人體斜坡區(qū)斷層解剖及三維重建研究

， ，， ，興浩， ， ，樹偉

(1.濱州醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺 256603；2.濱州醫(yī)學(xué)院煙臺附屬醫(yī)院神經(jīng)外科,山東 煙臺 264100；3.山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院斷層影像解剖學(xué)研究中心，山東 濟南 250012)

人體斜坡區(qū)位置深在，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，毗鄰腦干、頸內(nèi)動靜脈、海綿竇以及多組顱神經(jīng)等重要結(jié)構(gòu)。對于在斜坡區(qū)病變的手術(shù)一直以來都是神經(jīng)外科領(lǐng)域的難題[1]。因此，如果能更清楚、直觀形象地了解斜坡區(qū)的解剖形態(tài)及毗鄰關(guān)系，對于該區(qū)域的手術(shù)治療，將會有重要的臨床意義。Muelleman等[2]對斜坡區(qū)及鄰近區(qū)域進行了顯微解剖研究，為神經(jīng)外科醫(yī)生學(xué)習(xí)該區(qū)域的解剖提供了豐富的解剖圖譜，但通過解剖圖譜和尸頭解剖熟練掌握有關(guān)解剖知識，仍存在一定困難。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展，誕生了計算機三維重建和顯示的新技術(shù)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，主要用于生人體器官的三維重建和仿生研究[3-4]。本研究在薄層斷層上觀察了該區(qū)域的解剖特點，并對于有關(guān)結(jié)構(gòu)進行了三維重建顯示，以期為臨床手術(shù)提供解剖學(xué)資料。

1 材料與方法

取2例成人尸頭，行標記、畫線、冷凍和固定，再經(jīng)明膠包埋和深低溫冷凍后，用銑削精度為0.001 mm的SKC500型數(shù)控機床(數(shù)控系統(tǒng)和刀具為德國產(chǎn)品)分別在水平面和冠狀面銑削層厚為0.1 mm的薄層標本。斷面用酒精處理，使用Canon EOS20D相機進行連續(xù)攝影。在冠狀面上采用經(jīng)AC-PC線中點所做垂線為冠狀斷層基線,在水平面上采用耳眥線為基線。獲得與斜坡區(qū)有關(guān)的橫斷面圖像320幅，冠狀位圖像232幅，從不同切面追蹤觀察該區(qū)主要結(jié)構(gòu)的位置、走行規(guī)律及毗鄰關(guān)系，選取4個典型斷面描述斜坡區(qū)的解剖特點。

斜坡區(qū)結(jié)構(gòu)三維重建：將拍攝的0.1 mm厚的顱腦斷面解剖圖像用Photoshop 7.0軟件進行成批量裁切并進行分割，將斜坡、頸內(nèi)動脈、垂體、腦神經(jīng)、海綿竇、基底動脈等結(jié)構(gòu)分割出來，并逐層分別填充數(shù)值差異較大的灰階顏色，存儲為新的圖層，然后去掉彩色背景圖層，僅保留分割的灰度圖層。再將灰度圖像以AMIRA 4.1軟件對每張圖中已分割的結(jié)構(gòu)進行灰度值提取，每一個灰度值定義一個標簽，完成分割定義，然后對相關(guān)結(jié)構(gòu)進行三維重建顯示。

2 結(jié)果

2.1 斜坡區(qū)的斷層解剖特點

斜坡位于后顱窩正中，是鞍背到枕骨大孔的一條傾斜的骨坡，由枕骨基底部和蝶骨體共同構(gòu)成。根據(jù)斜坡區(qū)的位置和手術(shù)目的可將斜坡區(qū)分為上斜坡、中斜坡和下斜坡。內(nèi)耳門上緣平面以上為上斜坡；頸靜脈孔上緣平面以上至內(nèi)耳門上緣平面之間部分為中斜坡，頸靜脈孔上緣平面以下至枕骨大孔前緣為下斜坡。

2.2 上斜坡層面

上斜坡是內(nèi)耳門上緣以上的部分，前方隔鞍背從上到下依次與垂體、鞍底、蝶竇相鄰；外側(cè)為破裂孔(頸內(nèi)動脈經(jīng)此孔向上內(nèi)經(jīng)海綿竇走行至顱內(nèi))；外側(cè)是海綿竇(竇內(nèi)穿行頸內(nèi)動脈、動眼神經(jīng)、滑車神經(jīng)、三叉神經(jīng)，海綿竇外側(cè)隔一層硬膜與顳葉相鄰)；后外側(cè)為Dorello管(為不規(guī)則形的骨纖維管道，其內(nèi)主要有展神經(jīng)和巖下竇等通過)；后方是腦橋，基底動脈及靜脈在腦橋腹側(cè)中央走行(圖1)。

