三维影像重建技术在Willis环动脉瘤术前评估中的应用效果

王继

三维影像重建技术在Willis环动脉瘤术前评估中的应用效果

王继

Willis环动脉瘤术前评估准确性是保证手术顺利开展的前提条件，而伴随影像学技术在医学领域上的广泛应用，三维影像重建技术已经开始应用于Willis环动脉瘤术前评估中，经重建后形成的立体图像可准确显示Willis环动脉瘤具体情况，对于临床治疗有重要的指导意义。本文通过分析三维影像重建技术的发展史、术前评估Willis环动脉瘤的作用等，着重论述三维影像重建技术在Willis环动脉瘤术前评估中的应用效果。

三维影像重建技术；Willis环动脉瘤；术前评估

动脉瘤好发于机体Willis环，而Willis环的解剖关系十分复杂，采取二维影像不能获取满意的解剖信息，所以三维影像重建技术逐渐取代了二维影响[1]。当前，数字减影血管造影术、三维计算机断层摄影血管造影术、磁共振血管造影术均逐步成熟，虚拟现实技术初步获得临床应用。本研究对三维影像重建技术在Willis环动脉瘤术前评估中应用意义简要综述。

1 二维影像学技术的应用概况

在三维影像技术被提出、应用前，颅内动脉瘤的术前评估主要方法是二维影像学。其中，CT扫描可显现蛛网膜下腔出血以及脑内血肿等，同时还可初步确定患者的动脉瘤位置。然而，CT无法明确动脉瘤的具体形态、载瘤动脉解剖关系等。而MRI能够明确颅内动脉瘤的具体部位，并经血肿不同信号估算动脉瘤的破裂出血时间。传统二维影响学技术能够自不同角度投照，然而容易将重叠或者扭曲血管误诊为动脉瘤，在复杂病例中也无法为手术提供精确信息。

2 三维影像技术的发展史

三维影像重建技术，是一种在二维影像学的基础上产生的新诊断技术。该技术需采取特殊的计算机软件，处理多排螺旋CT或MRI等所获取的原始容积数据，以此重建直观的三维立体图像。而从1879年Newten构思以来，其已从手工方法慢慢过渡至光学方法，最终到现在的计算机方法。在1970年，Rakic通过计算机对于胚胎猴脑切片予以三维图像重建后，该技术即开始渗透于现代医学个个角落[2]。伴随计算机事业发展，三维影像技术随之日渐成熟，能够为临床提供更全面而精确的信息，清晰反映各种组织的立体结构及其空间关系，就冠状、斜切面、矢状、水平等层面、方向的切割，且可结合测定软件实施定量分析。

2.1 三维DSA 三维DSA，是一种于旋转DSA技术发展而来的新技术，是一种将计算机三维图像、旋转血管造影技术、DSA技术相结合的产物[3]。其重建图像主要包括：（1）表面阴影显示法，包括金属夹、弹簧圈等金属物质金属解析法；（2）密度投影最大；（3）具备仿真的内窥镜；（4）容积重现法，可提供透明图像，或者改变图像透明度。

2.2 三维MRA MRA检测法包括相位对比法和时间飞跃法[4]两种，其中，磁共振血管成像可选择时间飞跃法予以重建，该方法是准确评估Willis环形态、解剖变异的一种敏感且无创方式。采取最大密度投影和多平面重建以及遮盖表面显示法等，并结合原始的扫描图像，即可获取满意的动脉瘤部位、大小、形态等信息[5]。

2.3 VR技术 VR技术是一门新型高端技术，其横跨诸多学科领域，可实现人类、计算机之间的互动与复杂数据的可视化操作。同时，VR技术可应用各类先进的硬件技术与软件工具，成功将操作者、现实环境予以隔离，将操作者投入计算机所创建的虚拟三维环境内，同数据之间进行直接交互，且该技术已经广泛应用到现代医学中。

3 三维影像重建技术在Willis环动脉瘤中应用情况

3.1 三维DSA的应用情况 三维DSA，能够为人们提供人体血管的三维信息，并极具真实感。同时，三维DSA可清晰显示人体动脉瘤的破裂动脉瘤变化，为动脉瘤的处理措施提供更具说服力的证据。此外，该技术还能精确检测患者动脉瘤和瘤颈大小。若患者瘤腔中没有形成血栓，其检测结果与动脉瘤的真实结果间误差可低于0.04 mm[6]。三维DSA是诊断动脉瘤的“金标准”，其优越性是高分辨率、动态表达血流动力学的变化。此外，三维DSA能够给血管内治疗，其不但能提高诊断准确率，同时还能显示动脉瘤形态及其四周血管关系，并据此制定科学治疗方案。但三维DSA还有局限性，如不能同时显示临近血管的非血管机构。此外，三维DSA属于有创诊断，准备、检查时间比较长，费用高，导致其临床应用受限[7]。

