Destroscope虚拟现实系统在颅内动脉瘤诊疗中的应用_寸恩浩
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ 总 937 ） 《中国医刊》2015 年 第 50 卷 第 9 期
论著
49
Destroscope 虚拟现实系统在颅内动脉瘤诊疗中的应用
* 陈 素 华， 寸恩浩， 马 顺 昌 （ 首 都 医 科 大 学 附 属 复 兴 医 院 神 经 外 科， 北京 李 志 强， 杨军 ， 100038 ）
察动脉瘤暴露范围， 设计术中需要开放的脑池及其顺 序、 判断需要牵拉的血管、 需要保护的深穿支等。以上 各项指标均在手术当中进行验证。 术后复查、 确认动 、 、 脉瘤夹闭效果 载瘤动脉通畅程度 瘤颈残留与否、 深 穿支是否保留。术后 3 个月随访患者 KPS 评分， 得分 越高， 健康状况越好， 得分越低， 健康状况越差， 评分标 准见表 1 。
Destroscope 虚拟现实系统利用 CT 和磁共振的数 据可以创造出具有立体效果的虚拟现实环境 。操作者 利用双手直接对虚拟医学图像进行交互式操作 。由于 其具有影像融合精确、 视觉效果直观立体、 手术模拟操 作互动等优点， 在临床术前评估、 手术演练、 临床教学 ［1 ］ 等方面具有良好的优势 。 颅内动脉瘤为颅内动脉 壁的囊性突起， 好发于颅内 Willis 环， 其人群发病率为 ［2 ］ 1% ～ 14% 。 本院应用虚拟现实技术， 对 20 例颅内 动脉瘤进行术前计划及模拟手术 ， 取得了满意的效果， 。 现报道如下 1 1． 1 资料与方法 临床资料 选取本院 2012 年 8 月至 2014 年 8 月动脉瘤 20 例。 其中男 8 例， 女 12 例， 年龄 22 ～ 69 岁， 平均 50． 4 岁。其中， 未破裂动脉瘤 2 例， 伴蛛网膜 下腔出 血 者 16 例， 伴 脑 内 血 肿 者 2 例。 术 前 HuntHess 分级： 0 级 2 例， Ⅰ 级 6 例， Ⅱ 级 6 例， Ⅲ 级 4 例，
表1
体力状况 正常， 无症状和体征
KPS 评分标准
评分（ 分） 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
是通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一 MＲI 等影像 种全新方式。Dextroscope 系统能够对 CT、 资料进行三维重建，对虚拟图像进行融合、 分割等处 理， 并可应用多种模拟手术工具对图像进行模拟手术 操作， 使手术医生能更详细地了解手术区域的解剖关 系。该系统的左手工具和右手工具配合使用 ，能让使 用者感觉到是自己的双手在触摸和操作三维立体图 像。其产生的三维解剖结构的立体和真实感是任何二 维图像或平面三维图像所无法比拟的 。 3 ． 2 应用虚拟现实技术进行颅内动脉瘤诊断 目前 CTA、 对颅内动脉瘤的诊断主要手段是数字血管造影、
（ 总 939 ） 《中国医刊》2015 年 第 50 卷 第 9 期
论著
51
3mm 以下的动脉瘤。由于磁共振血管造影分辨率低， 其影像的清晰度无法与传统血管造影获得的影像相 比， 尤对一些小动脉瘤， 磁共振血管造影诊断可能会有 难度 。Dextroscope 系统能提高颅内动脉瘤诊断的 精确性， 该系统能给医生提供直观、 准确且清晰的动脉 瘤及毗邻血管和骨性结构的图像， 对颅内血管形态和 空间结构关系的显示非常清晰， 易于鉴别动脉瘤与正 常血管返折， 尤其是在微小动脉瘤的诊断方面 ， 避免了 ［7 ］ 由于影像重叠等原因所造成的漏诊 。 此项检查不 仅相对经济、 方便、 快捷， 还可以在工作站上进行任意 的多角度旋转、 切割， 去除影响观察的各组织结构， 达 到观察动脉瘤本身特征， 指导手术的目的 。 3 ． 3 应用虚拟现实技术进行颅内动脉瘤术前计划的 优势 传统手术计划往往根据普通血管造影结果制 ［9 ， 10 ］ 。 Dextroscope 工 定， 难以充分评估局部解剖状况 作站与传统影像检查最大的不同在于可介入性和可操 ［11 ］ 作性 。虚拟现实手术计划系统提供的切割 、 移动等 工具使个体化模拟手术成为可能 。模拟手术的关键核 心就在于其个体化。 既是针对于患者的个体化模拟， 也是针对于不同术者的个体化手术方案制定 。手术入 路的选择随动脉瘤部位不同而不同， 前循环动脉动脉 瘤大多采用翼点入路， 部分大脑前动脉动脉瘤采用额 下入路， 后循环动脉动脉瘤多采用扩大翼点入路 ， 少数 经颞下入路及乙状窦后入路
