良性阵发性位置性眩晕(Benign Paroxysmal Positional Vertigo,BPPV)为临床最为常见的周围性前庭疾病,其发病原因为脱落的耳石进入膜半规管内或黏附于嵴帽上,当头位改变如低头、仰头、躺下、坐起、翻身时,突发眩晕,片刻缓解,严重时伴恶心呕吐。后半规管BPPV(PSC-BPPV)最为常见,其次是水平半规管BPPV(HSC-BPPV),而前半规管BPPV(ASC-BPPV)罕见。通过特定头位改变,不但可以根据眩晕诱发情况和眼震观察来判断耳石位置,还可以使得脱落的耳石回复到椭圆囊内从而消除症状。
由于对半规管空间方向的判断直接影响BPPV诊疗效果,有必要借助BPPV模型来辅助诊疗。
对于BPPV模型的研究已经取得了一定进展,使用3D打印的内耳模型用于教学和临床,并可以在线购买。其最大的缺点无一例外,首先使用的是骨半规管,其次就是没有空间方向标识。
也有作者报道使用膜迷路模型研究和演示BPPV复位过程,但是没有3D打印使用于临床。
不过作者开发了演示软件并建立了网状进行推广。其缺点是膜迷路来自婴儿颞骨切片,和成人骨迷路进行校准确立空间方向。
除了在半规管外套圈模拟耳石,日本学者还通过3D打印中空半规管模型灌水灌沙来建立BPPV模型。
在IOS系统已经有软件可以根据手机/IPAD陀螺仪信息演示BPPV。
但更多情况下,是使用制作模型来进行模拟演示,其空间方向的准确性有欠缺。
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我们对耳石症模型制作积累了一些经验
1.分割获取半规管模型
CT或者MRI颞骨扫描图像都可以用来分割获取骨迷路模型,手工分割比较繁琐且边缘常不光滑,自动化分割目前还不成熟,所以在自动化分割基础上结合手工处理是目前比较可行的方案。
3D Slicer软件是开源公开可获取的医学影像处理平台,可以用于分割获取半规管模型。
膜迷路结构需要微CT或者MRN才能显现,影像数据由杜克大学活体显微镜中心提供,使用分水岭算法可以快速分割获取骨迷路模型,然后手工处理分割获取膜迷路模型。
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图1 WASP 模块内耳分割
左栏为WASP 参数设置; 右上栏点F-1 标记为内耳,右中栏为生成内耳标记图,右下栏为梯度图像; 中栏为生成的表面模型表面绘制三维成像
图2 表面模型体裁剪和绘制
A. 表面模型体裁剪B. 表面成像半透明显示C. 内耳体素模型体绘制
图3 A ~ C. 体素和表面混合成像; D. ROI 体绘制; E. 表面绘制; F. 基于CPU 光线投射算法体绘制; G. 体绘制透视显示膜迷路; H. 基于GPU 光
线投射算法体绘制; I. 内耳体素模型切面
图4 A. WASP 分割模型合并处不光滑; B、C. Model To Label Map 模块将合并模块转换为标记图,生成模型耳蜗表面不光滑,半透明图可见内
部多余小结构; D、E. Robust Statistics Segmenter 模块分割表面模型及切面
2.带空间方向膜迷路模型
通常情况下,膜迷路模型不具备空间方向信息。骨迷路模型可以根据骨性标识或者半规管眼底平面来确立空间方向。可以通过将膜迷路模型和骨迷路模型进行校准的方式来间接确立空间方向。
3.标准空间坐标系标准模型
由于半规管空间方向具备个体差异性,需要根据多个半规管模型来建立标准的半规管模型。我们使用了统计形状模型技术来导出平均模型。
4.BPPV模型制作
1)可以通过3D打印中空模型,灌水灌沙来制作.
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2)3D打印头戴式模型
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3.基于姿态传感器的BPPV演示系统
通过采集头戴姿态传感器方位改变信息,在个人计算机端对数据进行分析,并同步旋转带空间方向标识的半规管模型,可以作为BPPV教学演示,还可以用于诊断和复位手法改良和创新的研究工具。
4.生物力学分析和耳石运动模拟
开发中
参考: