山东大学耳鼻喉眼学报  2016, Vol. 30 Issue (6): 24-28  DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.253
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引用本文 

吴建, 范静平, 刘环海, 郎军添, 卢晓清, 徐亚平. 3D技术在鼻内镜手术精准治疗鼻前颅底恶性肿瘤中的应用[J]. 山东大学耳鼻喉眼学报, 2016, 30(6): 24-28.DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.253.
WU Jian , FAN Jingping , LIU Huanhai , LANG Juntian , LU Xiaoqing , XU Yaping . 3D technology for accurate treatment of transnasal endoscopic nasal skull base neoplasm resection and the functional reconstruction[J]. Journal of Otolaryngology and Ophthalmology of Shandong University, 2016, 30(6): 24-28. DOI: 10.6040/j.issn.1673-3770.0.2016.253.

通讯作者

吴建。 E-mail:jianwu2008@126.com

文章历史

收稿日期:2016-06-06
网络出版时间:2016-11-29
3D技术在鼻内镜手术精准治疗鼻前颅底恶性肿瘤中的应用
吴建, 范静平, 刘环海, 郎军添, 卢晓清, 徐亚平     
上海长征医院耳鼻咽喉科, 上海 200003
收稿日期:2016-06-06 ;网络出版时间:2016-11-29
通讯作者:吴建。 E-mail:jianwu2008@126.com
摘要: 目的 探讨3D技术在鼻内镜手术精准治疗鼻前颅底恶性肿瘤及颅底功能重建手术中的作用。 方法 对21例鼻颅底恶性肿瘤患者术前行鼻窦冠状位CT或MRI扫描,并行3D影像重建及模型打印,根据3D成像及模型了解鼻颅底恶性肿瘤侵及范围、颅底及眶壁骨质的缺损大小形状,制定鼻内镜手术术式、肿瘤精准切除范围及颅底功能精准重建方法。 结果 患者肿瘤均一次手术全切除,其中6例行颅底功能精准重建术,无脑脊液鼻漏及颅内感染并发症。术后病理示鳞癌9例,嗅母细胞瘤5例,腺样囊腺癌3例,横纹肌肉瘤4例。术后行正规放疗,横纹肌肉瘤患者加化疗。经平均随访36个月,未发现肿瘤复发及与本肿瘤相关的死亡。 结论 3D成像及打印模型能清楚显示鼻颅底恶性肿瘤范围、颅底及眶壁骨质缺损的大小及形状,并有助于术者选择最佳内镜手术入路及手术方案,有重要临床指导作用。
关键词: 3D技术    鼻颅底恶性肿瘤    鼻内镜外科手术    精准治疗    
3D technology for accurate treatment of transnasal endoscopic nasal skull base neoplasm resection and the functional reconstruction
WU Jian, FAN Jingping, LIU Huanhai, LANG Juntian, LU Xiaoqing, XU Yaping     
Department of Otolaryngology, Shanghai Changzheng Hospital, Shanghai 200003, China
Abstract: Objective To explore the value of 3D technology for accurate treatment of transnasal endoscopic nasal skull base neoplasm resection and the functional reconstruction of the nasal skull base surgery. Methods A total of 21 cases of nasal skull base neoplasm were carried out sinus coronal CT/MRI scan parallel 3D reconstruction and 3D printing. The invasion scope of the nasal skull base neoplasm and the size/shape of the bony defect of the skull base and orbital wall were read according to 3D reconstruction and 3D model, then the surgery path and the accurate resection range and the accurate reconstruction method were determined. Results All patients' neoplasm had been removed in the first operation. 6 cases had been performed accurate functional reconstruction of the skull base surgery without cerebrospinal fluid (CSF) leak and intracranial infection happened. Post-operative pathology indicated that there were 9 cases of squamous cell carcinoma, 5 esthesioneuroblastoma, 3 adenoid cystic carcinoma and 4 rhabdomyosarcoma. Patients accepted radiotherapy after surgery. Within a follow-up of 36 months on average, no neoplasm relapsed and no death that is connect whit the neoplasm appeared. Conclusion 3D reconstruction and 3D model could show the invasion scope of the nasal skull base neoplasm and the size/shape of the bony defect of the skull base and the orbital wall clearly. Also 3D reconstruction and 3D model could help surgeons to make the best operative schemes. 3D imaging and 3D printing technology has important guiding significance for accurate treatment of transnasal endoscopic nasal skull base neoplasm resection and the functional reconstruction of the nasal skull base surgery.
Key words: Three-dimensional technology    Nasal skull base neoplasms    Transnasal endoscopic surgical procedures, operative    Accurate treatment    

