CT三维重建对耳内镜下鼓峡手术参考价值的初步探究

黄思达 吴学文 金毅 陈伟 梅凌云 贺楚峰 李武 牛志杰 冯永

1中南大学湘雅医院耳鼻咽喉头颈外科（长沙410008）

2耳鼻咽喉重大疾病研究湖南省重点实验室（长沙410008）

3中南大学湘雅医院放射科（长沙410008）

鼓峡是中、上鼓室沟通的重要通道，其阻塞常导致各种病理变化，处理也存在一定困难，故这一问题在现代耳外科日益受到重视[1]。近年来，耳科医师对耳内镜手术的兴趣日渐浓厚。成功的手术有赖全面细致的观察。目前临床上用于观察的方法当中，不论是术前的CT断层图像，还是术中的显微镜和耳内镜，均有各自局限[2]。而CT三维重建是基于虚拟现实技术的高分力CT与计算机三维重建技术的结合，能比常规轴位或冠状位CT断层图像提供更多的信息[3]。为此，笔者在前人的研究基础上，通过耳内镜解剖和手术对鼓峡进行了观察和测量，并对结果进行了比较，以期探讨CT三维重建对耳内镜下鼓峡手术的参考价值，为耳内镜手术的术前评估提供帮助。

1 材料与方法

1.1 材料

成人头颅标本6具（12侧），4%多聚甲醛溶液固定。CT扫描机器及图像后处理软件：西门子（Siemens）SOMATOM双源CT机、Mimics Research 19.0。解剖工具：Leica手术显微镜、Karl Storz内镜摄像系统及不同角度耳内镜（0°和45°）、头颅固定架、耳科电钻与显微器械。测量工具：游标卡尺（精度0.02mm）、制图用带长针头分规。

1.2 方法

CT扫描与三维重建：在解剖前，以听眶线为基线，自额窦上缘至上颌骨牙槽突下缘，采用骨算法成像，层厚0.5mm，无间隔连续扫描标本。阅片排除耳部疾病和外伤。将CT原始数据导入Mimics软件，依据不同视角的观察需要，选择阈值，生成蒙板，分割图像，计算3D模型。

标本解剖与观察：将标本置于头颅固定架，解剖侧耳向上，在手术显微镜下开放乳突气房，保留外耳道后壁，开放鼓窦和面神经隐窝并适当扩大。在耳内镜下经扩大的鼓窦和面神经隐窝观察鼓峡，然后经外耳道入路，作外耳道皮肤、鼓膜、上鼓室盾板和部分外耳道后壁的去除，暴露部分上鼓室和后鼓室，再经外耳道观察鼓峡。

数据测量与统计学方法：数据测量分别在3D模型的断面（图1A）和标本上进行，由同一人完成。标本测量使用制图用带长针头分规和游标卡尺，参考王爱莲等[4]采用的方法进行。以锤砧关节内侧面到砧骨短脚尖端距离代表鼓峡通道的前后长度；分别以锤砧关节内侧面、砧骨短脚内侧面中点到上鼓室内侧壁的最短距离代表鼓前峡、鼓后峡通道的内外宽度（图1B）；以锤砧关节面的长径代表鼓前峡的上下高度，以砧骨短脚上面中点到长短脚交界处距离代表鼓后峡的上下高度（图1C）。测量宽度数据时，将分规的针头经扩大的鼓窦伸入鼓峡，缓慢张开分规的两脚，直至针头尖端接触到相应的两个测量点，取出分规后用游标卡尺测量两脚针头尖端的距离。测量长度和高度数据时，取出砧骨，用游标卡尺直接在砧骨上进行测量。测量数据取3次测量的平均值，结果以表示。3D模型测量和标本测量数据用SPSS 22.0作t检验比较，以P＜0.05为差异有统计学意义。

ma锤骨；in砧骨；s镫骨；1锤砧关节内侧面；2砧骨短脚内侧面中点；3砧骨短脚尖端；4砧骨短脚上面中点；5砧骨长短脚交界处；L鼓峡长度；Wa鼓前峡宽度；Wp鼓后峡宽度；Ha鼓前峡高度；Hp鼓后峡高度。ma malleus;in incus;s steps;1 the inner surface of incudomalleolar joint;2 the inner surface of the short process of incus;3 the apex of the short process of incus;4 the midpoint of the superior surface of the the short process of incus;5 the junction point of the long and the short process of incus;L the length of tympanic isthmus;Wa the width of anterior isthmus;Wp the width of posterior isthmus;;Ha the height of anterior isthmus;Hp the height of posterior isthmus.

