多模态重建技术应用于面肌痉挛微血管减压术的研究

王伟君，凌至培，崔志强，孙璐, 徐欣，潘隆盛

摘要：目的:探讨术前多模态模拟重建成像技术对面肌痉挛行微血管减压手术的指导价值方法:总结分析56例面肌痉挛病人，术前常规行脑干区薄层MR扫描，将原始DICOM数据导入3D-slicer软件进行脑干、血管、神经的重建，并以多模态图像（MMSRI）显示。从任意角度观察血管与面听神经近的空间位置关系。盲法初步诊断患病侧别并与实际患病侧进行对比分析。根据病人实际患病侧，MMSR判明的责任血管同微血管减压（MVD）术中情况进行比较分析。结果:MMSRI重建面肌痉挛患者58例；盲法判断侧别正确43例，诊断效能差。实际患病侧判断出责任血管压迫47例，与手术结果比较，多模态重建诊断原发性面肌痉挛敏感度83.9％，特异度为100%；准确度为81％。结论:多模态重建技术能清晰显示椎基底动脉及其分支、神经、脑干，并可通过立体多维空间关系进行直观判断。对责任血管的诊断有较高的敏感度和准确度，可作为面肌痉挛微血管减压术术前病因评估的重要指标，对术者术前准备，术中探查，优化手术等方面具有重要意义。

关键词：多模态重建；面肌痉挛；微血管减压；责任血管

面肌痉挛（hemifacial spasm，HFS）是始于眼轮匝肌的阵挛性收缩,无意识的眼睑闭合和眉上抬。随着时间的推移,收缩的形式进展至额、额头上的肌肉,口轮匝肌、颈部肌肉。最终，所有病人都可能出现持续肌肉收缩,造成面部变丑和痛苦的表情，如眼睛局部关闭和翘起嘴角的“强直性痉挛现象”[1、2]。即使睡眠中也可发生，甚至导致抑郁等并发症，严重影响患者的生活质量。术前MRI检查明显提高了HFS的临床诊断和鉴别诊断，随着高场强MR及影像学后处理技术的发展，三维重建图像可以给临床医生更好的判断，为患者提供最佳的治疗效果[3]。本文使用slicer4.3.0(www.slicer.org)软件对原始DICOM数据进行多模态重建（Multi modal simulation reconstruction MMSR），探讨该方法在原发性HFS术前确认责任血管、诊断及对手术指导的价值。

1．对象与方法

1.1一般资料

2013年3月至2014年9月本院神经外科功能组收治原发性HFS患者58例，男性22例，女性36例，男女比例为1:1.6。年龄22-67岁，平均年龄49.2+9.7岁。左侧33例，右侧25例。病程8月至15年。

1.2影像学检查

患者术前行脑干区域（延髓至桥脑上部）薄层核磁扫描，常规行T1WI、T2WI、T1WI+C 、3D-TOF扫描，层厚0.7mm。弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）采用单次投射弥散加权自旋回波平面成像序列（single-shot echo-planar imaging,EPI）。扫描参数：TE=147ms，TR=9400ms， Matrix size 128×128，FOV250×250mm，层厚3mm，分别在b=1000s/mm2及b=0s/mm2时采集12个不同方向上的弥散加权数据。

1.3图像处理方法和分析

原始DICOM数据导入至slicer4.3.0软件工具栏（www.slicer.org），以T1 WI、T2WI像为基础，分别将3D-TOF、DTI图像进行配准、融合，在融合后的图像上分别以不同模块行血管、神经、脑干的标记、孤立、重建[图A]，根据MMSR所见图像三者之间的空间位置关系，由一名高年资医师根据重建后血管和神经的空间位置关系、紧密程度及优势侧别进行盲法判断患病侧别，并分析其同实际患病侧别（抽动侧）的关系。再以病人实际抽动侧从MMSR结果中判断责任血管，同术中责任血管情况进行比较分析[图B.C]，探讨两者间的异同，结果使用SPSS13.0进行统计学分析，配对资料采用Pearson卡方进行相关性检验，2x2配对卡方进行差异性检验。

2 结果

２．１　多模态重建技术重建后，根据血管神经是否相关及相关程度、优势侧别判断患病的侧别（表1），58例患者中判断出患病侧别54例，4例因重建后未见责任血管及优势侧无法判定，正确诊断43例，行相关性(p值=0.00)和差异性统计分析 (p=0.76)，认为多模态重建判断侧别的方法同实际患病情况关系具有相关性及等价性，但诊断指数为DI=159%<170%，Youden指数0.59，诊断效能较差，不易采用盲法诊断。