随着影像诊断技术、局部解剖学及微创外科技术等的发展,鼻内镜手术越来越成熟,手术适应证逐渐扩大,已迈向颅底病变手术。目前,经鼻入路内镜下行鼻前颅底良性肿瘤切除术已经得到认可,但其对鼻前颅底恶性肿瘤中的应用还存在争论[1-3],争论的焦点是鼻颅底结构复杂、 恶性肿瘤病变边界不清,尤其是肿瘤常常侵袭颅底重要血管神经,内镜手术肿瘤不易切除干净,并且极易引起颅内严重并发症,这就需要术前充分了解患者的鼻窦及头颅的CT或MRI等影像资料。近年来,数字化影像的发展,出现了3D影像重建及打印技术[4],使经鼻内镜手术精准治疗此区域的恶性肿瘤有了可能。本研究在前期通过对健康正常人鼻窦颅底区域CT扫描,应用3D成像及打印技术研究此区域重要影像与内镜手术解剖数据基础上[5],开展此类手术21例,现总结如下。

1 资料与方法 1.1 一般资料

2012年1月至2015年1月第二军医大学附属长征医院耳鼻咽喉头颈外科收治鼻前颅底恶性肿瘤患者21例,男16例,女5例,19~60(41.3±2.6)岁。患者术前均行鼻窦冠状位CT平扫或MRI增强扫描检查,依据CT或MRI数据进行三维成像,并利用3D技术快速精确地打印鼻颅底区域的三维仿真生物模型。临床分期:参照鼻腔和筛窦肿瘤TNM分期,患者均属ⅣA期T4a N0 M0。

1.2 治疗方法

根据患者术前的3D模型,了解每例患者的鼻颅底肿瘤的病变范围,颅底及眶壁的骨质缺损大小及形状,设计个性化的手术切除肿瘤及颅底缺损的修复和功能重建方案,进行手术入路及手术仿真模拟操作,对手术结果进行预测和评估。患者均行经鼻内镜(Storz系统)手术,先取部分肿瘤组织送病理,由于恶性肿瘤血供丰富,易出血,直接用美墩力动力系统(Medtronic,XPS2000系统)进行手术切除肿瘤,术中肿瘤如有动脉出血,则利用美国强生超声刀(Harmonic)止血。在全部患者中,6例术前3D模型显示颅底骨质有不同程度的缺损,分别为:3例患者颅底骨质缺损 <0.5 cm×0.5 cm,利用部分中鼻甲骨、颞肌筋膜及颞肌肌肉浆进行“三明治”式颅底功能精准重建术,2例患者颅底骨质缺损>0.5 cm×0.5 cm、且 <1.5 cm,利用部分鼻中隔软骨、颞肌筋膜及颞肌肌肉浆进行“三明治”式颅底功能精准重建术,1例颅底骨质缺损>1.5 cm×1.5 cm,利用筛骨垂直板、带蒂鼻中隔黏软骨膜行颅底功能精准重建术。术后病理为鳞癌9例,嗅母细胞瘤5例,腺样囊腺癌3例,横纹肌肉瘤4例。鼻内镜手术后行正规放疗,横纹肌肉瘤患者加化疗。

2 结果 2.1 3D重建及3D打印模型

依据本组病例其中之一鼻窦横纹肌肉瘤患者的鼻窦冠状位CT平扫(图 1),进行三维影像重建并行颅底3D打印模型,清楚显示颅底骨质的缺损部位(图 2),并且能清楚显示其骨质缺损的大小与形状(图 3)。

图 1 鼻窦横纹肌肉瘤患者术前鼻窦CT平扫:冠状位显示肿瘤已破坏右侧前颅底骨质和眶内侧壁骨质 Figure 1 The sinus CT scan parallel of patient with rhabdomyosarcoma before surgery indicated that in the coronal view neoplasms had destroyed the bone which at the right side of the anterior skull base and orbital medial wall
图 2 依据此患者鼻窦CT进行三维影像重建及3D打印模型 (黄色部分为右侧前颅底骨质缺损部分) Figure 2 The 3D model of bony defect at the skull base that belongs to the patient (Bony defect at the right side of the anterior skull base had been marked as yellow)
图 3 此患者颅底骨质缺损骨片的3D打印模型 Figure 3 The 3D model of bone defect of this patient
2.2 治疗结果