1:垂體；2:上斜坡；3:三叉神經(jīng)；4:腦橋

2.3 中斜坡層面

中斜坡是頸靜脈孔上緣平面以上至內(nèi)耳門上緣平面之間的部分，前方是鼻咽部和咽后組織，后方鄰椎基底動脈及其分支、椎基底動脈結(jié)合部、腦橋下段，外側(cè)為巖尖、內(nèi)耳門，與面神經(jīng)、位聽神經(jīng)相鄰(圖2)。

2.4 下斜坡層面

從頸靜脈孔上緣平面以下至枕骨大孔前緣為下斜坡，其前方即口咽部和咽后組織，側(cè)方有乙狀竇、頸靜脈孔(孔的內(nèi)側(cè)為舌咽神經(jīng)、迷走神經(jīng)和副神經(jīng)，孔的外側(cè)為頸內(nèi)靜脈)、舌下神經(jīng)管(舌下神經(jīng)穿此管出顱)；后方隔硬腦膜與椎動脈、腦橋、延髓(圖3)。

1:中斜坡；2:腦橋；3:內(nèi)耳道；4:面聽神經(jīng)

1:下斜坡；2:舌下神經(jīng)管；3:椎動脈；4:延髓；5:舌下神經(jīng)

2.5 冠狀位

在冠狀切面上，斜坡呈中間凹陷的橫行結(jié)構(gòu)，雙側(cè)與顳骨巖部緊密連接。腦干、基底動脈等結(jié)構(gòu)位于斜坡上方；下方是蝶竇、鼻咽部、口咽部及咽后組織；雙側(cè)對稱分布著破裂孔、經(jīng)動脈管、頸靜脈孔及舌下神經(jīng)管等孔道結(jié)構(gòu)，頸內(nèi)動脈、頸內(nèi)靜脈及第Ⅲ～Ⅻ對腦神經(jīng)等結(jié)構(gòu)分布兩側(cè)走行(圖4)。

1：腦干；2：頸靜脈孔；3：面聽神經(jīng)；4：斜坡 →：面聽神經(jīng)

2.6 斜坡區(qū)解剖結(jié)構(gòu)三維重建圖像

通過計算機對正常人頭顱薄層連續(xù)切片進行信號標定、提取和三維重建成功地獲得了斜坡區(qū)有關(guān)結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖像(圖5)。從圖中我們可以清晰地了解斜坡周圍各結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，垂體位于上斜坡前方，雙側(cè)為海綿竇、外展神經(jīng)和三叉神經(jīng)，中、下斜坡兩側(cè)下方依次有面聽神經(jīng)、舌下神經(jīng)等結(jié)構(gòu)，雙側(cè)椎動脈穿枕骨大孔后匯合成基底動脈走行在斜坡背側(cè)，延續(xù)為大腦后動脈。

三叉神經(jīng)；2:外展神經(jīng)；3:面聽神經(jīng)；4:舌下神經(jīng)；5:椎-基底動脈

圖5斜坡的三維重建圖像

3 討論

斜坡位于后顱窩正中，在鞍背上緣向外至兩端，向下至破裂孔內(nèi)緣，再向下通過巖枕裂到頸靜脈孔后緣向內(nèi)達枕骨大孔劃一連線，形成一不規(guī)則梯形區(qū)，即為斜坡的范圍?；谑中g(shù)目的和斜坡的位置，將斜坡分為上斜坡、中斜坡和下斜坡[5-6]。斜坡區(qū)是顱底腫瘤多發(fā)區(qū)，位置深、解剖關(guān)系復(fù)雜，對于神經(jīng)外科醫(yī)生來說，手術(shù)難度大，術(shù)后并發(fā)癥多。熟悉該區(qū)域的解剖關(guān)系，是提高手術(shù)效果的關(guān)鍵[7-9]。本研究應(yīng)用斷層解剖結(jié)合三維重建技術(shù)，動態(tài)、立體地探討了斜坡區(qū)域的解剖特點。