3.2 三维MRA应用情况 三维MRA可提供细微、清晰解剖结构，应用于动脉瘤手术患者术前评估中，可为其提供动脉瘤部位、瘤囊结构、瘤颈、动脉瘤四周血管关系等，从而使其与脑血管病症中应用日益广泛。另外，三维MRA还可代替三维DSA评估3 mm以上Willis环动脉瘤。然而，因MRA的空间分辨率受限，加上其对于血流类型有依赖性，导致其对于较小动脉瘤诊断由一定难度。而伴随强调增强剂、3 T磁共振仪器的使用，加上三维后处理软件的升级，三维MRA成像的质量、敏感性可进一步升高[8-12]。

3.3 VR技术应用概况及其术前评估Willis环动脉瘤优势VR技术运用MRA、CT的图像融合，除能够使用三维图像显示病变部位，还可显示其与脑组织、骨性结构关系。对于Willis环动脉瘤，能够清晰显示患者瘤颈部位与大小等，同时还可显示动脉瘤和载瘤动脉、颅底骨性结构之间关系。有学者对虚拟内窥镜在动脉瘤手术中的辅助效果进行了研究，其选取58例经CTA、DSA明确诊断的动脉瘤患者作为研究对象，并给予颅内动脉瘤开颅手术治疗，其中有26例患者在手术前采取虚拟内窥镜进行手术评估，认为如此可对动脉瘤进行三维定位并观察其四周解剖结构，从而制定合理的手术计划。

VR技术的最大优势是操作个性化，便于术者明确手术区域内解剖关系，在手术前充分认识术区的复杂变异情况。因此，该技术能够事先评估患者手术风险，从而提升其手术成功率。然而VR系统尚未至完美境界，目前未能实现术前计划同术中导航之间的有机结合。所以，对于虚拟手术系统仍有诸多工作需完成。比如：人体颅神经等组织结构已经超出当前CT或MRI技术分辨率，因而无法将其当做三维结构予以分割、显示。同时，手术工具也应向多元化发展，以便于模仿手术操作。带液晶屏眼镜等仪器应尽快实现小型化，从而直接传输图像，让每一位临床医师获得手术操作真实体验。

4 结语

三维影像重建技术，可谓图像处理技术一次大的飞跃。该技术提供立体三维影像，使得Willis环动脉瘤解剖形态更加直观、全面，有利于提升临床治疗水平。而VR技术还可整合目前几种扫描技术，并发挥各自优势，使得我们明确电子计算技术发展对传统医学产生的推动作用，并使三维影像重建技术于Willis环动脉瘤有广阔应用前景。

[1] 张国忠，冯文峰，李伟光，等.显微手术治疗Willis环前部颅内动脉瘤585例[J].中华神经外科杂志，2015，31（1）：15-18.

[2] 王金勇，仲继刚，张丽君.多层螺旋CT三维重建在肋骨及肋软骨损伤中的临床应用[J].中国当代医药，2011，18（16）：98-99.

[3] 李贵生，赵长安.多层螺旋CT三维重建在肋骨隐形骨折及肋软骨骨折诊断中的价值[J].实用医学杂志，2010，40（21）：3936-3938.

[4] 刘宇清，吕翱，黄绳跃，等.计算机三维重建技术下模拟侧脑室额角穿刺方法的探讨[J].中华神经外科杂志，2015，31（3）：246-249.

[5] 王超，韩国强，游潮，等.CT三维重建技术在枕下乙状窦后入路中的应用[J].中华神经外科杂志，2015，31（2）：152-154.

[6] 孙荣昊，李超，樊晋川，等.三维重建与快速成型技术相结合在头颈肿瘤外科的潜在应用价值[J].中华耳鼻咽喉头颈外科杂志，2015，50（5）：429-431.

[7] 唐涛，周鹏，王朝晖，等.CT血管成像三维重建技术在股前外侧穿支皮瓣修复头颈肿瘤术后缺损的应用[J].中华耳鼻咽喉头颈外科杂志，2015，50（5）：383-387.

[8] 许燕飞，常敏，郭英，等.三维影像处理技术在成人髋关节发育不良联合前倾角匹配中的应用研究[J].中华创伤骨科杂志，2015，17（7）：584-588.

[10] 张辉建，王守森.脑Willis环前循环动脉瘤的虚拟解剖研究[J].中国临床解剖学杂志，2012，30(2)：161-165.

[11] 毛崇梅，衣玲，李胜.颅内动脉瘤不同影像技术诊疗效果比较[J].临床医学工程，2012，19(9)：1433-1436.

[12] 张国忠，冯文峰，李伟光，等.显微手术治疗Willis环前部颅内动脉瘤585例[J].中华神经外科杂志，2015，31(1)：15-18.

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.32.007

辽宁 117000 本溪钢铁（集团）总医院（王继）