人丘脑断面解剖及磁共振图像三维重建
任 珂,金保哲,张新中
【摘 要】摘要: 目的 建立人丘脑的可视化三维模型,为大脑立体定向手术提供解剖学基础。方法 以6例成年男性头颅标本为研究对象,选取其中1 例进行磁共振扫描,将获得的图像导入计算机,利用交互式医学影像控制系统医学三维重建软件重建丘脑三维模型。然后制备6例研究对象的大脑标本,分为矢状位组、冠状位组、水平位组,每组2例,在-20 ℃ 低温下冷冻,分别制备矢状位、冠状位、水平位层厚0.5 mm连续切片并拍摄照片,将图片导入计算机,利用photoshopCS6软件对图像中丘脑轮廓边界进行识别、提取并测量断面上丘脑前后径、左右径、上下径及体积。结果 丘脑的前后径、左右经、上下径分别为(29.52±0.47)、(14.51±0.18)、(18.66±0.35)mm,左、右侧丘脑体积分别为(6 218.56±563.60)、(5 764.37±485.48)mm3,丘脑的三维重建清晰显示了丘脑的空间位置、立体形态。结论 通过丘脑的薄层断面定位解剖和三维重建,得到丘脑的空间结构及形态,为立体定向手术提供了数据及形态学参考依据。
【期刊名称】新乡医学院学报 【年(卷),期】2019(036)006 【总页数】4
【关键词】 丘脑;立体定向;三维重建
本文引用:任珂,金保哲,张新中. 人丘脑断面解剖及磁共振图像三维重建[J]. 新乡医学院学报,2019,36( 6) :536-539. DOI: 10. 7683 /xxyxyxb. 2019. 06. 009.
基金项目:河南省神经修复重点实验室基金资助项目(编号:HNSJXF-2018-001)。
丘脑是脑皮质下最大的中继站,其纤维联系广泛,可将身体内外刺激引起的冲动整合后传递到大脑皮层[1]。帕金森病被认为与丘脑病变有关[2]。目前,深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)已经成为治疗顽固性帕金森病的主要手段[3],但DBS的目标靶核位于脑组织深部,且体积较小,因此,准确的定位对手术成败至关重要。目前对丘脑形态的识别主要依赖于大体解剖或影像学解剖,但由于主观因素及图像分辨率等原因,影响到丘脑三维形态展示和术者对丘脑核团的有效识别。本研究通过测量丘脑体积及各断面数据,并利用交互式医学影像控制系统 (Materialise′s interactive medical image control system,Mimics)对丘脑形态进行三维重建,旨在获得丘脑的可视化立体模型,为临床立体定向手术提供参考数据。
1 材料与方法
1.1 头颅标本 无肉眼病变、无手术史的成年男性尸体头颅标本6例,由河南省神经修复重点实验室提供。本研究经新乡医学院第一附属医院伦理委员会审核批准。
1.2 丘脑三维模型重建 选取1 例尸体头颅标本,使用 3.0T signa HDxt磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)仪(美国General Electric公司) 进行扫描,将获得的MRI图像导入计算机,利用Mimics 医学三维重建软件提取丘脑轮廓,重建丘脑三维模型。
1.3 大脑整体标本获取 将6例尸体头颅沿正中矢状位、眉弓和枕外隆突连线水平位依次切开皮肤及皮下组织,用手摇钻依次在皮肤切缘上方间隔 5 cm 打孔,
用线锯锯开颅骨,显示并切开硬脑膜,在天幕裂孔处断开脑干,完整取出大脑,去除表面软脑膜、血管及神经,然后将整大脑于-20 ℃下冷冻保存。
1.4 大脑切片标本制作 选用自制容器,在容器中提前埋设3 根互相平行的定标线,其垂直截面的连线呈直角三角形,将底部用碎冰块铺满至最下方定标线,放入-20 ℃冰箱冰冻2 h后取出,将6例冰冻的大脑标本放入其中,将容器加满冰水,放入 -20 ℃ 冰箱冷冻72 h,在预定时间将切片机的载物台和刀具预冻15 min,将冰冻的大脑标本用夹具固定于载物台上,将6例大脑标本随机分为矢状位、冠状位、水平位3组,每组2例,设定层厚为0.5 mm,进行连续切割。其中矢状位组大脑标本行矢状位切片,从大脑中线向颞叶方向做连续切片,出现丘脑间黏合层面定义为0,丘脑消失定义为最后1层;冠状位组大脑标本行冠状位切片,从额叶向枕叶方向做连续切片,将侧脑室前角最先出现的层面定义为0,丘脑枕消失定义为最后1层;水平位组大脑标本行水平位切片,从顶叶向大脑底部做连续切片,将胼胝体最先出现的层面定义为0,丘脑消失定义为最后1层。
1.5 大脑切片标本丘脑图像采集及数据测量 在每1份大脑切片标本旁放置刻度标尺,用Nikon D100高清数码相机(日本尼康公司)对切片中丘脑观测较好的层面进行拍摄照片,在相同自然光下进行拍摄,图片存入计算机,利用photoshopCS6软件逐层对图像中丘脑轮廓边界进行识别提取,以刻度标尺为依据测量单位长度所含像素值的大小,将以像素为单位的数据转换成以毫米为单位的数据,获得每毫米所含像素值,再结合手工测量,获得断面上丘脑的前后径、左右径、上下径、面积及像素值,所得结果除以像素值/长度值,即为实测值。单层面积与层厚相乘得出单层体积,逐层体积相加即丘脑总体积[4]。应
人丘脑断面解剖及磁共振图像三维重建
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