三维计算机成像术:脊髓血管畸形计算机辅助诊断与治疗的新思路

2011-12-22 23:06 来源:丁香园 作者:diggs
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脊髓血管畸形形态学差异较大,为达到最佳治疗效果,需明确血管畸形与脊髓、硬膜囊、骨性结构间的关系。目前公认的金标准为数字减影血管造影术(DSA),近来,对3D旋转血管造影术的研究显示其较传统2D DSA具有优势。12月的J Neurosurg Spine杂志上,东京大学医院的KeisuKe TaKai等研究人员介绍了他们将3D旋转血管造影术与脊髓造影后CT相结合的三维计算机成像术(3D CG)和传统2D DSA技术进行对比的研究。

2009年4月至2010年12月间,研究人员选取了13例血管畸形的患者,包括8例脊髓硬膜囊动静脉瘘、3例髓周动静脉瘘、2例髓内动静脉畸形。对13例患者都进行了3D CG,10例患者进行共11处病变的手术,11处病变在术前也进行了2D DSA检查,对二者的结果进行了比较。

血管造影术:辨认相关动脉后注射造影剂,共注入20ml,速度为1ml/秒,以C-臂进行持续8秒的180度旋转血管摄影,图像参数为:电压80kV,电流10mA/秒,视野7×7×7cm,像素512×512×512。

脊髓造影后CT:腰穿后常规注射造影剂进行脊髓造影,然后行CT检查,参数:电压120kV,电流310mA,视野15×15cm,像素512×512,层厚0.5 mm。 

图像处理:收集到的数据以DICOM格式用Avizo 6.1软件进行处理,利用表面渲染技术还原三维图像,手动设置临界值使图像效果最佳。应用解剖学相关知识辨别动脉、静脉和畸形血管的位置,利用脊髓造影后CT还原脊髓和硬膜的图像。将3D旋转血管造影术获得的图像和脊髓造影后CT的图像精确重合得到复合的三维图像,对复合图像进行旋转、调整尺寸等操作以便诊断血管畸形。

结果表明:11例手术治疗的患者中,根据术中所见:2D DSA诊断符合率是4/11(36%),而3D CG为10/11(91%),二者差异具有统计学意义(表1)。各患者均未出现脊髓造影相关的并发症,说明3D CG对于脊髓血管畸形的诊治有明显优势。

表1 入选患者一般情况总结,可见:11例经手术治疗的患者中,2D DSA诊断符合率是4/11(36%),而3D CG为10/11(91%)


图1 患者3 硬膜动静脉瘘 A 2D DSA显示AVF位于T6右侧后根处的硬膜(箭头),T7动脉和硬膜内静脉丛间也可见动静脉分流,但具体细节不清晰;B 3D CG图像显示AVF更靠近硬膜(有尾箭头),并证实了T6-T7间的肋间动脉在T7水平存在副动脉(无尾箭头);C、D 术中发现与3D CG检查结果一致 


图2 患者5 硬膜AVF A:2D DSA显示T8左侧后根存在硬膜AVF(箭头);B:3D CG检查定位于T8-T9背侧硬膜,距神经根尚有距离(箭头);C、D:术中所见与3D CG检查结果相一致(箭头)


图3 患者9 髓周AVF A:2D DSA难以准确定位;B:3D CG图像显示AVF位于C7-8髓周;C、D:术中所见同3D CG检查


图4 患者10 髓周AVF A:2D DSA初次术前诊断为硬膜AVF,定位于左侧T12后根(箭头);B:3D CG显示AVF为T11髓周;C、D:术中检查同3D CG结果


图5 患者12 髓内AVM A-C:2D DSA显示3条滋养动脉和T9双侧、T11左侧肋间动脉的异常 D-F:3D CG显示由此三条动脉滋养的髓内AVM

【编者按】:传统的血管造影术仅能根据椎体的信息确定血管病变的节段,而不能提供病变与脊髓或硬膜囊的关系等具体信息,对多数病例来说辨别硬膜囊动静脉瘘和髓周动静脉瘘存在困难;MR检查可以观察脊髓水肿的程度、范围以及脑脊液循环情况,但动静脉分流和脊髓与硬膜囊的位置仍较模糊。

3D CG较传统2D DS血管造影术的优势在于允许即时、立体地观察脊髓血管、脊髓、硬膜囊和椎体;可以更细致地从多方向观察病变;能将各种组织进行透明化操作,可以进行去除椎骨等操作;可以更精确的在术前诊断血管病变、能进行模拟手术以确定椎板切除范围等最佳方案。

但是,研究者也提出3D CG的不足:首先,它需要行腰穿以完成造影,属有创检查;其次,对于存在多节段病变的患者,其3D旋转血管造影和造影后CT进行重叠时的精确性可能存在问题,图像是参考椎体进行重叠的,对一节椎骨进行操作相对简单,而需要对多节椎体进行操作时,如果脊髓存在弯曲或旋转就容易对精度造成影响;第三,相比2D DS数字造影术来说,3D CG不能提供血流的动态信息,动脉、静脉、异常血管的确定是参考解剖学定位做出的。最后,研究者认为目前所开展的研究病例有限,尚需进一步大规模研究进行确认。

The use of 3D computer graphics in the diagnosis and treatment of spinal vascular malformations: Clinical article

编辑: 王爽

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