本研究将iPlan CMF软件辅助的增强CT三维重建技术分别应用于13例头颈部肿瘤患者, 13例患者肿瘤位置分别分布于颅底咽旁、上颈部、下颈部等多个解剖部位, 下面选择具有代表性的3例患者对该技术在不同部位的头颈部肿瘤中的应用进行详细的阐述。

3例患者头颈部肿瘤分别位于下颈部、颅底、颈内、外动脉分叉处。

例1(图1、2、3):三维重建可见肿瘤位于左侧颈总动脉与左锁骨下动脉之间, 向后压迫颈内静脉致颈内静脉下端闭锁, 肿瘤紧邻左侧肺尖及胸腔。术前备血并请胸外科协助手术, 术前采用Matas法压迫患侧颈动脉, 自5 min/次开始, 逐渐增至20~30 min/次, 约10~14 d, 既能促进侧支循环, 也能探知颈动脉阻断时间。手术采用左侧根治性颈淋巴结清扫T形切口, 切断胸锁乳突肌, 结扎颈内静脉, 分离保护颈总动脉及锁骨下动脉。术前三维重建显示肿瘤与胸腔距离近, 术中分离肿瘤下界时, 在保证安全边界的基础上包膜外切除肿瘤。术中未见胸导管分支及乳糜瘘, 未见胸腔瘘, 术中出血100 mL, 用时120 min, 术后病理为鳞状细胞癌。

例2(图4):肿瘤为颅内外沟通瘤, 颅外部分位于颅底翼腭窝, 离颈内动脉及颈内静脉有一定距离, 肿瘤突入颅内, 硬脑膜完整。手术损伤颈内动、静脉可能性较小, 脑脊液漏可能性较大, 联合神经外科医师共同手术, 手术为分块切除, 术后未损伤颈内动、静脉, 未出现脑脊液漏, 术中出血600 mL, 用时310 min, 术后病理为神经鞘瘤。

例3(图5):肿瘤位于颈动脉分叉处, 颈动脉因受压移位呈“ 高脚杯” 状改变。术前备血, 术前采用Matas法压迫患侧颈动脉, 自5 min/次开始, 逐渐增至20~30 min/次, 约10~14 d, 既能促进侧支循环, 也能探知颈动脉阻断时间。术中出血10 mL, 用时 60 min, 术后病理为神经鞘瘤, 术后出现声音嘶哑症状。

13例患者中, 3例患者三维重建后提示手术风险较大, 建议患者综合治疗; 10例患者行手术治疗, 其中3例患者术前备血及术中输血, 2例患者术前邀请神经外科、胸外科协助手术。10例行手术治疗

的患者中, 手术平均用时(202± 135) min, 手术平均出血(235± 252) mL, 三维标记与术中情况符合率为100%。术后病理6例为良性肿瘤, 4例为恶性肿瘤。术后并发症统计, 10例手术患者中有1例患者术后出现声音嘶哑症状(表1)。

图1

Figure 1

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	图1 应用iPlan CMF软件完成头颈部肿瘤三维重建Figure 1 Three-dimensional reconstruction of the head-neck tumor made by iPlan CMF software A, tumor is located at the root of the left neck, supraclavicular fossa and the front of the jugular vein; B, tumor squeeze the root of the jugular vein and push back the carotid artery.

图2

Figure 2

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	图2 采用增强CT自带三维重建软件构建的三维图像Figure 2 Three-dimensional reconstruction made by the software of the contrast-enhanced CT

图3

Figure 3

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	图3 肿瘤位于颈动、静脉的前方, 颈内静脉部分压闭Figure 3 Tumor is located in the front of the internal carotid artery and vein, and the internal jugular vein is partially closed

图4

Figure 4

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	图4 肿瘤为颅内外沟通肿瘤, 距离颈内动、静脉有一定距离Figure 4 Tumor is intracranial communication tumor, and it has a certain distance from the internal carotid artery and vein