［5 ］
体虚拟现实影像的重建， 共发现 21 枚动脉瘤。 其中 18 例与 CTA 报告结果一致， 2 例 CTA 报告可疑， 在虚 拟影像上清晰显示动脉瘤及其与周围骨质的解剖关 系。对所有患者在虚拟现实环境下进行开颅至完全显 露动脉瘤的过程进行模拟。 在虚拟现实影像的指导 20 例患者均行开颅手术夹闭， 下， 术后复查 CTA 并行 虚拟现实三维重建显示动脉瘤夹闭完全。20 例患者 90 分 13 例， 80 分 3 例， 70 术后 KPS 评分： 100 分 2 例， 分 2 例。 3 讨论 3． 1 虚拟现实技术与 Dextroscope 系统 虚拟现实
基金项目： 首都市民健康教育培育项目 （ Z111107067311065 ） ； 北京市西城区优秀人才资助项目（ 20120044 ）
*
Email： yangjun6778@ hotmail． com 通信作者，
50
论著
（ 总 938 ） 《中国医刊》2015 年 第 50 卷 第 9 期
能进行正常活动， 有轻微症状和体征 勉强进行正常活动 ， 有一些症状或体征 生活能自理， 但不能维持正常生活和工作 生活能大部分自理 ， 但偶尔需要别人帮助 常需要人照料 生活不能自理， 需要特别照顾和帮助 生活严重不能自理 病重， 需要住院和积极的支持治疗 重危， 临近死亡 死亡
2
结果 20 例患者成功实施了颅骨及颅内血管的三维立
Application of Destroscope virtual reality technology in dealing with artery aneurysm
CUN Enhao， YANG Jun， CHEN Suhua， LI Zhiqiang， MA Shunchang （ Department of Neurosurgery， the Fuxing Hospital Affiliated to Capital Medical University， Beijing 100038 ， China） Abstract： Objective To investigate the value of Destroscope virtual reality system in the treatment of intracranial aneurysms． Method 20 cases of intracranial aneurysms were preoperative evaluated by using the virtual reality system， then the anatomic structure was observed and the operation simulation was carried out，and intraoperative conditionswith the plan before the operation was compared． Ｒesult Virtual reality threedimensional images of the skull and intracranial vessels of the 20 artery aneurysm cases were successfully achieved． Among the results， 18 cases were supported by the computed tomographic angiography （ CTA） results， 2 cases were suspicious in CTA results， whichwere finally diagnosed aneurysms on the virtual reality images． Surgical simulation and surgery program of virtual reality of the 20 patients were successfully performed． Conclusion Destroscope virtual reality system can clearly reveal the size， location of aneurysm， and quantify the relationships between aneurysm and surrounding structures， which is helpful to diagnose and select the best individualized rapeutic planning to improve outcome． Keywords： Destroscope virtual reality； Intracranial aneurysm； Surgical plan
