2022年05月09日发布 | 1353阅读

3D Slicer在颈动脉剥脱手术中的评估应用

吴阳

河南省人民医院豫东分院

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3D Slicer在颈动脉内膜剥脱手术评估中能起到哪些作用呢?特别是对于一些刚接触3D Slicer及CEA手术的临床医师,如何能更好地利用这一开源免费的工具更加方便地开展CEA手术?利用3D Slicer三维重建能不能代替其它的辅助检查?希望本篇能解决上述疑问,更希望能起到抛砖引玉中的作用,使基层医院更好地开展CEA手术治疗。


通过3D Slicer三维影像重建,可以代替MRA部分功能了解颅内血管情况,特别是Willis环的解剖发育,对于了解手术侧别大脑前、中动脉的供血在阻断颈内动脉后有无代偿及代偿功能十分重要。



后循环的椎基底动脉发育也影响CEA手术的效果,发育良好的椎基底动脉参与Willis血供有着十分重要的作用,如果椎基底动脉及Willis环发育良好,预判阻断颈内动脉后颅内血供代偿良好,则手术中脑血管意外发生率将明显降低,术者手术操作更放心。



术前更加全面的了解颈动脉狭窄部位与下颌角及颈椎的关系,对于手术的难易程度有了更加直观的的影像依据,3D Slicer利用CTA DICOM数据进行三维重建,其三维图像又高于单纯的CTA图像,临床医师能在三维融合骨质与动脉,动态三维下观察狭窄部位、程度。经验丰富的神经外科医生阅常规的CTA图片不是难事,他们能在自己的脑中自动形成三维结构,但对于初入门的临床医师来说,这确实需要长期的知识积累,应用3D Slicer x进行颈动脉狭窄影像解读,能缩短年轻医师的成长曲线,有利于基层医院迅速开展颈动脉内膜剥脱手术。




可以了解主动脉弓分型,大血管端起始钙化程度



了解血管迂曲程度



应用3D Slicer进行三维重建,是在CTA数据的基础上进行的重建,其利用CTA数据重建而是又高于CTA的三维影像,有非常大的临床意义。


从CEA应用3D Slicer实际病例说起......


病例一、冯先某,男,69岁,以“无明显诱因出现头昏、视物不清一周”入院。入院前一周以来,不明原因感头昏沉,伴视物不清、复视 ,行颈部血管彩超检查提示:右侧颈内动脉狭窄(中度)、左侧颈内动脉重度狭窄,查体: 头颅无畸形,双侧瞳孔等大等圆、直径约2.5mm、光反射灵敏,颈软无抵抗,双肺呼吸音粗、未闻及干湿性啰音,脊柱四肢无畸形,四肢肌力5级,生理反射存在,病理反射未引出。颅脑MRI示 : 多发脑梗死伴脑软化灶,MRA示:右侧颈内动脉颅内段纤细,颈部血管彩超示 : 左侧颈总动脉重度狭窄、右侧颈动脉中度狭窄


初步诊断:1.双侧颈动脉狭窄 2.多发脑梗死伴脑软化灶。


颈部血管彩超如下:



超声检查作为颈动脉斑块筛查的首选的、主要的影像学检查方法,能够准确诊断颈动脉粥样硬化斑块,并通过评估动脉狭窄程度及斑块稳定性预测斑块危险程度,为疾病早期诊治及卒中预防提供依据。超声检查作为一项便捷、价廉、无痛、可反复检查且准确的检查方法,得到了临床医师及患者的普遍认可和接受。但是超声检查的局限性在于需要依赖仪器及操作者的水平才能提高准确性。如果狭窄部位重,彩超探头正好位于狭窄狭窄部位,可依据PSV(收缩期峰值血流速度)判断狭窄程度,也可结合狭窄处管径之比判断狭窄程度;如果探头位置不在狭窄部位,则狭窄部位的PSV高速血流通过狭窄部位后因为管径增粗而导致血流速度变缓,而不能通过探头下的PSV判断狭窄程度,且由于操作者的水平或者上下骨质所限致颈动脉检查范围也受限,或只检查颈动脉窦处血管情况,而不能顺血管上下延长,而且不能够提供主动脉弓分型,大血管端起始钙化程度,血管迂曲程度,Willis环情况。


头颈联合256CTA扫描如下:



CTA是术前常用的无创性诊断方式,随着机器性能提高和软件的更新,在一定程度上可以替代数字减影血管造影(DSA)。借助计算机软件对颈动脉血管进行三维重建和成像,提供主动脉弓、病变的解剖和形态学信息,对斑块的稳定性判断起到一定的帮助,亦可通过颅内脑动脉系统显像了解颅内血管和脑实质病变。缺点是成像的准确性与仪器的硬件、软件以及操作者等因素密切相关,如果动脉壁的钙化较重则影响动脉的有效显影,对远端小动脉的显影有时不理想,需要结合阅读横断面原始图像以提高诊断准确性。另外需要借助注射含碘的造影剂,肾功能不全的患者检查受一定限制。


