3D Slicer三維重建影像在微血管減壓術治療原發性三叉神經痛中的應用

師忠杰 高 鑫 范超凡 劉希堯 肖德勇 譚國偉 王占祥

原發性三叉神經痛（primary trigeminal neuralgia，PTN）是一種以三叉神經分布區短暫性、反復性疼痛為特征的疾病。周圍學說認為三叉神經進出腦干區（root entry zone，REZ）受血管壓迫是主要原因，將壓迫神經的血管稱為責任血管[1，2]。目前，微血管減壓術（microvascular decompression，MVD）為PTN首選手術方式[3～6]。MVD是功能性手術，術中不能損傷正常血管，因此，術前準確評估責任血管以及神經與血管的解剖關系尤為重要[7]。本文探討基于磁共振3D-TOF-MRA 及3D-FIESTA 序列的3D Slicer 三維影像重建在MVD治療PTN中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2019年1月至2020年10月MVD治療的且術前影像資料完整的PTN共58例，其中男23 例，女35 例；年齡23～76 歲，平均（51.8±15.6）歲；疼痛位于左側23例，右側35例。

1.2 影像處理 術前均行3.0 T顱腦3D-TOF-MRA及3D-FIESTA 掃描。影像重建分別由2 名對3D Slicer熟練的神經外科主治醫師獨立完成，并且他們對病人疼痛部位不知情。將3D-TOF-MRA 及3D-FIESTA原始數據以DICOM格式導入3D Slicer軟件，首先選擇General Registration模塊，以3D-FIESTA作為基準數據，完成3D-TOF-MRA及3D-FIESTA空間坐標配準。然后，選擇3D-TOF-MRA序列進行動脈血管分離和重建，選擇3D-FIESTA 序列進行腦干、神經和部分靜脈的分離和重建，并使用不同顏色進行標記。重建完成以后，將來自兩種序列的模型同時在三維窗口進行展示，并將模型以STL格式導出，以備在其它設備觀察。

1.3 神經和血管的關系評估 由2名未參與手術的神經外科主任醫師，分別對重建完成的三維模型進行評估，判斷責任血管及神經受壓程度。參照Sindou等[7]報道，將責任血管對神經的壓迫程度分為四個等級：0 級，神經血管無接觸；1 級，神經血管單純接觸無壓迫；2 級，神經受壓移位；3 級，神經可見壓痕。1～3作為陽性，0級為陰性。

1.4 手術方法 選擇乙狀竇后入路[8]，術中予以神經電生理監測。由主刀醫師根據術中所見判斷責任血管、神經受壓程度，并在手術記錄中詳細記載。由另一位神經外科主任醫師通過回看手術視頻進一步確認手術記錄描述的準確性，對于有歧義的手術記錄，由術者和評估者進行商討直至結果一致。

1.5 統計學分析 采用SPSS 23.0軟件分析；采用Kappa 值分析一致性，分為幾乎完全一致（≥0.80），高度一致性（0.61～0.80），中等一致性（0.41～0.60），一般一致性（0.21～0.40），極低一致性（0～0.20）。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線分析術前影像評估神經受壓的效果；以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 3D-TOF-MRA 和3D-FIESTA 判斷責任血管的效果3D-TOF-MRA和3D-FIESTA判斷責任血管的準確率分別為77.59%（45/58），81.03%（47/58），與術中發現的一致性Kappa 值分別為0.753（P＜0.05）、0.762（P＜0.05）。

2.2 三維重建影像評估責任血管的效果 單個病人影像三維重建時間10～22 min，平均15 min。兩位主治醫師的影像重建結果疊加在同一視窗觀察，REZ區完全重疊（圖1），結果一致。與術中所見對比，2例影像重建判定為小腦前下動脈，術中證實為小腦上動脈；1例影像重建判定為小腦上動脈，術中證實為小腦前下動脈；1例影像重建判定為小腦上動脈，術中證實為靜脈。三維重建影像判斷責任血管的準確率為93.10%（54/58），與術中發現的一致性Kappa值為0.882（P＜0.05）。三維重建影像判斷責任血管的準確率明顯優于3D-TOF-MRA和3D-FIESTA（P＜0.05）。