Ⅳ级 2 例。微小 （ ＜ 3mm ） 3 例， 小型 （ 3 ～ 5mm ） 5 例， 中型（ ＞ 5 ～ 15mm ） 10 例， 大型 （ ＞ 15 ～ 25mm ） 2 例。 多发动脉瘤 1 例， 后交通动脉动脉瘤 14 例， 前交通动 脉动脉瘤 3 例， 大脑中动脉动脉瘤 2 例。 1 ． 2 影像学数据来源 头颅 64 排计算机断层摄影血 CTA ） 为 管造影术 （ computed tomographic angiography ， 主要数据来源， 头颅 CT 薄扫、 头颅磁共振及磁共振百度文库 管造影为辅助数据。 CTA 及颅底三维重建方法应用 GE64 排螺旋 CT， 常规平扫后行 CTA 扫描， 扫描基线平 行于听眦线， 经高压注射器注入碘海醇（ 350mgI / ml ） ， 总 3． 5 ～ 4． 0ml / s ， 75 ～ 90ml ， 量 扫描延迟时间 注射速度 22 ～ 24 秒。 层厚 0． 625mm， 螺距 0． 984 ∶ 1 ； 工作电压 120kV， 480mA； 扫描速度 0． 5s / r。 扫描原始数据传输 至工作站， 刻录数据光盘。 1 ． 3 方法。①数据导入： 将 CTA 扫描数据输入系统， 提取动脉、 颅骨、 脑组织、 脑室结构。②数据融合： 将输
摘 要： 目的 探讨 Destroscope 虚拟现实系统在颅内动脉瘤诊疗中应用的价值 。 方法 应用虚拟现实术 前计划系统对 20 例颅内动脉瘤进行术前评估 ， 观察解剖结构并进行手术模拟 ， 同时结合术中情况与术前计 划进行对比分析。结果 20 例颅内动脉瘤病例均成功地实现了颅骨及颅内血管的三维立体虚拟现实影像 CTA ） 报告结果一致， 2 的重建。其中 18 例与计算机断层摄影血管造影术 （ computed tomographic angiography， 例 CTA 报告可疑， 在虚拟现实影像上清晰显示动脉瘤 。20 例患者均成功进行虚拟现实的手术模拟与手术 设计， 所得 3D 影像与手术所见一致 。 结论 Destroscope 虚拟现实系统能够清楚地显露动脉瘤大小 、 位置， 并可量化与周围结构的关系 ， 有助于颅内动脉瘤的诊断及手术方案的选择 ， 对提高手术安全性有意义 。 关键词： Destroscope 虚拟现实； 颅内动脉瘤； 手术计划 中图分类号： Ｒ651． 1 文献标识码： A 文章编号： 1008 － 1070 （ 2015 ） 09 － 0049 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 1070． 2015． 09． 015
磁共振血管造影。 上述手段虽然都可进行三维成像， 但是各自都有一定的局限性。数字血管造影是一种有 创性操作， 术者和患者暴露在射线下有放射性损伤 ， 而 检查过程中有诱发动脉瘤破裂再出血的可能 ， 另外， 即 使是 3D 数字血管造影也不能获取骨性结构的完整数 据， 判断动脉瘤与周围骨质的关系指导手术方面是很 CTA 是一种准确、 困难的。3D可靠的动脉瘤诊断技 术， 不但能确定多发动脉瘤的存在， 还可以提供三维动 脉瘤图像， 对多发动脉瘤的诊断具有较高的敏感性和 ［3 ］ ［4 ］ CTA 的总诊断正确率为 特异性 。Preda 等 发现， 93． 5% ， 他们还发现多层 CTA 对瘤颈的显示优于数字 CTA 在小动脉瘤的诊断 提出， 方面甚至优于磁共振成像与数字血管造影， 可显示 血管造影。Zouaoui 等
入的数据加载到 Destroscope 系统中， 把不同组织进行 融合， 利用虚拟工具对组织进行分离、 提取、 切割、 钻 孔、 测量等操作。③ 观察内容： 观察动脉瘤的数量、 部 、 、 、 ， 位 大小 方向 瘤颈与载瘤动脉关系 动脉瘤与颅骨、 神经、 血管的毗邻关系 （ 图 1 、 图 2） ， 载瘤动脉侧支循 环状况。④模拟手术： 确定手术方式及入路， 进行手术 切口设计， 决定骨窗大小及位置， 前床突磨除程度， 观
