基于薄層MRI的內(nèi)囊立體定位與可視化研究.pdf

1、研究背景：隨著腦立體定向技術(shù)、腦功能成像技術(shù)、X-刀、γ-刀技術(shù)、微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)以及分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，功能神經(jīng)外科立體定向技術(shù)、微創(chuàng)神經(jīng)外科立體定向技術(shù)等需求越來越多，因此在大腦薄層MRI圖像上對腦實(shí)質(zhì)區(qū)域的形態(tài)學(xué)、三維空間定位及三維可視化進(jìn)行深入細(xì)致的研究，為腦內(nèi)微小占位性病變進(jìn)行精確的定位，準(zhǔn)確的擬定術(shù)前手術(shù)方案、精確術(shù)中手術(shù)實(shí)施操作方案提供重要幫助。
　　首先提出內(nèi)囊（internal capsule）這一名詞的

2、是 Burdach，它是白質(zhì)板，位于尾狀核、豆?fàn)詈撕捅硞?cè)丘腦之間。在橫斷面上，似向外開放的“V”字形，分三部即前肢、后肢和膝部。前肢（又稱額部）在尾狀核和豆?fàn)詈酥g，向前外方向走形。后肢（又稱枕部）向后外方向走形，又分為豆?fàn)詈撕蟛?、豆丘部（豆?fàn)詈伺c背側(cè)丘腦之間）和豆?fàn)詈讼虏咳糠帧Ｏゲ课挥谇爸秃笾g，即“V”字形的交角處。內(nèi)囊是大腦皮層與大腦皮層下的上行、下行纖維經(jīng)過的區(qū)域。累計(jì)內(nèi)囊的病損比大腦其他區(qū)域的病損造成的傷殘更為廣泛。并且

3、在CT和MRI診斷中，內(nèi)囊區(qū)域的臨床意義也很重要。
　　內(nèi)囊的研究無論是在國內(nèi)還是國外，主要是關(guān)于其結(jié)構(gòu)破壞及功能障礙，而且除了關(guān)于內(nèi)囊基本結(jié)構(gòu)外，還缺乏整體形態(tài)學(xué)研究。因此，對內(nèi)囊在斷面上的形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的描述，研究內(nèi)囊在斷面上的非對稱性，構(gòu)建內(nèi)囊的三維立體定位數(shù)據(jù)集和三維可視化模型，對于微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)等提供解剖學(xué)資料。
　　本研究是以大腦連合間徑線的中點(diǎn)作為原點(diǎn)、前連合與后連合的間徑作為 Y軸建立起笛卡爾三維坐

4、標(biāo)系。通過對30例中國健康成人大腦內(nèi)囊薄層MRI圖像的研究，找到內(nèi)囊在橫斷面上的形態(tài)特征規(guī)律；建立關(guān)于內(nèi)囊的外側(cè)邊緣及內(nèi)側(cè)邊緣立體定位數(shù)據(jù)集，分析其在坐標(biāo)系中的投影圖及回歸方程；分析內(nèi)囊的非對稱性；重建內(nèi)囊在大腦中的可視化模型。為功能神經(jīng)外科立體定向、放射外科立體定向及微創(chuàng)神經(jīng)外科和研究內(nèi)囊的發(fā)育及其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系提供解剖學(xué)基礎(chǔ)。
　　第一部分：基于前后連合間徑定位體系的大腦內(nèi)囊斷層影像解剖學(xué)
　　目的：通過研究以基于AC

5、-PC間線為掃描基線的活體薄層MRI圖像，總結(jié)大腦內(nèi)囊在水平切面上的形態(tài)學(xué)特征及位置變化規(guī)律；
　　方法：30名健康的成年志愿者，以大腦連合間徑線為掃描基線行顱腦橫斷層薄層2mm MRI掃描。在微型計(jì)算機(jī)上將掃描得到的數(shù)據(jù)以 Dicom3.0的格式導(dǎo)入eFilm2.1工作站。使用“3D-Cursor”技術(shù)來識別大腦內(nèi)囊區(qū)域，觀測、統(tǒng)計(jì)其形態(tài)特征。
　　結(jié)果：識別出在三維薄層MRI圖像連續(xù)層面上的內(nèi)囊，并且總結(jié)出內(nèi)囊的形態(tài)及位

