神经外科发展至微创时代，对手术安全的要求处于第一位。术前详细了解病变大小、位置、侵及范围及其与周围重要结构的关系，制定详尽的术前计划至关重要。本文应用新加坡VI公司生产的Destroscope虚拟现实（Virtual Reality，VR）系统将CT、MRI影像资料重建，得到三维影像，在虚拟现实环境中实现交互式操作，制定术前计划，模拟手术操作，评价其在复杂病变中的应用价值。

　　1、对象和方法

　　1.1 临床资料

　　2007年7月至2008年3月，在41例患者中应用Destroscope虚拟现实系统行术前计划，

　　男23例，女18例，年龄9－80岁，平均43.5岁。其中复杂颅底肿瘤12例，功能区胶质瘤13例，低级别8例，高级别5例，颅内动脉瘤16例。

　　1.2 原始影像扫描及三维重建

　　MRI（GE，1.5T）扫描层厚1mm (FOV = 24 cm, matrix = 512 × 512)，CT及CTA（GE，16排）扫描采用连续轴扫，1mm层厚。将CT、MRI影像的DICOM资料输入Destroscope工作站重建，融合得到三维立体图像。

　　1.3 虚拟现实环境中行术前计划，选择治疗方法，优选手术入路

　　对于复杂颅底肿瘤，观察肿瘤大小、部位、侵及范围及其与周围重要神经、血管的关系，通过切割、磨除颅骨，比较各种手术入路的暴露范围，模拟从骨瓣开颅至肿瘤切除的过程，个体化设计，选定最佳手术入路及骨切除范围。对于功能区胶质瘤，利用纤维束示踪（DTI）功能显示重要传导束的立体结构并与MRI影像融合，观察肿瘤与纤维束的解剖关系，为合理选择手术入路提供依据。对于颅内动脉瘤，通过调节图像的灰度值及透明度，观察血管管腔及血流的结构和形态，测量动脉瘤瘤颈、瘤体等数据。

　　1.4. 数据输出

　　对每个病例输出图片及视频资料。

　　2、结 果

　　本组41例患者均实现了多种影像的重建，融合，三维图像立体感强，清晰直观。12例复杂颅底肿瘤，术中所见与术前计划模拟情况吻合良好（图1）。13例胶质瘤患者，虚拟现实环境中通过弥散张量成象（Diffuse Tensor Image，DTI）技术显示胶质瘤对周围重要白质纤维束的影响是混合表现，形象直观（图2）。8例低级别胶质瘤中，推移2例，浸润破坏5例，肿瘤中心浸润破坏、周围推移1例；5例高级别胶质瘤中浸润破坏3例，推移2例。16例颅内动脉瘤，虚拟影像能够较清楚地显示动脉瘤的部位、形态、大小、瘤体与载瘤动脉的关系，瘤颈与瘤体的比值，瘤腔内血栓形成、钙化、分隔等情况以及毗邻结构解剖关系（图3）。16例动脉瘤均通过开颅手术夹闭或介入治疗，开颅手术证实动脉瘤与术前VR影像表现一致。

　　3、讨 论

　　虚拟现实是通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种技术。目前该技术在神经外科领域已经被应用于颅底肿瘤，颅内动脉瘤的术前计划、手术模拟，教育培训等方面[1-11]。颅内解剖结构复杂，神经血管密集，一旦损伤后果严重，因此设计合理的手术入路，制定详细的术前计划，殊为必要。一般我们通过对CT及MRI等二维图像的详细阅片，想象其空间结构，设计手术入路，而通过Destroscope系统可以变想象为亲眼所见，明显优于传统的二维图像。以往的三维术前计划系统，是以鼠标移动显示器上的指针来实现操作[12-14]。而Destroscope系统的虚拟现实环境能使操作者象直接接触实物一样自然、直观、操作友好的处理三维立体图像，

　　Destroscope系统可对多种图像进行融合，充分发挥每种影像的优点，在同一立体影像中观察不同结构及其相互关系，获得更多的解剖信息，可利用CT观察骨性结构， MRI增强扫描观察肿瘤，MRA及CTA观察动脉，MRV观察静脉，DTI观察传导束。在虚拟现实环境中对三维影像进行移动、翻转，测量、切割、磨除等操作，通过调节对比度、衰减、阈值等参数凸显并提取某一结构，如颅骨、血管、脑室、肿瘤等，并可分别着色及标记，便于观察，测量及理解其间的结构关系。虚拟现实系统的关键在于其个体化，其影像来自患者自身的CT、MRI资料，能充分显示患者的病理状态及个体差异。本组通过对12例复杂颅底肿瘤的影像资料重建为三维影像，充分了解其个体化差异，进行术前计划、选择手术入路及模拟手术操作，充分评估手术风险，提高手术安全。

　　DSA是诊断动脉瘤的金标准，但因其侵入性、耗时、昂贵等不足使其应用受到一定限制，

　　其一部分功能逐渐被3D－CTA取代，而Destroscope系统以其丰富的交互性明显优于传统的3D－CTA，可通过调节图像的灰度值及透明度，显示血管内结构，模拟血管内镜技术，观察血流以及血管内壁和瘤腔的血栓形成、钙化、分隔等情况。并可随意移动、旋转图像，各方位显示瘤颈、瘤体与载瘤血管的关系。利用虚拟现实技术还可模拟简单手术操作[11] ，有助于选择介入治疗或者开颅夹闭，提高疗效。

　　功能区胶质瘤的手术强调对重要神经功能的保护，术前了解肿瘤周围重要白质纤维束的位置，完整性及其与肿瘤关系对于判定切除范围，评估预后有重要价值。对于纤维束受推移或浸润破坏为主的肿瘤，采取不同的手术方法。Destroscope系统对纤维束的显示较MRI的相应技术操作简单，成像清晰、直观，色彩丰富，互动性好，有利于制定手术方案，选择手术入路，保护重要神经传导束。

　　Destroscope系统在神经外科的应用显示出良好的应用前景，但也存在不足。首先，它仅能提供实际解剖及病理特征的大致情况，诸如许多颅神经及小血管等结构，超出目前MRI及CT技术的分辨能力，不能在三维影像中显示。对于血管内血流动力特征无法模拟。其次，它不能模拟手术的实际感觉和组织结构的质感，而这种感觉对术者是非常重要的。此外，目前该术前计划系统还不能与术中导航、术中CT及MR等结合，实时指导术中操作。相信随着研究和应用的不断深入，Destroscope系统的功能必将得到不断开发，应用领域不断扩大，更大程度地提高手术疗效及安全性。