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《复旦大学》 2007年
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术中磁共振导航准确性研究及融合功能影像导航手术应用

姚成军  
【摘要】: 第一部分PoleStar N20术中磁共振神经导航系统导航准确性研究 目的导航准确性是评价术中磁共振导航系统有效性的关键指标,本研究通过应用体模的试验研究,分析PoleStar N20术中磁共振神经导航系统导航的准确性及影响因素,为临床应用提供指导。 方法应用塑料-有机玻璃立柱插板体模(34~#,Medtronic Surgical NavigationTechnologies,Louisville,USA),分别测定不同空间靶点、手术体位、扫描序列、噪音水平、磁体移动等对导航准确性的影响。 结果导航准确性与扫描序列、噪音水平、扫描层厚显著相关,与靶点空间位置、体位、手术床和磁体移动等不相关。 结论PoleStar N20术中磁共振神经导航系统导航准确性可靠,受外界影响小,可满足临床应用所需。 第二部分低磁场术中磁共振融合弥散张量成像的导航手术应用 目的本研究应用MRI各项异性弥散张量技术(diffusion tensor imaging,DTI)显示脑白质纤维束结构,探讨低磁场术中磁共振(iMRI)导航手术与DTI影像融合的可能性和方法,以及在涉及锥体束脑肿瘤手术中的应用价值。 方法19例涉及锥体束的脑肿瘤,应用多影像融合技术将术前DTI与iMRI影像融合指导手术,术中根据需要复查扫描,利用非刚体配准计算法和手动点配准融合技术把DTI逐层与更新的iMRI影像融合,并导航手术。术后随访肢体运动功能。 结果成功将DTI影像与iMRI影像融合,术中动态地了解肿瘤切除程度及锥体束位置、毗邻关系。肿瘤全切除率63.2%,次全切除率15.8%,肢体运动较术前好转或维持术前症状者84.2%。 结论iMRI与DTI融合导航手术可实时提供病灶与邻近锥体束间三维可视化解剖信息,有助于术中动态了解肿瘤切除程度及保护锥体束,提高肿瘤切除率,降低术后致残率。 第三部分低磁场术中磁共振融合血氧水平依赖性成像导航手术研究 目的本研究应用血氧饱和水平依赖性成像(blood oxygen leveldependent,BOLD)技术定位脑皮质功能区,探讨低磁场术中磁共振(iMRI)导航手术与BOLD影像融合的可能性和方法,以及在涉及功能区脑肿瘤手术中的应用价值。 方法48例涉及脑皮层运动区或语言区的脑占位病变患者,随机分组进行前瞻性对照性研究,试验组应用多影像融合技术将术前BOLD与iMRI影像融合指导手术,术中根据需要复查扫描,利用非刚体配准计算法和手动点配准融合技术把BOLD逐层与更新的iMRI影像融合,并导航手术。对于语言区附近的病变,采用术中唤醒麻醉,皮层电刺激验证BOLD语言区定位准确性。对照组未行BOLD成像,仅采用术前高场强MRI影像导航或iMRI导航。术后随访语言和肢体运动功能。 结果试验组成功将BOLD影像与iMRI影像融合,BOLD敏感性72.7%,特异性81.8%。肿瘤切除率:在运动区肿瘤病例中,试验组全切率为86.7%,高于对照组(64.7%);在语言区肿瘤病例中,试验组全切率为83.3%,高于对照组(60%)。术后致残率:在运动区肿瘤病例中,试验组无手术致瘫率为80%,高于对照组(35.3%)(有统计学意义);在语言区肿瘤病例中,试验组无术后失语率为83.3%,高于对照组(60%)。 结论iMRI与BOLD融合导航手术可实时提供病灶与邻近功能区三维可视化解剖信息,有助于术中动态了解肿瘤切除程度及保护功能区,提高肿瘤切除率,降低术后致残率。 第四部分利用脑移位数学模型来预测BOLD和DTI移位的基础研究 目的术中iMRI影像更新后再融合的导航虽然可以在一定程度上纠正脑移位的误差,但BOLD激活区和DTI显示的锥体束仍是术前资料,而由脑移位必然导致锥体束和BOLD激活区产生相应的移位,因此成为影响导航准确性的因素。本研究采用薄板样条数学模型来调整脑移位对BOLD激活区和锥体束产生的误差。 方法19例涉及锥体束的脑占位病变患者和21例涉及脑皮层运动区或语言区的脑占位病变患者,采用DTI和BOLD技术分别显示锥体束和皮质功能区。以术前iMRI图像和术中iMRI图像分别作为术前和术中数据场,利用基于薄板样条的非刚体配准法计算出脑变形的趋势预测。然后将DTI或BOLD影像进行关联,即可得到预测的DTI或BOLD变形后的图像,再将该图像与术中iMRI图像融合,从而直观地了解移位后的脑组织、锥体束或BOLD激活区与残余肿瘤的位置和毗邻关系。同时利用iMRI影像对预测准确性进行验证。 结果40例患者均成功成像并进行融合;脑变形,BOLD和DTI影像变形预测均成功获得。 结论基于薄板样条非刚体配准算法的数学模型是预测BOLD和DTI移位的有效方法,预测准度可满足临床之需求。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R651.1

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