CT三维重建与耳内镜手术的初步结合：选取CT断层图像上表现为鼓峡区域病变的病例2例，依照前述方法制作术侧耳的3D模型，与术中耳内镜下所见情况进行比较。

2 结果

2.1 3D模型和标本上的鼓峡观察与测量

鼓峡的解剖构成：鼓峡可分为鼓前峡和鼓后峡。前者位于鼓膜张肌腱之后，砧骨长脚和镫骨之前，砧骨体和骨迷路之间；后者位于砧骨内侧皱襞之后，鼓室后壁及锥隆起之前，外侧为砧骨短脚及其后韧带，内侧为镫骨及其肌腱。

鼓峡的CT三维重建特点（图2）与耳内镜下特点（图3）：从后上面观察鼓峡的3D模型（图2A），可见鼓前峡和鼓后峡均呈不规则近三角形腔隙，透过鼓前峡尚可见部分锤骨柄。鼓前峡前内方的匙突呈三角锥形；前外上方的锤骨头呈椭球形；外侧的锤砧关节呈一条浅沟；后方以砧骨长脚与鼓后峡相分隔。鼓后峡外侧为圆锥状的砧骨短脚，尖端向后；内侧为较平滑的上鼓室内侧壁。在匙突的前下方尚可见喇叭口状的咽鼓管鼓室口。用45°镜经鼓窦观察标本（图3A），可窥及除咽鼓管鼓室口外的上述结构，此外尚可窥及锤上韧带、镫骨、面神经鼓室段和部分外半规管。部分标本（2具2侧）尚可见鼓膜张肌皱襞裂孔，占16.6%。从后下面观察3D模型（图2B），可见鼓前峡和鼓后峡分别呈横向和纵向不规则近长方形。整个听骨链清晰可见，但听骨之间交界不甚清晰，锤骨柄和砧骨长脚之间可见匙突。面神经鼓室段和鼓岬分别位于镫骨的上方和下方。用45°镜经面神经隐窝观察标本（图3B），除上述结构外，尚可窥及鼓膜张肌腱和鼓膜。鼓室隔的粘膜皱襞已破坏。从外侧面观察3D模型（图2C），可见听骨链呈“几”字型，鼓前峡略呈三角形或圆形，鼓后峡位于鼓前峡的偏后上方，呈椭圆形或梭形。用0°镜经外耳道观察标本（图3C），除上述结构外，去除鼓膜、上鼓室盾板和部分外耳道后壁之后，尚可见鼓索神经从锤砧关节下方穿过。

ma锤骨；in砧骨；s镫骨；cp匙突；fn面神经；pr鼓岬；lsc外半规管；et咽鼓管；dr鼓膜；ct鼓索；isa鼓前峡；isp鼓后峡。

ma malleus;in incus;s steps;cp cochleariform process;fn facial nerve;pr promontory;lsc semicircular canal;et Eustachian tube;ct chorda tympani;isa:anterior isthmus;isp:posterior isthmus.

图2 鼓峡的CT三维重建（左耳）Fig.2 CT 3D reconstruction of tympanic isthmus(left ear)

图3 耳内镜下的鼓峡（左耳）Fig.3 Endoscopic observation of tympanic isthmus(left ear)

A：45°镜经鼓窦观察；B：45°镜经面神经隐窝观察；C：0°镜经外耳道观察。

A:Observation through tympanic autrum using 45 degree endoscopy;B:Observation through facial nerve recess using 45 degree endoscopy;C:Observation through external auditory canal using 0 degree endoscopy;

表1 3D模型测量与标本测量数据对照（±s,mm）,n=12侧Table 1 The Comparison between the measurement data on 3D models and skull specimens(±s,mm),n=12

表1 3D模型测量与标本测量数据对照（±s,mm）,n=12侧Table 1 The Comparison between the measurement data on 3D models and skull specimens(±s,mm),n=12

