3D-Slicer联合sina软件辅助经皮穿刺球囊压迫治疗三叉神经痛的临床效果

宋旭东 罗波 刘毅 陈华轩 王潇娅

南充市中心医院神经外科（四川南充 637000）

三叉神经痛是一种反复发作、病程漫长的神经性疼痛，主要表现为三叉神经的一支或多支电击样疼痛，严重影响患者生活质量［1］。经皮穿刺三叉神经球囊扩张压迫术（percutaneous balloon compression，PBC）是其有效的治疗方式之一，具有创口小、不需开颅、术后恢复快等优势［2］。目前临床主要采用C 臂透视引导，但其只能提供二维图像，无法充分观察复杂的颅底骨质结构，尤其在卵圆孔周围的骨质及Meckel 腔存在解剖学变异时，手术则存在不可控的风险［3］，错误或反复穿刺可引起严重的并发症［4］。如何经皮精准穿刺卵圆孔、使球囊到达Meckel 腔是其手术的关键。本研究对比应用3D-Slicer 联合sina 软件辅助穿刺与同期传统徒手定位穿刺，并比较两种方法的准确性与临床效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年6月至2021年6月期间南充市中心医院神经外科收治的65 例经皮穿刺球囊压迫治疗的三叉神经痛患者纳入研究。纳入标准：（1）确诊为原发性三叉神经痛；（2）对药物治疗无效；（3）患者及家属自愿选择行PBC 术；（4）临床和影像学资料完整。排除标准：（1）有全麻禁忌证的患者；（2）未完成随访。按照不同手术方式分为3D-Slicer 联合sina 软件辅助PBC 手术组（观察组）35 例和传统徒手PBC 手术组（对照组）30 例。观察组中，男20 例，女15 例；左侧18 例，右侧17 例；年龄（64.71±7.75）岁；病程（76.87±6.34）个月。对照组中，男13 例，女17 例；左侧12 例，右侧18 例；年龄（64.23 ± 10.84）岁；病程（77.00 ±10.18）个月。两组一般资料比较差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。患者或家属均签署知情同意书，本研究经医院医学伦理委员会批准。

1.2 方法

1.2.1 影像学检查 65 例患者术前均行头颅CT扫描和三维时间飞跃法磁共振血管成像（threedimensional time-of-flight magnetic resonance angiography，3D-TOF-MRA）扫描。CT 扫描范围涵盖完整头面部，层厚为1 mm；在3.0 T MRI 下行3D-TOFMRA 扫描，层厚为1 mm；通过医院影像归档通讯系统（picture archiving and communication systems，PACS）获取患者全部原始DICOM 格式影像数据。

1.2.2 软件应用 于计算机上运行3D-Slicer 软件（3D Slicer 4.11.2，Harvard University），以DICOM 格式将患者CT、MRI 扫描图导入3D-Slicer 软件，使用General Registration（Elastix）模块将CT、MRI 数据进行融合、匹配，运用Transforms 模块进行匹配后的固定。运行Segment Editor 模块、Model 模块、Volume clip with model 模块；利用CT 数据重建颅骨、头皮模型。运行Curve Maker 通过Fiducial 放置分别两个基准点：第一个基准点为穿刺靶点（卵圆孔中心），另一个基准点为穿刺点（常为同侧口角旁2 ～3 cm 的皮肤处）。模拟穿刺针和手术穿刺路径，并运行Ruler 测量皮肤穿刺点至卵圆孔中心的距离、穿刺角度、卵圆孔的大小以及观察卵圆孔内有无骨性突起（图1B-E）。运行Editor 模块按顺序点击Paint Effect、Threshold Effect、Save Island Effect、Make Model Effect 利用MRI 数据重建Meckel腔模型，测量其体积评估压迫时注射造影剂的剂量（图1A）；运行Ruler 测量从卵圆孔中心至Meckel腔的距离评估球囊的置入深度（图1C）。并将模型导出为VTK、STL 格式备用，并将图片保存后上传至手机，手术时使用。

图1 重建的3D 模型及手术模拟Fig.1 Reconstruction of 3D model and surgical simulation

1.2.3 手术方法 患者全麻满意后，采用喉罩气道或者气管插管，取仰卧位，头稍后仰，常规碘伏消毒铺巾。观察组：根据术前3D-Slicer 计算指导穿刺至卵圆孔及Meckel 腔，通过手机上的Sina 软件使图片透视重叠到术区真实位置，使得其完全重合（图2A、B），穿刺针依照该软件透视路径角度、深度刺入至卵圆孔中心处，C 臂透视确认穿刺针头的位置，必要时调整穿刺，随后撤回穿刺针。再根据术前测量的卵圆孔中心至Meckel 腔距离为指导置入球囊，并由C 臂确认。接着依据术前测量Meckel 腔的体积，注射稍大于预测剂量的造影剂，侧位C 臂透视显示充盈状态下的球囊呈“梨形”（图2C）。球囊压迫2 min 后回抽对比剂，撤出套管和球囊，无菌贴贴敷穿刺点。对照组：于同侧口角旁2 ～3 cm 的皮肤处穿刺进针，采用Hartel前入路法，依据解剖标志和手术医生的经验进行徒手穿刺，并使用C 臂确认穿刺针头的位置，必要时调整穿刺；注射平均剂量为0.5 mL 造影剂入球囊，C 臂确认球囊形态，其他过程均与实验组一致。