本组21例患者的肿瘤均一次经鼻内镜手术全切除,术后均未发生脑脊液鼻漏和颅内感染等严重颅内并发症(图 4~7)。平均随访36个月,无肿瘤复发及与本肿瘤相关的死亡病例。

图 4 此患者术前鼻窦MRI增强扫描:横断位显示肿瘤呈中度强化并侵犯右侧眶内 Figure 4 Sinus MRI enhancement scanning of this patient before surgery indicated that in the horizontal view the neoplasm was moderately strengthening and infringe on the right orbital
图 5 此患者术前鼻窦MRI增强扫描:矢状位显示肿瘤体中度强化并侵犯颅内 Figure 5 Sinus MRI enhancement scanning of this patient before surgery indicated that in the sagittal view the neoplasm was moderately strengthening and infringe on the encephalic tissues
图 6 此患者术后鼻窦MRI增强扫描:横断位显示右侧鼻窦未见明显肿瘤,呈术后观 Figure 6 Sinus MRI enhancement scanning of this patient after surgery indicated that in the horizontal view,there was no visible neoplasm at the right sinus
图 7 此患者术后鼻窦MRI扫描:冠状位显示右侧鼻窦未见明显肿瘤,呈术后观 Figure 7 Sinus MRI scanning of this patient after surgery showed that in the coronal view there was no visible neoplasm at the right sinus
3 讨论

随着近年来外科微创技术的进步,内镜下导航技术及影像处理系统的发展,鼻内镜颅底外科技术获得了长足的进步,鼻内镜颅底手术的区域已经向前颅底、中颅底、后颅底及侧颅底方面拓展[6-9]。许多革命性的新技术应用以及内镜下对解剖结构更精确的辨认,还有近年来外科学切除及重建技术的熟练,都更进一步加快了内镜颅底外科的发展。经由内镜对颅底良性肿瘤病变的手术已经得到了大部分耳鼻咽喉头颈外科医生的认可,对于恶性病变来说,鼻内镜手术仍存争议,还需要更多的临床资料及内镜微创技术来确立内镜颅底外科技术在颅底病变治疗上的地位。

经鼻内镜入路行鼻颅底肿瘤手术具有以下优点:①经鼻内镜入路路径短,前颅窝与鼻腔、鼻窦仅借一骨板相邻,从鼻腔、鼻窦到达前颅窝的路径短,进路直接,故前颅底是经鼻内镜颅底手术较容易抵达的部位,也是鼻内镜手术可视和可控较为理想的部位;②鼻内镜入路可以尽量减少组织损伤,避免经鼻侧切开造成的面部切口瘢痕,避免颞下窝入路造成的患侧永久性听力丧失和面神经麻痹,使患者术后面部美观,痛苦少、恢复快;③鼻内镜入路可以较好暴露颅底血管神经等重要组织结构,内镜可以放大、暴露血管神经,另外,小范围强光照使血管神经更容易辨认,帮助外科医生确定切除范围及减小对周围重要组织结构的损伤;④鼻内镜入路可以减少术中、术后并发症[10-12],对颅底正常组织损伤少,对硬脑膜及脑组织牵拉减少,可以有效减少脑脊液鼻漏的发生;颅内出血是前颅底手术最为严重的并发症,鼻内镜入路对血管神经的较好暴露、保留正常血管神经结构可以有效减少术中、术后出血。脑脊液鼻漏及颅内出血发生的减少有效减少了颅内感染的发生概率。本组21例ⅣA期鼻颅底恶性肿瘤均采用鼻内镜入路进行精准微创手术,肿瘤全切除,且无颅内并发症发生,3年生存率为100%,且无肿瘤复发,进一步证实了经鼻内镜入路在鼻颅底恶性肿瘤手术的应用价值。