图5

Figure 5

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	图5 肿瘤位于颈内、外动脉分叉处, 推挤颈内静脉向后方移动Figure 5 Tumor lay astride the carotid bifurcation bilaterally and push back the jugular vein

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 13例头颈部肿瘤患者的基本信息及手术情况 Table 1 Discription of the 13 patients with the head and neck tumors Cases Gender Age/years Lesion range Operation time/min Bleeding/mL Pathology Complication 1 Female 23 Parotid gland 180 200 Pleomorphic adenoma No 2 Male 49 Skull base 310 600 Schwannoma No 3 Female 50 Parotid gland 120 50 SCC No 4 Female 58 Skull base 300 250 ACC No 5 Female 39 Mandible 360 400 Ameloblastoma No 6 Female 65 Upper neck 60 10 Schwannoma Hoarseness 7 Male 54 Upper neck 100 10 SCC No 8 Female 58 Mandible 425 700 Fibroma No 9 Male 42 Parapharyngeal 45 30 Myoepithelioma No 10 Male 65 Root of neck 120 100 SCC No 11 Male 46 Upper neck 12 Female 27 Upper neck 13 Male 52 Upper neck

表1 13例头颈部肿瘤患者的基本信息及手术情况 Table 1 Discription of the 13 patients with the head and neck tumors

近年来, 随着CT和MRI等技术的发展, 提供了直接显示和研究人体解剖结构的手段, 通过将人体解剖结构的逐层显示, 能够提高医疗诊断的可靠性, 但由于人体解剖结构的复杂性, 采用二维图像逐层显像的方法难以得到立体的描述。

头颈部肿瘤尤其是临近颈内动、静脉的肿瘤, 位置深在, 发现时多体积较大, 并且邻近重要的解剖结构。颈内动脉作为脑组织的主要供血动脉, 作用非常重要, 是手术中必须保护的重要结构, 因此了解血管与肿瘤的关系, 避免损伤颈内动脉导致的并发症就显得非常迫切^[1]。以往用以评估肿瘤与颈内动脉关系的方法包括数字减影血管造影、增强CT、增强磁共振, 传统的CT及MRI检查可从轴位、冠状位及矢状位等不同的二维角度判断肿瘤的范围及其附近解剖结构的毗邻关系, 但其三维关系还需要术者的想象, 手术中需要依靠术者的判断和经验来确定截骨范围, 难以达到精确诊断和治疗的目的^{[2, 3, 4]}, 尤其针对肿瘤包绕颈内动脉及骑跨颈内动脉的病例, 不能形象地表现位置关系^[5]。随着计算机图形图像处理技术的进步, 三维重建技术得到了巨大的发展, 在基础和临床领域都扮演着越来越重要的角色^{[6, 7]}。目前国内大型医用影像设备多数都自带三维重建软件, 但多数实施了硬件及软件的双重加密处理, 同时由于各类设备数据导入、输出格式不统一, 接口不兼容, 难以广泛应用。本研究中病例1的图1与图2对比也显示, 采用影像设备自带的三维重建软件, 往往对扫描区域内所有结构进行重建, 缺乏侧重点, 难以明确重要结构之间的关系, 三维重建功能单一, 不能满足个性化处理, 三维重建的应用受到限制^[8]。

数字化影像学技术及三维定位技术的发展使得肿瘤及其邻近的重要结构三维可视化成为现实, 直观的三维影像有助于医生进行手术设计并实施精确肿瘤切除手术^{[9, 10, 11, 12, 13]}。iPlan CMF是目前颅颌面最常用的数字化设计软件之一, 可以输入各种影像学检查的扫描数据(CT、MRI、锥形束CT等), 并生成三维模型。根据表面阴影重建法的原理, 不同组织的灰度值不同, 可以利用软件中的“ 描绘” 功能, 对肿瘤范围在二维层面上进行逐层标记, 从而获得肿瘤及其毗邻结构的三维重建图像。在软件中, 可以对不同结构设定不同的颜色和透明度, 并可以对三维图像进行任意角度的旋转和移动, 从而可以直观准确地判断肿瘤的三维位置及与周围结构的位置关系。在这种三维可视化的模型中, 临床医生可以清晰地看到肿瘤与颈内、外动脉、颈内静脉等重要血管的毗邻关系。与传统的二维影像相比, 三维可视化的模型不仅可以帮助临床医生更精确地确定切除肿瘤所需的安全边界, 提示手术中所需要注意的重要血管位置, 也可以在术前清晰直观地帮助医生和患者的沟通交流。