Items Length of Tympanic Isthmus Width ofAnterior Isthmus Width of Poterior Isthmus Height ofAnterior Isthmus Height of Poterior Isthmus Measurement Data on 3D Models 4.99±0.21 1.50±0.31 1.30±0.29 3.96±0.32 2.56±0.27 Measurement Data on Skull specimens P 5.04±0.26 1.46±0.24 1.27±0.18 3.84±0.23 2.55±0.17 0.589 0.491 0.246 0.080 0.845

3D模型测量与标本测量数据见表1，两种方法测量所得鼓峡长度、鼓前峡宽度、鼓后峡宽度、鼓前峡高度和鼓后峡高度。数据差异均无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 CT三维重建与耳内镜手术的初步结合

病例1：患者女，18岁，因“左耳流脓、听力下降10余年”入院。查体及耳内镜见：双耳鼓膜完整，左耳鼓膜稍浑浊。纯音测听示：左耳中度传导性聋，平均气导听阈50dBnHL；右耳正常。CT示（图4）：左侧听小骨旁少许软组织密度影，乳突气房见密度增高影。

图4 术前CT断层图像（左耳）Fig.4 Preoperative CT(left ear)

术侧（左耳）CT三维重建示（图5）：从外侧面观察3D模型（图5A），可见一形状不规则的病变位于砧骨短脚和镫骨之间，锤骨柄之后，鼓室后壁之前，砧骨短脚不可见。在Mimics软件中隐藏病变所在蒙板后，计算3D模型，同一角度可观察到砧骨长脚已被破坏（图5B）。从后外面观察3D模型（图5C），可见病变已累及砧骨短脚内侧面，阻塞鼓峡通道。隐藏病变所在蒙板后，计算3D模型，在同一角度亦可观察到被破坏的砧骨短脚（图5D）。结合CT断层图像所见，考虑病变为一疑似的胆脂瘤。

图5 术侧的CT三维重建（左耳）Fig.5 CT 3D reconstruction(left ear)

患者2017年8月31日全身麻醉下行耳内镜下左侧鼓室病变切除术并II型鼓室成形术，术中见（图6）：左耳鼓膜完整，锤骨头内侧、砧骨长脚缺失原位见胆脂瘤样病变，残存豆状突与镫骨头链接，豆状突周围被病变包绕，镫骨完整。

图6 术中耳内镜下所见（左耳）Fig.6 Intraoperative findings(left ear)

病例2：患者女，59岁，因“左耳流脓20余年，右耳流脓7月余”入院。查体及耳内镜见：双耳鼓膜紧张部大穿孔，鼓室内干燥。纯音测听示：左耳中重度传导性聋，平均气导听阈60dBnHL；右耳中度传导性聋，平均气导听阈45dBnHL。CT示（图7）：左侧听小骨、鼓窦和乳突气房可见软组织密度影环绕，听小骨尚可显示，未见骨质破坏；右侧未见明显异常。

图7 术前CT断层图像（左耳）Fig.7 Preoperative CT(left ear)

术侧（左耳）CT三维重建示（图8）：从上面观察3D模型（图8A），可见一形状不规则的病变主要位于砧骨短脚外侧面和上鼓室盾板之间，砧骨短脚上面亦可见病变。在Mimics软件中隐藏病变所在蒙板后，计算3D模型，同一角度可观察到砧骨短脚和锤骨头尚完整（图8B）。从外面观察3D模型（图8C），可见病变已累及锤骨柄和砧骨长脚之间，还有砧骨长脚内侧面和镫骨上方。隐藏病变所在蒙板后，计算3D模型，在同一角度可观察到听骨链尚完整（图8D）。结合CT断层图像所见，考虑病变为一疑似的粘连带。

图8 术侧的CT三维重建（左耳）Fig.8 CT 3D reconstruction(left ear)

患者2018年7月16日全身麻醉下行耳内镜下左侧II型鼓室成形术，术中见（图9）：左耳鼓膜紧张部大穿孔，鼓室内干燥，锤骨和砧骨尚完整，周围被红色粘连带包绕，活动差，镫骨完整，底板活动良好。