在斷層解剖研究過程中，應(yīng)用傳統(tǒng)方法獲得的冷凍斷層切片存在切片過厚和鋸耗的缺點。從德國引進的生物塑化技術(shù)鋸耗降低為0.2 mm左右，但是對于解剖結(jié)構(gòu)精細、形態(tài)變化復(fù)雜的區(qū)域顯示不清楚，而且還有耗時長、標本易變形[10]。冷凍銑切技術(shù)可將組織固定保持原形，不存在鋸耗[11]。本研究采用的銑削精度為0.001 mm SKC500型數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)和刀具均可根據(jù)研究需要隨意調(diào)整切片厚度，獲得清晰、解剖結(jié)構(gòu)完整的斷層，0.1 mm厚，可以放大、連續(xù)追蹤觀察；將獲得的切片數(shù)據(jù)輸入計算機圖像分析系統(tǒng)，可以三維圖像重建。

在獲得的斜坡區(qū)斷面上追蹤發(fā)現(xiàn)：上斜坡主要結(jié)構(gòu)為鞍背，鞍背后方是腦橋，基底動脈及靜脈，鞍背的高低影響了手術(shù)中對后方結(jié)構(gòu)的暴露程度[12-13]；中斜坡前方是鼻咽部和咽后組織，后方是椎基底動脈及其分支，外側(cè)為巖尖、內(nèi)耳門，與面神經(jīng)、位聽神經(jīng)相鄰，經(jīng)口咽或經(jīng)鼻，打開中斜坡可以完成椎-基底動脈結(jié)合處手術(shù)[14-15]；下斜坡側(cè)方有乙狀竇、頸靜脈孔、舌下神經(jīng)管，后方隔硬腦膜與椎動脈、腦橋、延髓毗鄰，常用的手術(shù)入路有遠外側(cè)入路，受影響的解剖結(jié)構(gòu)是乙狀竇、頸靜脈孔、舌下神經(jīng)管等，術(shù)中注意給予保護[16]。

圖像分割是解剖結(jié)構(gòu)三維重建的關(guān)鍵。在多數(shù)情況下，分割的目標與背景之間的區(qū)分是模糊的，人在分辨圖像目標和背景時，不僅要根據(jù)圖像本身的性質(zhì)，而且還要根據(jù)其學(xué)科知識和經(jīng)驗來作出判斷[17-18]。臨床上獲得大量人體器官影像學(xué)斷層資料，完成顱腦、骨骼及血管等三維圖像，已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航手術(shù)、骨科手術(shù)及心腦血管介入手術(shù)等[19]，但影像學(xué)資料的準確性受影像質(zhì)量的影響。由于信噪比和斷面厚度的限制，影像斷層對于人體器官的斷面數(shù)據(jù)獲取具有很大局限性，并沒有充分顯示人體器官內(nèi)部細小解剖的形態(tài)，更不能顯示器官的組織及生理狀態(tài)。本研究應(yīng)用了冷凍銑切技術(shù)，獲得超薄彩色斷層，含有豐富的解剖內(nèi)容，能夠顯示相關(guān)的解剖細節(jié)；而且，本研究有解剖學(xué)專家和神經(jīng)外科專家參加，熟悉顱底神經(jīng)和血管解剖學(xué)特點和生理功能，可以準確在斷面上人工分割相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)[20]。我們?nèi)S重建了斜坡區(qū)的解剖結(jié)構(gòu)，獲得了斜坡區(qū)的一個三維模型，可以提供三維立體視覺，顯示斜坡復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，三維圖像可以任意旋轉(zhuǎn)、縮放，可以任意拆分、合并，形態(tài)結(jié)構(gòu)逼真，可以多角度、動態(tài)地持續(xù)顯示斜坡區(qū)的解剖特點，為斜坡區(qū)手術(shù)入路的選擇和病變的理解提供了動態(tài)詳盡的解剖學(xué)資料。以往從二維解剖圖譜和尸體標本上學(xué)習(xí)相關(guān)解剖知識，但缺乏立體空間性和動態(tài)性，解剖標本釋放高濃度的福爾馬林，會對學(xué)習(xí)者造成一定程度的損害，且尸體標本來源有限，價格昂貴[21]。三維模型學(xué)習(xí)可克服上述困難，此外，我們還可利用該三維模型進行手術(shù)預(yù)演，熟悉手術(shù)路徑，使治療更安全[22]。

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