由于颅底区域结构复杂,神经、血管密布,加之颅底鼻内镜手术的术野深且狭小,对完整切除肿瘤且不损伤周围重要组织有难度,尤其是在处理旁中线颅底邻近视神经、海绵窦和颈内动脉区域的病变时,很容易造成视力丧失、致命性大出血等严重并发症。传统的影像学方法提供的二维图像易受颅底骨性突起等伪影的影响,且其观察角度单一,很难直观而精确地反映病变区域的情况,术者往往需根据术前CT或MRI等影像学二维成像资料,来确定手术入路和手术方案,因术前影像资料是二维,无立体感,术中可能发现因术前对病变情况判断不准确而产生的误差,从而影响手术成功率和患者的预后。三维影像重建和打印技术可弥补传统CT或MRI等影像学检查的不足,对鼻内镜颅底肿瘤手术和颅底功能重建手术具有临床指导作用[5]:①在术前行鼻窦CT或MRI扫描,然后行三维影像重建和三维模型打印,从三维模型上可以立体显示鼻颅底病变,为术者提供直观而全面的多角度的病变区域情况,包括病变位置、范围及其与眼眶、重要神经血管等的毗邻情况,在术前全面了解病变区域的情况,并对其进行正确的评估;②帮助术者在术前制定合理的个性化手术入路。以往手术入路的选择是根据病变所在区域选择相应入路,但颅底解剖可能因肿瘤侵犯而发生变异,术中可能因找不到解剖标志而增加手术危险性;通过三维打印模型制定出的个性化手术入路可避免此类问题发生,根据模型在直观下可较容易地明确切除病变的安全平面,并明确手术切入点和鼻内镜进入的深度、角度等,甚至可确定新的解剖标志,有效地防止器械损伤眶内、视神经、海绵窦等颅内和颅底重要结构,减少术中、术后眶内和颅内严重并发症,并以最大限度地切除颅底肿瘤;③颅底肿瘤鼻内镜手术切除病变组织后,修补颅底缺损是手术的另一关键点。颅底骨质缺损导致的并发症包括脑脊液鼻漏、颅内感染、脑膜脑膨出、脑疝等,均能危及患者生命[13-15]。选择正确的修补材料、材料合适的大小和形状,以及手术方法是颅底缺损功能重建的重点。对于颅底较小的骨质缺损,通常采用自体材料如自体黏膜瓣、筋膜、肌肉和鼻甲进行修复,三维影像重建和3D打印技术可在术前帮助手术医师确定修补所需的材料,以及材料的大小和立体形状,术前做到“量体裁衣、度身定做”,术中就能快速、精准取材,避免了术中因无法直视而产生的误差。本组有5例通过术前3D模型了解颅底骨质缺损 <1.5 cm×1.5 cm,术中采用中鼻甲骨或鼻中隔软骨、颞肌筋膜及颞肌肌肉浆进行“三明治”式颅底功能精准重建修补术。对于高难度的巨大肿瘤或侵犯重要结构的肿瘤,根据术前3D打印技术进行术前模拟功能重建的方法,术前完成修补所需材料的构建,可避免术中因找不到合适的修补材料造成脑脊液鼻漏、颅内感染等并发症发生,大大提高了颅底重建的成功率。本组还有1例术前3D模型显示颅底骨质缺损>1.5 cm×1.5 cm(图 2~3),术中利用筛骨垂直板、带蒂鼻中隔黏软骨膜行颅底功能精准重建术。这6例颅底功能重建修补术均一次成功;④术前手术医师还可通过三维影像重建和3D打印模型与患者及其家属沟通,使他们能直观地了解病情、手术方案,理解手术风险和由此可能发生的并发症,促进医患关系和谐。

内镜颅底手术为鼻颅底相关病变的治疗带来了新的可供选择的微创外科手术途径,但鼻内镜手术并不是万能的,在处理累及多个解剖区域的巨大颅底病变时,甚至需要联合多种手术入路才能达到充分显露和有效切除的目的。目前样本数量较少,尚不足以明确得出鼻内镜手术是鼻前颅底恶性肿瘤手术入路的最佳方案,但初步的临床实践已证明术前很好地利用3D技术,可以帮助鼻内镜手术更为安全、可靠、微创及较彻底地切除鼻前颅底恶性肿瘤。