图9 术中耳内镜下所见（左耳）Fig.9 Intraoperative findings(left ear)

3 讨论

鼓峡具有较为复杂的空间结构，其位于听骨、肌腱、神经、骨迷路和黏膜皱襞间，是一缝隙状的通道。王爱莲等[4]解剖30侧位听器标本，测量得出鼓前峡内外径为(1.70.5)mm，鼓后峡内外径为(1.20.2)mm，本研究测量数据（表1）与之相近。因其解剖原因，在一些情况下，轻微的粘膜肿胀或少量的分泌物潴留即可导致阻塞，妨碍通气引流，这在中耳疾病当中并不少见[5-6]。手术解除阻塞，恢复通气引流，对于促进痊愈和减少复发有着重要意义。对医师来说，手术的成功需要全面细致的观察；而对患者来说，要建立对疗效的合理期望，就要形成对病情和手术的正确认识。但在实际工作中，经过医师术前谈话，仍有患者不能很好地理解病情或手术。这时，若能得到一份既能帮助医师观察又能促进患者理解的参考资料，对医患双方都有一定帮助。

目前临床上常用的几种观察方法难免存在一定局限。高分辨率CT能清晰显示精细结构和微小病变，诊断价值较高，但断层图像对正常结构和一些病变的表现不够直观。耳内镜能抵近观察隐蔽区域，视野宽阔且光照明亮，放大效应良好，视角调整相对自由，但仅有平面视觉，图像缺乏立体感，一定程度影响新手操作。而显微镜虽有立体视觉，但视野、光照、放大倍数均受限制，视角调整不够自由，难以观察一些病变残留的死角[7]，不利于病变的彻底清除。术中不论在显微镜还是耳内镜下，有时为观察或操作方便，或多或少需要切除一些正常组织，造成了更大损伤，在一些外耳道崎岖狭窄的病例上更是如此。术前的CT断层图像和术中的照片或录像，对于不具备扎实专业知识的患者而言，均是难以理解的。

孙捷等[8]运用CT仿真内镜技术，得到了听骨链、鼓岬、圆窗、卵圆窗、面神经、外半规管等结构的立体图像，并认为该技术在中耳炎、外伤、颞骨畸形等情况下可显示听小骨损伤、移位、中断、缺失和畸形。杨静雅等[9]研究认为颞骨3D模型能够帮助医师在术前了解解剖结构与病变情况，制定和优化手术方案，减少并发症。涂博等[3]研究发现单纯先天性中耳畸形术前CT仿真内镜观察结果与术中所见基本一致。

CT三维重建目前较为成熟，已被广泛应用。该技术能够根据需要有目的地选择阈值、生成蒙板、分割图像。得到3D模型后，还可以任意地缩放、旋转模型，显示或者隐藏3D模型的任一部分。进行三维重建无需额外检查，能充分利用CT原始数据，在术前就能实现直观、立体、多角度的观察。CT虽不能明确软组织影的病变性质，但如同本研究所选的2例病例，运用三维重建技术，通过选择阈值并分割图像，还是可以将其区分，并显示其大致的位置、大小和形状。本研究所选病例1鼓峡区域的胆脂瘤微小、局限而又隐蔽，且其鼓膜完整，观察存在一定困难；病例2粘连带累及鼓峡区域，虽然鼓膜紧张部大穿孔且鼓室内干燥，但术前耳内镜不能观察到病变，CT断层图像对病变的表现也不够直观。而在这样的病例上，三维重建恰可发挥前述的优势。但该技术的不足是，显示软组织和部分精细结构有一定困难；图像质量可受噪声和伪影影响；操作中选择阈值、分割图像或优化3D模型或造成信息丢失。

在本研究中，不同视角下，3D模型上各个解剖结构的形态及位置关系均与耳内镜解剖所见相近，3D模型测量与解剖测量数据间差异均无统计学意义（P＞0.05）；用病例CT原始数据制作的3D模型上还可观察到病变的大致形态及其位置，观察结果与耳内镜术中所见情况相符。CT三维重建与耳内镜相比，在视角、视野和放大倍数等诸多方面的特点均有相似之处。故而可将CT三维重建与耳内镜下鼓峡手术相结合，以充分利用其参考价值。