作者：张伟文，张永明，安徽省第二人民医院神经外科

三维重建可视化技术是指利用计算机后处理技术处理术前多模态影像学资料(主要包括CT、MRI、US等影像学检查)，建立影像模型，三维立体多维度动态观察病灶与周围结构的关系，已应用于神经系统相关疾病的诊断、治疗、预后预测等临床诊疗实践过程中。现就三维重建可视化软件在神经外科中的相关应用进行文献检索，总结其在神经外科临床教学研究方面的应用进展，旨在为年轻神经外科医生学习相关神经外科知识及临床诊疗实践活动提供一种学习手段。

1.三维重建软件

目前应用于临床及教学实践活动中的三维重建软件主要有AW4.4工作站(美国GE公司)、Mimics(比利时Materialise公司)、3DSlicer(美国国立卫生研究院)、Amira软件(VisageImaging公司)、E3D(中南大学，http：//www.e3d- med.com/)、RadiAnt软件(波兰，https：//www.radiantviewer.cn/)等，术者可以利用这些三维重建可视化软件进行影像数据后处理，可以根据目的依次重建血管、病灶、脑组织、纤维束、颅骨等结构，调整模型透明度及颜色，借助虚拟现实技术可以观察各模型，并将其应用于教学实践、疾病诊断、手术规划及预后分析等临床实践活动中。

2.指导解剖教学实践

神经系统解剖结构复杂，传统教学方式枯燥乏味，教学内容晦涩难懂，主要依赖于图谱、解剖标本相关图片及手术视频等方式，未能充分考虑学生的理解、接受能力，尤其是解剖学习，需要依赖于学员的空间想象力才能充分理解空间结构及其毗邻关系，继而才能将相应疾病与抽象的解剖关系、生理功能变化、病理生理过程等结合起来，最终导致学员学习积极性不高、学习效果差。

利用三维重建可视化技术后处理影像学资料，从三维角度展示病灶及其毗邻结构的关系，结合相关理论知识可以对病理生理状态下的空间解剖关系拥有一个深刻的认识，从而加深对相应疾病病理生理演变转归过程的认识。吴世源等利用多模态影像数据融合三维重建技术重建出岩上静脉、岩上窦及其毗邻结构，为相应脑血管静脉系统解剖结构的学习及手术提供参考；李梓瑜等重建出首例中国学龄前男童颅底及颈部三维可视化模型，观察并测量相关血管、神经等解剖结构参数，为小儿神经外科相关疾病的诊断治疗等教学实践活动提供了重要的参考依据。

李丹等利用三维重建技术后处理血管神经压迫综合征患者术前影像学资料，结合虚拟内窥镜技术进行责任血管观察，有助于加深对相应血管神经空间解剖关系的认识，提高教学满意度，值得在相应教学活动中进一步推广与应用。3DSlicer软件操作简便，可以更加真实、可信地立体展示病灶及其毗邻结构，在临床教学过程中可明显提升教学效果和能力。

3.协助疾病诊断评估

神经系统疾病临床表现各异，临床上相关疾病的诊断除了典型的症状体征外，还需依赖于相关影像学辅助检查，但是临床实际工作中影像检查种类繁多，影像科医生及临床医生阅片水平参差不齐，临床上存在漏诊、误诊的可能。张正勇等发现多层螺旋计算机断层扫描(MSCT)三维重建检查有助于提高各类颅骨骨折的诊断正确率，能够有效地鉴别骨折线、颅缝与压迹，能够为临床诊疗实践提供更丰富的图像信息，但是三维重建需要建立在高分辨率的影像学检查资料，必要时需要借助多种重建方法进行重建，限制其在临床实践中的广泛应用。

利用3DSlicer后处理CT 血管造影数据，在颅内动脉瘤平均瘤颈、动脉瘤平均最大径等指标综合评估方面与DSA 检查差异无统计学意义，在颅内动脉瘤临床诊疗过程中可作为首选检查方式，利用该技术可以充分评估患者颅内血管情况，及时采取相应诊疗措施。杨浩等利用3DSlicer软件后处理颈动脉狭窄患者头颈部CTA 影像数据，有助于评估患者血管病变的分布情况、动脉狭窄程度，有效分辨患者侧支循环等级，继而为后续的治疗提供参考依据。

