)模擬確定的體表標(biāo)志開顱, 對照比擬術(shù)前虛擬環(huán) 境和真實手術(shù)入路中所見解剖標(biāo)志和空間關(guān)系。2 結(jié)果 虛擬顯示大腦皮層血管和引流靜脈和術(shù)中所見完全吻合。虛擬眼動脈 段動脈瘤朝向及瘤頸和前床突及視神經(jīng)關(guān)系和實際相同,簡化了術(shù)中 周邊探查步驟，從而順利實施前床突磨除和動脈瘤夾閉 (圖 1)。通過手 術(shù)模擬，事先獲知蝶骨嵴內(nèi)側(cè)型腦膜瘤對同側(cè)頸內(nèi)動脈和大腦中動脈 的包裹情況，手術(shù)開始早期腫瘤得以迅速內(nèi)減壓縮小體積，然后動脈 主干得以平安游離，腫瘤全切 (圖 2)。其他病例術(shù)前手術(shù)模擬也為手術(shù) 骨窗調(diào)整和病變周邊細(xì)節(jié)解析提供了常規(guī)影像無法獲得的信息，手術(shù)

6、時間大為縮短。(1)交互性摘要：按操作者意圖去執(zhí)行并即刻反應(yīng)，盡量接近臨床的真 實過程。 (2)虛擬性摘要：通過計算機技術(shù)將不同影像技術(shù)進(jìn)行整合， 在一個數(shù)字模型中同時展示各自的優(yōu)勢，并根據(jù)需要在任意角度和平 面分別或綜合提供全息化的解剖信息。 (3)可復(fù)性摘要：由于不接觸病 人，虛擬手術(shù)操作可屢次重復(fù)、修改和擴展13。3 討論本組病例的實際應(yīng)用顯示， VR 系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)結(jié)構(gòu)三維可視化模型， 使操作者可以透過立體眼鏡觀察到三維立體圖像，并且在近似日常操 作環(huán)境的眼前3040cm處觀察和直接操作3D虛擬對象，不僅真實模 擬手眼協(xié)調(diào)操作，而且同步體驗操作空間的透視縱深感。通過模擬， 術(shù)者可以更為

7、有效地利用各類影像信息，加深影像理解，更為直觀地 了解解剖關(guān)系，在手術(shù)進(jìn)行前制定最優(yōu)的手術(shù)方案，充分估計手術(shù)難 點、制定策略并反復(fù)推演 4。我們同時也發(fā)現(xiàn)摘要：首先圖像導(dǎo)入后的處理過程需要熟悉，非但凡 三維數(shù)字模型中各個結(jié)構(gòu)的分割處理，調(diào)試不當(dāng)可能損失許多解剖細(xì)節(jié)。其次，影像解讀仍然需要基于良好的生理和病理解剖知識的判定， 比方嗅溝腦膜瘤病例，模擬顯示腫瘤外表豐富的血管網(wǎng)，卻無法區(qū)分 實際伴行其間的大腦前動脈主干， 需要臨床醫(yī)生根據(jù)解剖常識去判定。 另外，軟件對高亮信號結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)提取良好，對低暗信號病變，比方 囊性變局部，圖像分割時很難建立滿足的三維模型。因此，融合較多 不同成像方式影像建立的三維模型在結(jié)構(gòu)區(qū)分上會更加清楚。我們認(rèn)為，DextroscopeVR系統(tǒng)的模擬影像和真