论著
49
Destroscope 虚拟现实系统在颅内动脉瘤诊疗中的应用
* 陈 素 华， 寸恩浩， 马 顺 昌 （ 首 都 医 科 大 学 附 属 复 兴 医 院 神 经 外 科， 北京 李 志 强， 杨军 ， 100038 ）
察动脉瘤暴露范围， 设计术中需要开放的脑池及其顺 序、 判断需要牵拉的血管、 需要保护的深穿支等。以上 各项指标均在手术当中进行验证。 术后复查、 确认动 、 、 脉瘤夹闭效果 载瘤动脉通畅程度 瘤颈残留与否、 深 穿支是否保留。术后 3 个月随访患者 KPS 评分， 得分 越高， 健康状况越好， 得分越低， 健康状况越差， 评分标 准见表 1 。
Destroscope 虚拟现实系统利用 CT 和磁共振的数 据可以创造出具有立体效果的虚拟现实环境 。操作者 利用双手直接对虚拟医学图像进行交互式操作 。由于 其具有影像融合精确、 视觉效果直观立体、 手术模拟操 作互动等优点， 在临床术前评估、 手术演练、 临床教学 ［1 ］ 等方面具有良好的优势 。 颅内动脉瘤为颅内动脉 壁的囊性突起， 好发于颅内 Willis 环， 其人群发病率为 ［2 ］ 1% ～ 14% 。 本院应用虚拟现实技术， 对 20 例颅内 动脉瘤进行术前计划及模拟手术 ， 取得了满意的效果， 。 现报道如下 1 1． 1 资料与方法 临床资料 选取本院 2012 年 8 月至 2014 年 8 月动脉瘤 20 例。 其中男 8 例， 女 12 例， 年龄 22 ～ 69 岁， 平均 50． 4 岁。其中， 未破裂动脉瘤 2 例， 伴蛛网膜 下腔出 血 者 16 例， 伴 脑 内 血 肿 者 2 例。 术 前 HuntHess 分级： 0 级 2 例， Ⅰ 级 6 例， Ⅱ 级 6 例， Ⅲ 级 4 例，
表1
体力状况 正常， 无症状和体征
KPS 评分标准
评分（ 分） 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
是通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一 MＲI 等影像 种全新方式。Dextroscope 系统能够对 CT、 资料进行三维重建，对虚拟图像进行融合、 分割等处 理， 并可应用多种模拟手术工具对图像进行模拟手术 操作， 使手术医生能更详细地了解手术区域的解剖关 系。该系统的左手工具和右手工具配合使用 ，能让使 用者感觉到是自己的双手在触摸和操作三维立体图 像。其产生的三维解剖结构的立体和真实感是任何二 维图像或平面三维图像所无法比拟的 。 3 ． 2 应用虚拟现实技术进行颅内动脉瘤诊断 目前 CTA、 对颅内动脉瘤的诊断主要手段是数字血管造影、
（ 总 939 ） 《中国医刊》2015 年 第 50 卷 第 9 期
论著
51
3mm 以下的动脉瘤。由于磁共振血管造影分辨率低， 其影像的清晰度无法与传统血管造影获得的影像相 比， 尤对一些小动脉瘤， 磁共振血管造影诊断可能会有 难度 。Dextroscope 系统能提高颅内动脉瘤诊断的 精确性， 该系统能给医生提供直观、 准确且清晰的动脉 瘤及毗邻血管和骨性结构的图像， 对颅内血管形态和 空间结构关系的显示非常清晰， 易于鉴别动脉瘤与正 常血管返折， 尤其是在微小动脉瘤的诊断方面 ， 避免了 ［7 ］ 由于影像重叠等原因所造成的漏诊 。 此项检查不 仅相对经济、 方便、 快捷， 还可以在工作站上进行任意 的多角度旋转、 切割， 去除影响观察的各组织结构， 达 到观察动脉瘤本身特征， 指导手术的目的 。 3 ． 3 应用虚拟现实技术进行颅内动脉瘤术前计划的 优势 传统手术计划往往根据普通血管造影结果制 ［9 ， 10 ］ 。 Dextroscope 工 定， 难以充分评估局部解剖状况 作站与传统影像检查最大的不同在于可介入性和可操 ［11 ］ 作性 。虚拟现实手术计划系统提供的切割 、 移动等 工具使个体化模拟手术成为可能 。模拟手术的关键核 心就在于其个体化。 既是针对于患者的个体化模拟， 也是针对于不同术者的个体化手术方案制定 。手术入 路的选择随动脉瘤部位不同而不同， 前循环动脉动脉 瘤大多采用翼点入路， 部分大脑前动脉动脉瘤采用额 下入路， 后循环动脉动脉瘤多采用扩大翼点入路 ， 少数 经颞下入路及乙状窦后入路