图2 图像融合及球囊成形Fig.2 Image fusion and balloon forming

1.3 观察指标 （1）记录手术时间、穿刺时间、穿刺次数、术中透视次数、术中射线量、球囊成形不良数（非“梨形”或破裂的例数）［5］。（2）均在手术前、术后第1 天采用Barrow 神经病学研究所（BNI）疼痛强度评分并记录，BNI 疼痛强度评分定义［6］：Ⅰ级，无疼痛，不需要药物治疗；Ⅱ级，偶尔疼痛，不需要药物治疗；Ⅲ级，有些疼痛，但药物可以控制；Ⅳ级，有些疼痛，药物也不能很好控制；Ⅴ级，严重疼痛，药物无法缓解。（3）门诊随访患者术后6 个月内的预后情况。

1.4 统计学方法 采用SPSS 25.0 软件对数据进行统计分析。计量资料表示为均数±标准差，比较采用两独立样本t检验；计数资料比较采用χ2检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者术中情况比较 观察组中的手术时间、穿刺时间、穿刺次数、术中透视次数、术中射线量均明显优于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。但两组球囊成形不良例数比较差异则无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者术中情况比较Tab.1 Comparison of intraoperative conditions between the two groups ±s

表1 两组患者术中情况比较Tab.1 Comparison of intraoperative conditions between the two groups ±s

手术时间（min）穿刺时间（min）术中射线量（mSv）穿刺次数术中透视次数球囊成形不良例数［例（%）］观察组（n=35）51.43±6.73 9.23±2.06 9.25±2.26 1.34±0.59 2.40±0.69 4（11.4）对照组（n=30）62.53±5.54 12.17±3.79 11.34±3.53 1.76±0.82 2.93±0.87 5（16.7）t/χ2值7.183 3.960 2.891 2.418 2.750 0.062 P值＜0.001＜0.001 0.005 0.018 0.008 0.803

2.2 两组患者术后疼痛缓解情况比较 术前两组患者BNI 评分均为Ⅴ级。术后第1 天观察组疼痛完全缓解（BNI评分Ⅰ级）的患者占82.9%，对照组则占83.3%，两组比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 两组患者术后BNI 疼痛评分比较Tab.2 Comparison of postoperative BNI pain scores between the two groups 例（%）

2.3 两组患者术后6个月内的预后情况 术后6个月内经门诊随访，两组患者面部麻木、复视、咬肌无力、角膜炎、唇疱疹、血管损伤、复发的发生率比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 两组患者术后预后情况比较Tab.3 Comparison of postoperative prognosis between the two groups 例（%）

3 讨论

随着新型影像学技术的发展，3D-CT 可实现卵圆孔的可视化，尤其是在卵圆孔存在解剖变异时，可使用荧光镜引导从而实现卵圆孔定位并提高穿刺成功率［7-9］；但是无法完成Meckel 腔的可视化和术前规划穿刺路径，此外，相对于X 线透视，3D-CT会增加放射剂量及射线下暴露的时间，长期暴露在辐射下对医生或患者不利［10］。在有条件的医院，利用神经导航或机器人系统进行多模态图像融合三维重建可精准穿刺卵圆孔，准确置入球囊，有助于提高手术的安全性，减少术后并发症［11］；尽管其穿刺精度可达2 ～3 mm，且优于3D-CT［12］，但是其仪器价格高昂，术前导航注册、头架固定头部操作繁琐，条件较难实现。近年来，随着数字化导航技术的进步，也有基于3D 打印个体化导板辅助穿刺治疗三叉神经痛的探索，这种个体化的定位与实物导板结合的方法，显著地提高了穿刺的准确率，提高手术成功率［13-14］，但其制作过程比较复杂、模型制作时间长、患者花费高等因素，限制其临床推广及应用［15］。

3D-Slicer 软件是一款免费的开源图像分析处理平台［16］，具有多模态融合及重建功能，且操作相对简单，国内外临床已广泛应用［17-19］。该软件通过导入患者CT 及MRI 的DICOM 格式数据，构建颅骨、头皮及Meckel 腔模型［20］，其用于辅助PBC 手术时具有以下优势：（1）通过建立多模态虚拟模型，能直观、全面显示手术时解剖结构，有助于评估手术难度和风险，熟悉手术［21］。（2）通过相关模块测量，个体化选择进针位点、穿刺深度及角度，避免了人为操作中穿刺过深、针尖损伤颅内结构等情况发生［22］。（3）可以精确测量置入球囊的距离，使得球囊如何在最佳位置进入Meckel 腔，往往会出现“梨形”的影像［23］；减少误入硬膜下间隙、硬膜外间隙和颅外等情况发生。（4）球囊压迫时压力过小，术后复发的概率较大；压力过大，术后患者面部麻木感明显［24］。利用该软件术前测量Meckel 腔体积来预测注入造影剂，可精确适量充盈球囊，使得压力适中。（5）通过该软件术前完成穿刺模拟训练；并将重建好的虚拟模型保存成为图片上传至手机，手术时通过手机上的sina 软件透视重叠到术区真实位置［25］，据术前规划的穿刺通道进针，从而提高穿刺的准确性。（6）该方法不需要购置额外设备，只需短周期的3D-Slicer 建模学习，就可以将虚拟现实与增强现实简单结合起来，更精确、安全进行辅助手术操作。

本研究亦存在不足之处：（1）因CT 及MRI 扫描时的体位与手术体位偏差，故融合时需选择3个以上容易识别的标志点，如鼻尖、嘴角、外眦、外耳道等，减少这种体位偏差。（2）面部皮肤活动度大，既要选择皮肤图像融合，又要选择颅骨进行融合。（3）本研究样本量较少，需要更多的临床病例进行探索和验证。（4）模型建立对影像学资料要求较高，其重建效果很大程度受限于DICM 的数据质量，建模时需与放射科医师加强沟通协作。

综上所述，PBC 治疗三叉神经痛时，通过3DSlicer 联合sina 软件可以进行术前规划及可视化的手术模拟，辅助精准、快捷穿刺卵圆孔以及注入适量造影剂进行压迫，具有广阔的临床应用前景。