表1 MMSR盲法同实际患病侧别比较

２．２　多模态重建与术中责任血管的比较

多模态重建可直观显示任意角度血管与面听神经的空间关系（如跨越、穿行、迂曲、推挤、远离），常见的责任血管同既往研究无显著差别，主要集中在小脑前下动脉（AICA），小脑后下动脉（PICA），椎基底动脉（VBA），本研究中未发现静脉直接压迫的情况。从表2中可以看出相对越粗大的血管诊断吻合率越高，责任血管在3D-TOF像上可见情况下，多模态重建与术中情况可完全吻合。同时融入MR的任意常规图像，再现局部解剖结构和立体空间关系( 图E.F) 。本研究58例原发性HFS病人均采用MVD治疗.术中显微镜下可清楚地观察到面神经脑池段与周围血管间的关系,术中证实有血管因素病人56例。术前影像学及重建呈阴性，术中证实蛛网膜粘连（AA）2例。术中责任血管为AICA/PICA的小穿支和内听动脉的归结于起源动脉。与术中实际责任血管相比较,MMSR成像诊断的灵敏度为83.9％,特异度为100%,Youden指数为0.83,一致率为84.5％，与术中实际情况比较，准确度为81％。

表2 多模态重建观察到的责任血管与术中实际所见比较

３．１HFS的病因及责任血管的判断

HFS病因学分类为原发性和继发性。原发性HFS为血管压迫面神经REZ区。大多数HFS单方面病例发生,约0.6%到5%发生双边[4]。继发的面肌痉挛可以发生在内听道到至茎乳孔的任何位置[5]，可诱发于桥小脑角区肿瘤和血管畸形，此外，还可因面神经创伤,脱髓鞘病变,血管损伤等诱发[6]。临为床上采取的MVD治疗的有效性，也证实了血管因素是HFS致病的主要原因,确定责任血管与神经、脑干及周围空间的组织关系,对术中遇到的情况具有提前预知性,可避免术中盲目探查,显著提高手术的精准性,对于减少副损伤,提高疗效具有重要意义。

根据重建图像两侧的可疑责任血管、神经的空间位置关系判断患病侧别，以关系比邻和紧密程度推断患病侧别，双侧均无明显压迫的患者，以椎基底动脉走形优势侧进行推测患病侧别。术前盲法中正确诊断43例，11例误诊,4例未诊断，诊断效能低。明确患病侧别后采用MMSR影像直观的判断,观察到47例(81％)责任血管并同术中情况比较，诊断的灵敏度为83.9％,特异度为100％,约登指数为0.83,一致率为84. 5％,2例蛛网膜粘连未能在术前诊断出责任血管，本组患者中未发现静脉责任血管。MMSR发现有血管与面神经毗邻未必一定产生面肌痉挛的症状。曲艺等[7]采用盲法分析32例临床诊断为原发性面肌痉挛病人的3D-TOF-SPGR序列图像，于症状侧观察到神经与血管关系阳性率为84.4%，非症状侧阳性者２例,阳性率为6.3%.症状侧阳性率明显高于非症状侧。责任血管与面神经的毗邻关系要同临床症状相结合，才能对HFS的诊断及行MVD手术的成功提供重要的指导意义。我们用盲法判断症状侧的意义是证明了大多患病侧为责任血管的优势侧，也就是说无明显责任血管或两侧均有可疑责任血管走形的情况下，血管较为粗大的一侧患病的风险要明显升高。Guan H X报道了血管系统的解剖变异上，一个或两个椎动脉的横向偏差和患HFS的侧别相同率达86.4%[8],最近一项研究表明彩色多普勒超声发现hfs患者的血流动力学改变：pica和aica区的患侧较对侧平均血流速度高[9]。这些变化都是HFS危险因素，为HFS的病因学研究提供影像学佐证。

3.2影像学比较及多模态重建技术的优缺点

MRI的无创、无辐射等优点已成为此类患者术前的常规检查，目前较多应用MR三维体积扫描时间飞跃法3D-TOF（图D）、三维时间飞跃扰相稳态梯度回波3D-SPGR、三维稳态构成干扰成像3D-CISS（GE核磁称为三维快速平衡稳态成像3D-FIESTA）成像等技术用于HFS的责任血管和手术决策的判断，在临床的应用评价较好。Takao 等[10]早在2008年报道通过仿真内镜证实，磁共振三维重建对HFS压迫点的诊断敏感度为75%。El Refaee E等[11]也通过内镜证实3D-TOF-MRA在判断后颅窝神经与血管的关系上有较高的诊断价值。Tanrikulu 等[12]利用3D-CISS对50例HFS患者进行神经血管重建，阳性率为98%。邹叔骋等[13]应用对71例患者3D-TOF结合3D-CISS序列显示患侧面神经67例存在血管接触及压迫,阳性率95.7％；手术探查结果69例发现责任血管,3D-TOF联合3D-CISS序列显示与手术探查符合率达98.6％。上述MRI成像方法除了在面积痉挛中应用外，对于三叉神经痛、舌咽神经痛也有极高的应用价值，C. Gaul 等[14]利用3D-CISS序列重建三维血管、神经及脑干并观察REZ区情况同术中所见相同。这些方法通过三维图像的显示明显优于传统的二维图像,神经与血管的空间关系得以直观显像。术前影像诊断多由影像科医生完成，临床医生的操作性差。我们采用MR原始DICOM数据导入至slicer软件工具栏通过不同序列配准，融合、重建等方法再现血管、神经、脑干，组合任意原始图像并多模态显示重建后图像各结构的空间位置关系，模拟手术入路角度为手术提供参考。从任意角度观察血管和神经及周围组织的关系，这些工作由临床神经外科医生或术者完成，从中获取术前有价值的信息，更有利于临床的判断和决策。