［5 ］
体虚拟现实影像的重建， 共发现 21 枚动脉瘤。 其中 18 例与 CTA 报告结果一致， 2 例 CTA 报告可疑， 在虚 拟影像上清晰显示动脉瘤及其与周围骨质的解剖关 系。对所有患者在虚拟现实环境下进行开颅至完全显 露动脉瘤的过程进行模拟。 在虚拟现实影像的指导 20 例患者均行开颅手术夹闭， 下， 术后复查 CTA 并行 虚拟现实三维重建显示动脉瘤夹闭完全。20 例患者 90 分 13 例， 80 分 3 例， 70 术后 KPS 评分： 100 分 2 例， 分 2 例。 3 讨论 3． 1 虚拟现实技术与 Dextroscope 系统 虚拟现实
基金项目： 首都市民健康教育培育项目 （ Z111107067311065 ） ； 北京市西城区优秀人才资助项目（ 20120044 ）
*
Email： yangjun6778@ hotmail． com 通信作者，
50
论著
（ 总 938 ） 《中国医刊》2015 年 第 50 卷 第 9 期
能进行正常活动， 有轻微症状和体征 勉强进行正常活动 ， 有一些症状或体征 生活能自理， 但不能维持正常生活和工作 生活能大部分自理 ， 但偶尔需要别人帮助 常需要人照料 生活不能自理， 需要特别照顾和帮助 生活严重不能自理 病重， 需要住院和积极的支持治疗 重危， 临近死亡 死亡
2
结果 20 例患者成功实施了颅骨及颅内血管的三维立
Application of Destroscope virtual reality technology in dealing with artery aneurysm
CUN Enhao， YANG Jun， CHEN Suhua， LI Zhiqiang， MA Shunchang （ Department of Neurosurgery， the Fuxing Hospital Affiliated to Capital Medical University， Beijing 100038 ， China） Abstract： Objective To investigate the value of Destroscope virtual reality system in the treatment of intracranial aneurysms． Method 20 cases of intracranial aneurysms were preoperative evaluated by using the virtual reality system， then the anatomic structure was observed and the operation simulation was carried out，and intraoperative conditionswith the plan before the operation was compared． Ｒesult Virtual reality threedimensional images of the skull and intracranial vessels of the 20 artery aneurysm cases were successfully achieved． Among the results， 18 cases were supported by the computed tomographic angiography （ CTA） results， 2 cases were suspicious in CTA results， whichwere finally diagnosed aneurysms on the virtual reality images． Surgical simulation and surgery program of virtual reality of the 20 patients were successfully performed． Conclusion Destroscope virtual reality system can clearly reveal the size， location of aneurysm， and quantify the relationships between aneurysm and surrounding structures， which is helpful to diagnose and select the best individualized rapeutic planning to improve outcome． Keywords： Destroscope virtual reality； Intracranial aneurysm； Surgical plan