苗兴路等利用iPlanStereotaxy软件后处理三叉神经痛患者术前3D-SPACE 和3D-TOF 序列数据，术前责任血管的确定及责任血管与三叉神经的接触位置、接触方向和接触程度方面评估与术中探查结果比较具有高度的一致性，可作为显微血管减压手术术前评估手段，从而提高诊疗效果，降低手术并发症发生率。

4.规划虚拟手术方案

随着数字医学的应用，三维重建可视化技术、3D打印技术、虚拟现实技术、导航机器人及混合现实技术等已经应用于临床实践中，术前可以设计手术方案，规划手术路径，进行手术过程虚拟模拟，利用相应模型可以进行术前谈话，有助于提高医患沟通效果，术中可以实时引导手术路径，降低手术并发症发生率。在功能区动静脉畸形切除术术前首先利用3DSlicer软件重建出畸形血管团、供血动脉、引流静脉、颅骨等结构，借住坐标定位法进行病灶精准定位，术中定位准确，精准切除畸形血管团，无血管神经损伤。

研究发现三维重建可视化技术联合坐标定位法能精确地定位颅内病变，结合三维重建技术有助于提高手术效果，减少术后并发症的发生。马龙涛等在中央区脑膜瘤患者手术路径术前规划设计过程中，首先利用3DSlicer软件依次重建出病灶、血管、脑组织、颅骨、皮肤等结构，并结合Sina软件设计手术路径，确定手术方案，术中利用Sina软件的虚拟现实模型与患者头部体表标记进行配准，确定病灶位置，研究证实多模态影像融合三维重建技术有助于术前充分规划，减少术前定位时间，提高肿瘤全切率，保护神经功能，降低术后相应并发症的发生率。

相关类似研究发现术前多模态影像三维重建可视化技术有助于精确评估病灶与血管、脑组织的关系，术中精准定位病灶位置，最大程度地保护脑功能，提高肿瘤全切除率。赵文校等利用3D打印技术设计半月节球囊压迫手术穿刺通道，精准模拟手术路径，术中均一次穿刺成功，提高穿刺精准性，减少术中定位的射线暴露时间，提高手术效率和安全性。术前利用3D打印导板可以减少术中定位时间，精准定位病灶，避免因定位误差导致的副损伤，3D打印导板可作为神经导航设备的一种辅助手段，适用于基层单位或者缺乏神经导航、机器人等单位。

5.不足与展望

在神经系统疾病诊疗实践中，三维重建可视化技术在疾病诊断、术前规划及手术操作等过程具有重要辅助意义。但是，还存在一些需要解决的问题：

①高质量的影像数据：由于三维重建可视化技术是依托于患者术前多模态影像学资料，影像资料的质量决定了重建模型的准确性及真实性，必要时甚至需要多次采集多模态影像学数据，才能充分显示出病灶及其毗邻结构的空间关系，但是往往由于医疗设备及相关费用等问题导致相关影像学数据采集不完整；

②开源多功能化软件：相应的开源三维重建软件稀缺，临床医生很少能够自己独立进行建模，往往需要依托第三方商业公司来实现，限制了其在临床工作中的使用；

③设备依赖：由于建模过程、3D打印设备、材料等问题的限制，3D 打印模型与实际情况可能存在一定的误差，精度有待提高。但是，随着影像大数据和人工智能的应用，三维重建可视化技术在神经系统疾病的临床诊疗及教学研究工作具有广阔的应用前景，值得进一步深入研究与发展。

来源：张伟文，张永明.三维重建可视化软件在神经外科中的应用[J].立体定向和功能性神经外科杂志，2025，38(02)：125-128.DOI：10.19854/j.cnki.1008-2425.2025.02.0011.

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