应用3D-Slicer软件指导脑膜瘤术前计划及钛网塑形1例报告

霍贵通 谢国强 曹玉福 束旭俊

(1邢台市巨鹿县医院神经外科，河北 邢台 055250; 2陕西省核工业215医院神经外科，陕西 咸阳 712000; 3鹤岗市人民医院神经外科，黑龙江 鹤岗 154100; 4解放军第82医院神经外科，江苏 淮安 223001)

脑膜瘤是颅内比较常见的一种肿瘤，多好发于大脑凸面、矢状窦旁、颅底、大脑镰旁等部位[1-2]。而位于大脑凸面者多因肿瘤侵蚀，伴有局限性骨质增生性改变，为防术后肿瘤复发，术中往往需要切除部分颅骨[3]，导致局部颅骨缺损，待病情稳定后二期行钛网修补手术。笔者对1例大脑凸面脑膜瘤术前应用3D-Slicer软件进行计算机断层扫描(computed tomography, CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography, MRA)等数据多参数融合，进而指导脑膜瘤术前计划制定，确定颅骨切除范围，并预先塑形钛网行一期颅骨修补，取得较好效果，现报道如下。

患者，女，55岁，因头痛一月余于2017年5月19日入院。查体：意识清楚，双侧瞳孔等大等圆，直径约3 mm，光反应灵敏，余神经系统查体未见明显异常。头颅CT平扫和MRI强化扫描(图1)提示：右侧额颞部脑膜瘤，局部钙化，可被不均匀强化，并额颞部局部颅骨增生明显。术前运行3D-Slicer软件，将CT、MRI、MRA多参数融合并三维重建，显示脑膜瘤与血管关系(图2C)，并精确设计预切除骨瓣大小(图2A)，进而根据颅骨缺损情况，个体化制作三维钛网[4](图2B)。术中利用微型投影仪实现简易增强现实技术(图2D)，根据预先设计骨瓣大小，指导术中切除局部颅骨(图3A)。肿瘤及局部硬脑膜、颅骨顺利去除后，应用术前制作钛网进行颅骨修补，可见钛网与颅骨缺损区域贴合满意(图3B)。将术后复查头颅CT骨窗观察和把CT数据再次导入3D-Slicer软件进行三维重建(图3C、4)，进一步证实术前塑形钛网与骨窗大小较吻合。术后病理结果：(右侧额颞)非典型脑膜瘤，局灶见大量砂砾体形成，肿瘤侵及颅骨组织，相当于WHO I级。免疫组化结果：波形蛋白(vimentin)(+)、上皮膜抗原(epithelial membrane antigen, EMA)局灶(+)、广谱角蛋白[pan cytokeration(AE1/AE3)](-)、神经胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)(-)、内皮细胞标记(CD34)血管(+)、可溶性蛋白(S100)肿瘤组织(-)、角蛋白(CK)19(-)、角蛋白(CK)20(-)、Ki-67阳性指数5%(图3D)。

讨论：对于颅内侵蚀颅骨的肿瘤或颅骨本身较大肿瘤，如颅骨骨瘤、软骨瘤等，为提高肿瘤切除程度及降低术后肿瘤复发几率，多需切除部分颅骨，致使局部颅骨缺损[5]。其中缺损面积较大者，往往需要一期行颅骨修补手术。本例患者脑膜瘤位于右侧额颞部，右侧额颞骨局部明显受侵蚀增厚，且范围较大。切除部分颅骨后缺损面积较大，明确需要行颅骨修补手术，以恢复正常颅脑解剖结构[6]。以往颅骨修补材料多为普通二维钛网，术者根据术中骨窗具体情况经验性手工修整钛网，美观性难以保证，且费时费力[7]。一旦钛网弧度不合适，周围钛钉所受应力较大，较容易造成术后钛钉松动、脱落等并发症，需要二次手术[8]。而对于形状较复杂的局部颅骨缺损，术中手工塑形钛网难度较大，往往需要根据术中颅骨缺损情况，术后进行电脑三维数字化钛网塑形，二期行颅骨修补手术。不仅增加了患者二次手术的痛苦，也在一定程度上加重了患者的经济负担。

