大脑额上沟计算断层影像解剖学与三维可视化

摘要

研究背景：随着显微神经外科的提高和神经影像学的发展，立体定向技术已经逐步应用于临床实践中。其中利用影像断层结合各个断面探讨疾病已经不再新鲜，与此同时立体定向技术也成为功能神经影像研究不可或缺的一部分。大脑额上沟虽然作为额叶变异度较大的一条脑沟，但对指导额叶手术入路的选择仍有一定的意义。
　　额上沟位于额叶，位于额叶脑表面呈前后方向走行，与其相邻的脑回是额上回和额中回。国内外的学者主要通过识别中央前沟和额叶髓突发育的规律间接识别额上沟，但是对于额上沟的精确的空间定位以及三维可视化研究并未报道。鉴于此，本研究采用40例健康成人的MRI脑图像对于额上沟的形态、位置以及毗邻进行了统计分析。基于大脑连合间径中点为原点，以连合间径与Y轴重叠建立笛卡尔三维坐标系。采集额上沟的立体定位数据集，求得其在坐标系中的平面回归方程，构建额上沟位于大脑中的三维可视化模型，以期对额上沟区域的临床影像诊断以及微创神经外科等提供量化的解剖学模型和资料。
　　第一部分大脑额上沟的MRI形态学研究
　　目的：通过研究以AC-PC线为扫描基线的活体薄层MR图像，探讨大脑额上沟在横断面及冠状面上的形态特征规律。
　　方法：男女各20例健康成年人的头部MRI的薄层图像，以连合间径（AC-PC线）为扫面基线，在冠状面、横断面、矢状面行2mmTIMR扫描。于计算机中将扫面数据以Dicom3.0格式导入eFilm工作站。运用“3D-Cursor”和“连续追踪法”寻找额上沟。并对额上沟位于脑表面的分段性进行研究。
　　结果：可以对额上沟位于冠状面以及矢状面进行识别，并得出其形态学规律。并与冠状面标注了解剖结构的名称和对其分段性进行了讨论。
　　结论：利用“3D-Cursor”和“连续追踪法”技术结合额上沟的典型形态准确识别了额上沟，为额上沟区域病灶定位和脑沟手术入路提供了解剖学依据。
　　第二部分大脑额上沟外侧缘立体定位数据集的构建及回归分析
　　目的：求得额上沟最外缘位于笛卡尔三维坐标系中的立体定位数据集以及对其进行回归分析。
　　方法：40例健康成年人样本的大脑横断面MRI数据转化、导入Photoshop CS4软件，以AC-PC线为Y轴建立笛卡尔三维坐标系，对额上沟最外缘的X、Y、Z进行取值、记录。
　　结果：取得健康成年男、女额上沟最外缘在大脑中的三维坐标立体定位数据集以及额上沟最外缘位于横断面、矢状面以及冠状面上的投影分布、拟合曲线。
　　（1）在矢状面的拟合方程
　　男性右侧：Y=68.854-0.727Z-0.01Z2（r=0.562，S=8.735， P<0.05）
　　女性右侧：Y=7.632+1.906Z-0.3Z2（r=0.518，S=9.514， P<0.05）
　　男性左侧：Y=26.584+1.214Z-0.23Z2（r=0.57，S=8.893， P<0.05）
　　女性左侧：Y=37.194+0.688Z-0.17Z2（r=0.544，S=9.191， P<0.05）
　　（2）在冠状面的拟合方程
　　男性右侧：Y=62.285+0.039Z+1.644Z2（r=0.282，S=6.638， P<0.05）
　　女性右侧：Z=55.756+1.416X+0.042X2（r=0.329，S=6.53， P<0.05）
　　男性左侧：Z=62.625-2.057X+0.058X2（r=0.262，S=6.692， P<0.05）
　　女性左侧：Z=51.428-0.908X+0.03X2（r=0.284，S=6.537， P<0.05）
　　（3）在横断面的拟合方程
　　男性右侧：Y=21.756-1.151X-0.029X2（r=0.149，S=10.441， P>0.05）
　　女性右侧：Y=0.821-0.74X-3.086X2（r=0.562，S=8.735， P<0.05）
　　男性左侧：Y=-6.17+4.275X-6.17X2（r=0.248，S=10.485， P<0.05）
　　女性左侧：Y=34.411+0.313X-0.19X2（r=0.216，S=10.694， P<0.05）
　　结论：额上沟最外缘回归方程的系数在0.149至0.57之间，反映了额上沟的走行变异较大。
　　第三部分大脑额上沟的三维重建及可视化
　　目的：对额上沟、脑表面以及侧脑室进行重建，为临床、影像以及解剖教学提供可视化的模型。
　　方法：在计算机上将一例正常成年女性的颅脑冠状位薄层MRI数据以Dicom3.0格式导入3D-Doctor软件，对额上沟、侧脑室以及脑表面分割重建，分别以不同颜色进行标记。
　　结果：重建了额上沟在整脑中的三维可视化模型，不同角度观察额上沟以及其在活体中的位置、形态以及与周围脑组织之间的关系。
　　结论：活体重建额上沟三维模型，可信度高，从不同角度对额上沟进行观察，在临床外科、影像诊断以及解剖学教学方面提供了应用价值。