Ⅳ级 2 例。微小 （ ＜ 3mm ） 3 例， 小型 （ 3 ～ 5mm ） 5 例， 中型（ ＞ 5 ～ 15mm ） 10 例， 大型 （ ＞ 15 ～ 25mm ） 2 例。 多发动脉瘤 1 例， 后交通动脉动脉瘤 14 例， 前交通动 脉动脉瘤 3 例， 大脑中动脉动脉瘤 2 例。 1 ． 2 影像学数据来源 头颅 64 排计算机断层摄影血 CTA ） 为 管造影术 （ computed tomographic angiography ， 主要数据来源， 头颅 CT 薄扫、 头颅磁共振及磁共振百度文库 管造影为辅助数据。 CTA 及颅底三维重建方法应用 GE64 排螺旋 CT， 常规平扫后行 CTA 扫描， 扫描基线平 行于听眦线， 经高压注射器注入碘海醇（ 350mgI / ml ） ， 总 3． 5 ～ 4． 0ml / s ， 75 ～ 90ml ， 量 扫描延迟时间 注射速度 22 ～ 24 秒。 层厚 0． 625mm， 螺距 0． 984 ∶ 1 ； 工作电压 120kV， 480mA； 扫描速度 0． 5s / r。 扫描原始数据传输 至工作站， 刻录数据光盘。 1 ． 3 方法。①数据导入： 将 CTA 扫描数据输入系统， 提取动脉、 颅骨、 脑组织、 脑室结构。②数据融合： 将输
摘 要： 目的 探讨 Destroscope 虚拟现实系统在颅内动脉瘤诊疗中应用的价值 。 方法 应用虚拟现实术 前计划系统对 20 例颅内动脉瘤进行术前评估 ， 观察解剖结构并进行手术模拟 ， 同时结合术中情况与术前计 划进行对比分析。结果 20 例颅内动脉瘤病例均成功地实现了颅骨及颅内血管的三维立体虚拟现实影像 CTA ） 报告结果一致， 2 的重建。其中 18 例与计算机断层摄影血管造影术 （ computed tomographic angiography， 例 CTA 报告可疑， 在虚拟现实影像上清晰显示动脉瘤 。20 例患者均成功进行虚拟现实的手术模拟与手术 设计， 所得 3D 影像与手术所见一致 。 结论 Destroscope 虚拟现实系统能够清楚地显露动脉瘤大小 、 位置， 并可量化与周围结构的关系 ， 有助于颅内动脉瘤的诊断及手术方案的选择 ， 对提高手术安全性有意义 。 关键词： Destroscope 虚拟现实； 颅内动脉瘤； 手术计划 中图分类号： Ｒ651． 1 文献标识码： A 文章编号： 1008 － 1070 （ 2015 ） 09 － 0049 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 1070． 2015． 09． 015
磁共振血管造影。 上述手段虽然都可进行三维成像， 但是各自都有一定的局限性。数字血管造影是一种有 创性操作， 术者和患者暴露在射线下有放射性损伤 ， 而 检查过程中有诱发动脉瘤破裂再出血的可能 ， 另外， 即 使是 3D 数字血管造影也不能获取骨性结构的完整数 据， 判断动脉瘤与周围骨质的关系指导手术方面是很 CTA 是一种准确、 困难的。3D可靠的动脉瘤诊断技 术， 不但能确定多发动脉瘤的存在， 还可以提供三维动 脉瘤图像， 对多发动脉瘤的诊断具有较高的敏感性和 ［3 ］ ［4 ］ CTA 的总诊断正确率为 特异性 。Preda 等 发现， 93． 5% ， 他们还发现多层 CTA 对瘤颈的显示优于数字 CTA 在小动脉瘤的诊断 提出， 方面甚至优于磁共振成像与数字血管造影， 可显示 血管造影。Zouaoui 等
入的数据加载到 Destroscope 系统中， 把不同组织进行 融合， 利用虚拟工具对组织进行分离、 提取、 切割、 钻 孔、 测量等操作。③ 观察内容： 观察动脉瘤的数量、 部 、 、 、 ， 位 大小 方向 瘤颈与载瘤动脉关系 动脉瘤与颅骨、 神经、 血管的毗邻关系 （ 图 1 、 图 2） ， 载瘤动脉侧支循 环状况。④模拟手术： 确定手术方式及入路， 进行手术 切口设计， 决定骨窗大小及位置， 前床突磨除程度， 观