参考文献
[1] 曹荣萍, 吴皓, 黄琦, 等. 鼻内镜下经鼻前颅底手术的探讨[J]. 临床耳鼻咽喉科杂志 , 2006, 20 (23) : 1057–1059.
CAO Rongping, WU Hao, HUANG Qi, et al. Endoscopic transnasal surgery for anterior skull base lesions[J]. J Clin Otolaryngol Head Neck Surg , 2006, 20 (23) : 1057–1059.
[2] Kasemsiri P, Carrau R L, Prevedello D M, et al. Principles of anterior skull base resection: open and endoscopic techniques[J]. Oper Tech Otolaryngol Head Neck Surg , 2013, 24 (4) : 197–207. DOI:10.1016/j.otot.2013.06.007
[3] 郭涛, 孙敬武, 汪银凤, 等. 鼻内镜下鼻前颅底恶性肿瘤的外科治疗[J]. 临床耳鼻咽喉头颈外科杂志 , 2012, 26 (14) : 644–646.
GUO Tao, SUN Jin gwu, WANG Yinfeng, et al. Endoscopic endonasal surgery for cranial base tumor[J]. J Clin Otolaryngol Head Neck Surg , 2012, 26 (14) : 644–646.
[4] 周晓, 李武, 曾勇, 等. 3D打印在肿瘤整形外科的应用前景分析[J]. 中国耳鼻咽颅底外科杂志 , 2016, 22 (2) : 157–160.
[5] 卢晓清, 吴建. 内镜鼻颅底肿瘤切除和颅底功能重建手术的三维影像解剖研究[J]. 上海医学 , 2015, 38 (6) : 516–518.
LU Xiao qing, WU Jian. 3D image study on intranasal endoscopic skull base tumor resection and functional reconstruction[J]. Shanghai Med J , 2015, 38 (6) : 516–518.
[6] 刘坤, 张虹, 吴宇平, 等. 内镜联合应用在前颅底沟通性肿瘤切除中的作用研究[J]. 四川医学 , 2015, 36 (1) : 83–85.
LIU Kun, ZHANG Hong, WU Yuping, et al. Endoscope-assisted surgery for extracranial-intracranial tumors of anterior skull bases[J]. Sichuan Med J , 2015, 36 (1) : 83–85.
[7] Qiuhang Z, Hongchuan G, Feng K, et al. Resection of the intracavernous sinus tumors using a purely endoscopic endonasal approach[J]. J Craniofac Surg , 2014, 25 (1) : 295–302. DOI:10.1097/SCS.0000000000000428
[8] Zhang Q, Wang Z, Guo H, et al. Resection of anterior cranial base meningiomas with intra- and extracranial involvement via a purely endoscopic endonasal approach[J]. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec , 2012, 74 (4) : 199–207. DOI:10.1159/000341320
[9] 吕洁瑜, 何炽辉, 黄戈, 等. 鼻内镜下前颅底病变手术治疗16例临床观察[J]. 中国眼耳鼻喉科杂志 , 2016, 16 (1) : 36–39.
LV Jieyu, HE Chihui, HUANG Ge, et al. Clinical observation of endoscopic transnasal surgery for anterior skull base lesion in 16 cases[J]. Chin J Ophthalmol Otorhinolaryngol , 2016, 16 (1) : 36–39.
[10] 张秋航. 内镜技术在颅底外科领域的拓展[J]. 中国微侵袭神经外科杂志 , 2010, 15 (9) : 385–387.
[11] Castelnuovo P, Dallan I, Battaglia P, et al. Endoscopic endonasal skull base surgery: past, present and future[J]. Eur Arch Otorhinolaryngol , 2010, 267 (5) : 649–663. DOI:10.1007/s00405-009-1196-0
[12] 危维, 张秋航, 严波, 等. 内镜经鼻手术治疗前中颅底神经内分泌癌[J]. 中华耳鼻咽喉头颈外科杂志 , 2015, 50 (5) : 357–361.
WEI Wei, ZHANG Qiuhang, YAN Bo, et al. Endoscopic endonasal surgery for anterior and middle skull base neuroendocrine carcinoma[J]. Chin J Otorhinolaryngol Head Neck Surgery , 2015, 50 (5) : 357–361.
[13] Cantu G, Solero C L, Miceli R, et al. Anterior craniofacial resection for malignant paranasal tumors: a monoinstitutional experience of 366 cases[J]. Head Neck , 2012, 34 (1) : 78–87. DOI:10.1002/hed.v34.1
[14] Castelnuovo P, Battaglia P, Turri-Zanoni M, et al. Endoscopic endonasal surgery for malignancies of the anterior cranial base[J]. World Neurosurg , 2014, 82 (6) : S22–S31. DOI:10.1016/j.wneu.2014.07.021
[15] Schmalbach C E, Webb D E, Weitzel E K. Anterior skull basereconstruction: a review of current techniques[J]. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg , 2010, 18 (4) : 238–243. DOI:10.1097/MOO.0b013e32833a4706