图1 术前影像检查结果

术前头颅强化MRI，白色实箭头：肿瘤位于右侧额颞部，基底较宽，强化不均匀；白色虚箭头：肿瘤侵犯颅骨

图2 术前钛网制备及手术规划

A：白色箭头：3D-Slicer术前模拟切除颅骨范围；B：计算机依据术前计划塑形三维数字化钛网；C：肿瘤、血管及定位维生素E胶丸重建，黑色箭头示定位用维生素胶丸，绿色箭头示肿瘤，黑色虚线箭头示脑膜中动脉分支，蓝色箭头示脑膜中动脉；D：术前应用微型投影仪实现简易增强现实技术，确定头皮切口及切除颅骨范围

图3 手术情况

A：去除受侵犯颅骨，可见肿瘤部分突破硬膜(黑色箭头)；B：术中所见钛网与颅骨贴合满意；C：术后头颅CT三维重建可见钛网颅骨贴合满意；D：术后病理报告：非典型脑膜瘤，局灶见大量砂砾体形成，肿瘤侵及颅骨组织(HE染色，×20)

图4 术后影像检查

术后头颅CT显示钛网与颅骨贴合满意

3D-Slicer软件是由哈佛大学和麻省理工学院联合开发的免费开源的三维可视化医学图像处理、信息分析平台，功能强大且支持功能扩展和改进[9]。笔者根据患者术前CT、MRI及MRA，运用3D-Slicer软件进行多参数融合及三维重建，可以清楚显示肿瘤组织与脑膜中动脉解剖关系及周围血供情况，避免术中血管损伤。同时根据颅骨受肿瘤侵蚀情况，术前明确勾画出预切除颅骨范围，即“模拟局部颅骨切除”。将去除部分颅骨的数据再次保存，成为“颅骨缺损”病例，从而为钛网三维数字化塑形提供了客观数据支持。术中通过微型投影仪实现简易增强现实技术，依据术前制定计划去除受侵蚀部分颅骨。进而在保证三维数字化钛网与颅骨缺损准确匹配的基础上，使受侵蚀部分颅骨切除及颅骨修补手术一次性完成，完全避免了患者需经受二次修补手术的痛苦，大幅度降低了患者的住院花费。

1CHAMBERLAINC M C, GLANTZ M J, FADUL C E. Recurrent meningioma: salvage therapy with long-acting somatostatin analogue [J]. Neurology, 2007, 69(10): 969-973.

2张新良, 王晓萍. 脑膜瘤的诊治现状与进展 [J]. 临床肿瘤学杂志, 2011, 16(7): 658-661.

3李改峰, 岳新灿, 韩怀彬, 等. 侵袭性凸面脑膜瘤的临床诊断及治疗 [J]. 中国微侵袭神经外科杂志, 2010, 10(5): 212-213.

4唐凯, 林晓风, 郭文龙, 等. 数字化三维颅骨成形技术在Ⅰ期颅骨修补术中的临床应用 [J]. 中国微侵袭神经外科杂志, 2010, 15(8): 355-356.

5林建滨. 颅骨缺损钛网修补的常见问题及处理 [J]. 中外医疗, 2016, 35(30): 76-78.

6尹成, 钱忠心. 颅骨修补对脑血流及神经功能影响的研究进展 [J]. 临床神经外科杂志, 2013, 10(3): 186-188.

7陈洪武, 金波, 李祖晟, 等. 两种钛网在颅骨修补中的临床应用比较 [J]. 临床医学, 2010, 30(9): 52-54.

8郑春梅, 朱从秀, 王刚, 等. 颅骨修补术后并发症的防治探讨 [J]. 中国实用神经疾病杂志, 2012, 15(17): 70.

9谢国强, 师蔚, 陈尚军, 等. 3D-slicer软件在高血压脑出血神经内镜微创手术治疗的应用价值 [J]. 中国微侵袭神经外科杂志, 2017, 22(3): 109-111.