不足之处，多模态重建的方法受到MR场强的影响，高场强MR中组织分辨率和空间分辨率好，重建后效果越佳，我们采用的是西门子1.5T扫描仪Espree(Siemens,Erlangen,德国)，对一些较细的血管显示欠佳，对神经血管压迫诊断有一定的假阳性率和假阴性率，笔者认为小于0.5mm的小穿支在重建后显示不连续或困难，所以研究中未对小穿支的压迫进行区分，在多根血管压迫时，难以全部清楚显示。此外，血管压迫并非HFS发病的单一因素，常规MRI无法显示蛛网膜粘连增厚包绕牵拉神经及炎性病变，对静脉压迫研究不足。Shimizu M 等[3]用1.5和3.0T-MRI对PICA的重建对比研究中证实灵敏度分别为33.3%和50%，特异度为92.9%和95%，并证实3.0T-MRI可以提供更加优质的重建图像并能获得更好的预后。Slicer软件操作复杂，熟练掌握可在25分钟左右完成。相信随着影像学的发展，后处理技术的进步提高，3D打印及虚拟现实技术会成为日后的发展趋势。

总之，多模态重建技术能清晰显示椎基底动脉及其分支、神经、脑干等所需元素，通过多维空间关系进行直观判断，对责任血管的诊断有较高的敏感度和准确度，可作为面肌痉挛微血管减压术术前病因评估的重要指标，对术前准备，术中探查和优化手术等方面具有重要参考意义。

参考文献

[1].AbbruzzeseG, BerardelliA, and DefazioG, Handbook of Clinical Neurology[M].Hemifacialspasm,2011: 675–680.

[2].Sekula Jr R F, Bhatia S, Frederickson A M, et al. Utility of intraoperative electromyography in microvascular decompression for hemifacial spasm: a meta-analysis[J]. Neurosurgical focus, 2009, 27(4): E10.

[3].Shimizu M, Imai H, Kagoshima K, et al. Detection of Compression Vessels in Trigeminal Neuralgia by Surface-Rendering Three-Dimensional Reconstruction of 1.5-and 3.0-T Magnetic Resonance Imaging[J]. World neurosurgery, 2013, 80(3): 378-385.

[4].Felício A C, Godeiro-Junior C O, Borges V, et al. Bilateral hemifacial spasm: A series of 10 patients with literature review[J]. Parkinsonism & related disorders, 2008, 14(2): 154-156.

[5]. Colosimo C, Bologna M, Lamberti S, et al. A comparative study of primary and secondary hemifacial spasm[J]. Archives of neurology, 2006, 63(3): 441-444.

[6].Yaltho T C, Jankovic J. The many faces of hemifacial spasm: differential diagnosis of unilateral facial spasms[J]. Movement Disorders, 2011, 26(9): 1582-1592.

[7]. 曲艺, 孙正巍, 杨东波, 等. 3D-TOF-SPGR 对面肌痉挛微血管减压术前诊断价值[J]. 青岛大学医学院学报, 2013, 2: 024.

[8].Guan H X, Zhu J, Zhong J. Correlation between idiopathic hemifacial spasm and the MRI characteristics of the vertebral artery[J]. Journal of Clinical Neuroscience, 2011, 18(4): 528-530.

[9].Perren F, Magistris M R. Is hemifacial spasm accompanied by hemodynamic changes detectable by ultrasound?[J]. Acta neurochirurgica, 2014, 156(8): 1557-1560.

[10]. Takao T, Oishi M, Fukuda M, et al. Three-dimensional visualization of neurovascular compression: presurgical use of virtual endoscopy created from magnetic resonance imaging[J]. Neurosurgery, 2008, 63(1): ONS139-ONS146.

[11].El Refaee E, Langner S, Baldauf J, et al. Value of 3-dimensional high-resolution magnetic resonance imaging in detecting the offending vessel in hemifacial spasm: Comparison with intraoperative high definition endoscopic visualization[J]. Neurosurgery, 2013, 73(1): 58-67.

[12].Tanrikulu L, Hastreiter P, Troescher-Weber R, et al. Intraoperative three-dimensional visualization in microvascular decompression[J]. 2007.,107(6):1137-1143.

[13].邹叔骋, 黄红星, 刘博, 等. MR3D—TOF 联合 3D—CISS 序列在面神经血管减压术中的应用价值[J]. 医学临床研究, 2013, 30(005): 861-863.

[14].Gaul C, Hastreiter P, Duncker A, et al. Diagnosis and neurosurgical treatment of glossopharyngeal neuralgia: clinical findings and 3-D visualization of neurovascular compression in 19 consecutive patients[J]. The journal of headache and pain, 2011, 12(5): 527-534

来源：310神外通讯