从上述颈部血管彩超和头颈联合CTA来看,检查结果对于双侧颈动脉狭窄的程度不一致,但对于颈动脉斑块性质的描述基本一致,而且头颈联合CTA扫描能提供主动脉弓分型、大血管端起始钙化程度,血管迂曲程度,Willis环等解剖信息。虽然二者都属于无创性检查,但颈部彩超作为一种便捷、价廉、无痛、可反复检查的首选检查方法,得到了临床医师及患者的普遍认可和接受,其对于检查设备、检查场地的要求较其它颈动脉筛查、评估的要求较低,但对于操作者的水平要求较高;头颈联合CTA对设备及配套软件、场地、操作人员提出更高的要求,也需要借助含碘造影剂应用。上述检查结果不一致,可能检查时彩超探头摆放位置及参考血流速度评判狭窄程度所致。CTA可作为颈动脉剥脱手术直接的、客观的影像证据,如果仅参考颈部血管彩超检查则不能作为CEA手术的依据。


以下是在CTA的基础上利用3D Slicer对该病例进行的三维重建:


利用3D Slicer三维重建,可见右侧颈总动脉、颈内动脉狭窄明显,尤其是颈动脉窦处呈重度狭窄,狭窄率70-99%,颈内动脉狭窄向上延长至第三颈椎水平,甲状腺上动脉位置及于颈动脉分叉处的关系清晰可见,颈动脉分叉处狭窄及狭窄全段与下颌角、颈椎、甲状软骨三维关系一揽全貌,术前可为手术提供详细的规划、预案。





单独重建出的颈动脉显示狭窄的程度、阶段更清晰




可以在三维旋转状态下了解对侧颈内动脉、颈外动脉、颈总动脉有无狭窄或者狭窄程度、斑块钙化情况,为手术侧别选择提供直观的参考依据。



把阈值设置为>300---最大值,可以三维重建出钙化斑块,如果钙化斑块为附壁动脉斑块,阻断血流后剥离斑块可能略微困难,剥离过程中要避免损伤血管中膜,穿透血管造成不必要的并发症。



应用Volume rendering(体绘制渲染)也可三维观察颈动脉狭窄及斑块情况,较Segment Editor操作减少步骤,经细微调节,渲染图像更美观。



斑块及狭窄程度相当明显,甲状腺上动脉、舌动脉、面动脉一目了然,为手术提供直接依据。



这幅渲染的三维更像手绘图像



细微调节渲染颈动脉,可见其血管腔内滞留血液,颈总动脉末端每次收缩射血后如“水锤”效应扩展滞留血液。





利用Segment Editor三维重建或者Volume rendering(体绘制渲染)颅内血管,可以了解Willis环发育及颅内代偿情况,该病例为右侧颈动脉重度狭窄,手术侧别优先选择狭窄重的右侧,右侧大脑中动脉发育情况良好,右侧大脑中动脉供血来源于左侧颈内动脉或基底动脉通过Willis供血,如果手术中阻断右侧颈内动脉,则右侧大脑中动脉供血基本不受影响,这也为手术中的安全性提供理论依据,也为手术中转流管应用与否找到依据。




椎基底较常人明显增粗,考虑通过Willis供应右侧大脑中动脉所致



术前规划切口,模拟手术


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病例二、张道某,男,66岁,以“间断晕倒1月余”入院。一月来不明原因出现头晕晕倒,间断发作3次,晕倒后无抽搐,数十秒后清醒,醒后无明显头痛,无恶心及呕吐无呕血,无失语、肢体瘫痪和大小便失禁,在当地医院予以对症治疗,效果不佳,仍有头晕症状,行颈部血管彩超及头颅胸部CT检查提示:右侧颈动脉起始处重度狭窄,血管内斑块形成,颅内腔隙性脑梗塞,右肺局限性肺气肿,既往高血压病史,口服降压药及拜阿司匹林等对症治疗。查体无明显异常。


初步诊断:1.右侧颈动脉斑块形成伴血管重度狭窄。2.原发性高血压 3级极高危。3.腔隙性脑梗塞。4.肺气肿


利用3D Slicer三维重建双侧颈部动脉,明确狭窄侧别、程度、狭窄部位与下颌角、颈椎椎体关系






依据手术规划进行CEA手术治疗




手术中剥脱的颈动脉斑块




术后患者头晕症状消退,精神明显好转,四肢强劲有力。


基层医院临床应用3D Slicer评估颈动脉狭窄患者,可以把复杂问题简单化,有利于基层医院开展CEA手术,对于病情评估、手术规划、医患沟通起到良好的作用,更加有利于CEA手术的推广。


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