还记得詹姆斯·卡梅隆执导的 3D 电影《阿凡达》给我们带来的恢弘壮阔场景吗?近在咫尺的细微生物、呼啸而过的珍奇异兽、过山车般身临其境的美妙感觉……3D 技术给我们带来了前所未有的视觉冲击力,从此开启了一个新的电影视听时代。
如今,3D 技术已经逐渐应用到医学教学之中,尤其是外科解剖教学,学外科的同学,你们的福利彩蛋来了。近期发表在 World Neurosurgery 杂志的一项研究中,加利福尼亚大学神经外科教研室的 Benet 教授等介绍了其所在教研室及实验中心应用 3D 影像技术进行医学教学的宝贵经验。
研究者使用专业级的 2D 摄像头通过「摄影-移位-摄影」的方法进行实时手术拍摄,随后将拍摄而得的 2D 影像转化为 3D 影像,手术参与者及医学生戴上 3D 眼镜就可以在手术现场观看 3D 手术直播(图 1)。
图 1 A:手术室的全景图;B:手术室的平面图,显微镜与神经导航仪放置于患者头端右侧、术者的左侧。2D 影像显示器位于患者的右侧,正对着麻醉台。3D 影像显示器放置于术者的正后方,有足够的空间容纳住院医师及医学生观摩学习整个手术过程。除此之外,有一个备用的顶置式 2D 影像显示器放置于患者脚端,供护理人员观察整个手术过程
在此项研究中,研究者将术中的 2D 影像及 3D 影像进行对比,通过以下 3 个病例,我们来看看在手术当中,2D 影像及 3D 影像对解剖结构的展现有何不同之处 (注:观赏大片时,请戴好 3D 眼镜)。
图 2 通过乙状窦后入路暴露小脑扁桃体、乙状窦、椎动脉以及颅神经 VII-XII。左图为 2D 影像,右图为 3D 影像。
在 2D 影像中,椎动脉看起来是紧挨在椎骨 C1 段的侧面,而在 3D 影像中,我们可以清楚地观察到椎动脉与椎骨 C1 段存在着一定的距离。除此之外,与 2D 影像相对比,不同颅神经(VII-XII)之间的相对空间位置关系在 3D 影像中显示得更加真实。
图 3 A、B:鼻内镜下经斜坡入路的解剖影像,左图为 2D 影像,右图为 3D 影像。AICA:小脑前下动脉;BA:基地动脉;ICA:颈内动脉;IMA:颌内动脉;IOn:眶下神经;PCA:大脑后动脉;Pg:垂体;SCA:小脑上动脉;ON:视神经;VA:椎动脉
与 2D 影像对比,3D 影像能够更好地展示出基底动脉各个分支发源的深度及层次(如小脑上动脉、大脑后动脉、小脑前下动脉)。3D 影像更能突出外展神经(VI)及小脑前下动脉的空间关系,在桥廷沟中,外展神经在靠近小脑前下动脉的发源处横跨小脑前下动脉。与此同时,3D 影像也很好地诠释了翼腭神经节与颈内动脉的空间关系。
图 4 左图为 2D 影像,右图为 3D 影像副本,患者为 41 岁的中年女性,偶发左侧肢体行走不稳,伴随口语不清。F:脑血管造影提示靠近基底动脉处、左侧椎动脉、右侧主动脉及左侧后交通动脉具有不同程度的梗阻;A~ E:通过乙状窦后入路,使用游离大隐静脉(星号)将椎动脉 V3 段连接至小脑前下动脉,通过搭桥的方式来增加后循环的血流量,在术后六个月的随访中,患者的临床症状消失;3D 影像能够更好地体现颅神经(XI)与小脑前下动脉的相对空间关系,同时真实地反映了血管夹以及显微器械的角度以及位置。B、C:与 2D 影像相对比,3D 影像更好地体现出针头及缝线与游离大隐静脉的位置关系
作者观点
1. 由于 3D 影像技术能够提供深层次的视觉感知效果,能够帮助我们更好地理解神经、血管、脑组织等解剖结构的空间关系,因此在神经外科科研及教育方面具有良好的应用前景。
2. 3D 影像技术在神经外科手术教育中,能够提高学习效率,缩短学习曲线;然而,3D 影像技术不能代替实际的操作练习。