传统CT及MRI配套的三维重建软件仅能重建骨质及血管, 无法重建肿瘤^[14]。Brainlab导航系统专用手术设计软件iPlan CMF软件可以对肿瘤进行描计和重建, 不仅可以直观表现血管与肿瘤的关系, 而且可以根据肿瘤部位累及的结构, 重建在增强CT中可以识别的任意解剖结构。iPlan CMF软件采用表面阴影重建法及自动识别重建功能进行三维图像重建, 原理是根据不同CT值的差值重建三维图像, 可以客观真实地反映三维立体结构, 与传统三维重建软件相比其优点主要如下:(1)iPlan CMF软件中可以将不同解剖结构标记为不同颜色, 利用透视功能, 在同一图像上看到不同解剖层次的关系; (2)在三维图像视窗中可以旋转调整角度, 同时可以根据需要选择需要显示的结构^[15]; (3)术中可以测量肿瘤与任意重要解剖结构的距离, 为术中避开重要解剖结构提供依据; (4)可以进行虚拟手术截骨, 设计手术入路; (5)iPlan CMF软件作为Brainlab导航系统的设计软件, 可以将设计计划直接导入导航系统, 术中实时确定肿瘤、重要血管的位置, 指导穿刺活检及手术切除。郭玉兴等^[16]报道了虚拟手术设计和术中导航在20例颅底颞下窝肿瘤手术中的应用, 结果显示该方法可显著提高颅底颞下窝肿瘤手术的精确性和安全性, 可在一定程度上缩短手术时间, 减少术后并发症, 降低恶性肿瘤术后复发率。章文博等^[17]报道了应用iPlan CMF三维标记技术治疗的17例上颌骨恶性肿瘤, 具有较好的可行性与可靠性, 可提高上颌骨恶性肿瘤手术治疗的精确性以及临床治疗效果。

颅底肿瘤涉及神经外科、口腔颌面外科、耳鼻咽喉头颈外科、眼科、整形外科等, 该区域位置深在, 解剖结构复杂, 毗邻通入颅内的重要血管神经, 而且外侧有下颌升支、腮腺及面神经, 不易暴露, 因此, 颅底区域肿瘤无论是术前活检还是手术治疗均存在较大的难度和风险^[18]。颈根部肿瘤涉及胸外科、口腔颌面外科、耳鼻咽喉-头颈外科等, 该位置结构复杂, 毗邻颈总动脉、头臂干、锁骨下动脉、颈内动脉、胸导管、淋巴导管等, 同时肿瘤可能突入胸腔, 手术损伤周围重要结构及出现胸腔瘘的可能性大。利用 iPlan CMF软件可以重建肿瘤累及或毗邻的任意重要的解剖结构, 如颅底、锁骨、肺尖等, 获得直观形象的三维图像。本研究中10例手术患者的术前三维图像准确反映了肿瘤的位置、大小和三维比邻关系, 为手术安全实施提供了保障, 未出现颈部大血管损伤的并发症, 仅1例来自迷走神经的神经鞘瘤患者出现了术后声音嘶哑的相应神经症状。

利用iPlan CMF软件三维重建增强CT可以清楚显示头颈部深大肿瘤的特征及其与周围重要解剖结构的关系, 有利于手术方案的设计, 避免术中损伤重要解剖结构, 减少术后并发症的产生。