圖1 3D Slicer三維重建影像顯示神經與血管的關系

2.3 三維重建影像評估神經受壓情況49 例初次評估取得一致結果；9例初次評估意見不一致，影像數據進行3D 體渲染（Volume Rendering）后，再次評估和商討一致，其中5例為1級，4例為2級。15例術前評估與術中不一致（表1）。ROC 曲線分析顯示，術前影像評估神經受壓的曲線下面積為0.94（P＜0.05）。

表1 三維重建影像術前評估神經受壓情況（例）

2.4 治療效果 術后47例疼痛緩解，總有效率為81%（47/58）；11 例癥狀未見明顯改善，但無加重。術后未出現腦脊液漏、顱內血腫等嚴重并發癥，2例出現口周皰疹，保守治療恢復正常。出院后隨訪3～6 個月，11例無改善病人中，2例出院1個月有改善，9例無改善、無加重；其余47例無復發。

3 討論

MVD治療PTN時，明確責任血管是手術成功的關鍵。與常規二維影像相比，三維重建影像可使病變區域立體化，從而直觀地顯示更多解剖細節[9]。3D Slicer是一款用于醫學圖像圖像處理和三維可視化的開源軟件，具有強大的建模、影像配準、手術模擬等功能[10]。近年來，MRI的成像分辨率不斷提高，使顱神經疾病的診斷準確率明顯提高。目前，三維磁共振成像技術已成為顱神經成像的常用方法，對于判定神經與血管的關系，常用的3D-TOF-MRA和3D-CE-MRA 序列，可使血管呈高信號，顱神經呈等信號，形成鮮明對比，而且對靜脈叢成像更具特異性，能極大地強化靜脈叢的信號；3D-SPACE 和3DFIESTA 序列可以很好地區分腦池段顱神經和腦脊液。盡管如此，目前并沒有任何一種序列可以同時很好地區分血管和神經[11]。

3D-FIESTA 序列檢查，神經和血管顯示為低信號，腦脊液顯示為高信號，單獨依靠3D-FIESTA 可以區分神經、血管與腦脊液，但是并不能很好地評估神經與血管的關系[12]。3D-TOF-MRA序列檢查則可以很好地區分血管[13]。利用3D Slicer 將3D-TOFMRA及3D-FIESTA進行三維重建，可以很好地區分血管和神經，單個病例影像重建的平均時間為15 min，這說明該軟件影像處理效率很高，也不需要額外成本。本文58例中，2例責任血管為靜脈，術前重建影像僅識別出1例，另有1例被誤認為動脈，因此，3.0 T MRI 三維重建影像依然面臨的挑戰是小靜脈的顯示問題[12]。另外，顱內段血管走形彎曲，血流方式常為湍流或復雜血流，可能出現旋轉失相位現象，引起信號丟失，出現假陽性。CE-MRA 影像可以顯示動脈和大直徑的靜脈[14]，但是對于一些較為復雜的小靜脈等，依然需要其他成像檢查，比如7.0 T MRI，但是這項檢測目前僅部分機構開展，傾向于研究，尚未得到廣泛應用。

本文結果顯示三維重建影像識別責任血管的準確率，較單一序列影像評估準確率高。另外，三維重建影像評估神經受壓程度，與術中所見具有很好一致性。術前三維重建影像與手術視頻進行對比，大部分情況下，模擬結果相吻合。但是隨著手術進行，當再次對比時，發現模擬結果與術中結果并不完全匹配，原因可能是術中腦脊液釋放、蛛網膜被剝離、局部組織被牽拉，造成解剖結構的移位[4]。

三維重建影像相比3D-TOF-MRA 和3DFIESTA的優勢是顯而易見的：①三維重建影像可以任意調整角度，準確模擬手術入路，減少術中過多的牽拉；②術前談話時，三維重建影像可以提高醫患之間的溝通效果；③對于復雜的神經血管關系，即使高年資醫師單純依靠二維影像也很難想象出神經血管的真實空間位置關系，而三維重建影像則非常直觀；④可隨時加入其它的影像序列，比如可以加入顱腦CT薄層平掃序列，模擬骨窗位置等[15]。

綜上所述，在判斷PTN 的責任血管和神經受壓程度時，3D Slicer 三維重建影像與術中發現具有高度一致性，評估方法簡單、快捷，不僅可以用于術前規劃，還可以用于醫學教學。