6、置變化規(guī)律。
　　結(jié)論：使用“3D-Cursor”技術(shù)對照容易識別的冠狀面，能夠準(zhǔn)確識別在橫斷面薄層MRI圖像連續(xù)層面上的內(nèi)囊，為基底節(jié)區(qū)的病灶定位提供解剖學(xué)基礎(chǔ)。內(nèi)囊連續(xù)層面的識別分析為臨床影像診斷學(xué)和大腦的發(fā)生發(fā)育學(xué)提供參考依據(jù)。
　　第二部分：內(nèi)囊內(nèi)側(cè)緣及外側(cè)緣立體定位數(shù)據(jù)集的構(gòu)建及投影回歸分析
　　目的：構(gòu)建內(nèi)囊內(nèi)側(cè)邊緣及外側(cè)邊緣在基于連合間徑定位體系中的立體定位數(shù)據(jù)集；得出內(nèi)囊在橫、矢狀面和冠狀面的投影圖；求

7、出內(nèi)囊內(nèi)外側(cè)邊緣的回歸方程。
　　方法：將30名健康的成年志愿者顱腦橫斷層MRI圖像數(shù)據(jù)以JPG格式導(dǎo)出并保存，然后再導(dǎo)入Photoshop軟件，圖像經(jīng)過嚴(yán)格配準(zhǔn)，使基于連合間徑的笛卡爾三維坐標(biāo)系的原點(diǎn)、X軸、Y軸與軟件自身的坐標(biāo)體系重合。分別測量并且記錄內(nèi)囊內(nèi)側(cè)邊緣及外側(cè)邊緣的坐標(biāo)值X、Y值，Z值即為所在層面距離AC-PC平面的層數(shù)與層厚的乘積，所有采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值構(gòu)成內(nèi)囊在三維坐標(biāo)系中的立體定位數(shù)據(jù)集；使用30名志愿者已經(jīng)獲得的

8、數(shù)據(jù)，在SPSS軟件內(nèi)完成橫、矢狀面和冠狀面的投影圖；采用SPSS17.0軟件得出內(nèi)囊在各投影方向的回歸方程。
　　結(jié)果：構(gòu)建出正常成年男性及女性內(nèi)囊內(nèi)外側(cè)邊緣在三維坐標(biāo)系中的立體定位數(shù)據(jù)集；統(tǒng)計(jì)繪制了橫、矢狀面和冠狀面的投影圖；得出了內(nèi)囊內(nèi)外側(cè)邊緣在各投影平面上的回歸方程。
　　結(jié)論：內(nèi)囊在基于連合間徑定位體系中的立體定位數(shù)據(jù)集的構(gòu)建，橫、矢狀面和冠狀面的投影圖以及回歸方程的繪制分析，對于應(yīng)用立體定向技術(shù)及功能神經(jīng)外科學(xué)提

9、供解剖學(xué)基礎(chǔ)；對于揭示大腦深部區(qū)域的發(fā)生、發(fā)育等形態(tài)學(xué)規(guī)律同樣具有重要的意義。
　　第三部分：內(nèi)囊的非對稱性研究
　　目的：觀測、分析內(nèi)囊是否存在性別和側(cè)別的非對稱性。
　　方法：在微型計(jì)算機(jī)中使用eFilm工作站，我們選擇了30例正常人，男15例，女15例，顱腦橫斷面MRI圖像，選擇其中內(nèi)囊出現(xiàn)的層面，將圖像導(dǎo)入Photoshop軟件中來測量，進(jìn)而得出內(nèi)囊區(qū)男、女性左右兩側(cè)距正中矢狀面的距離，經(jīng)SPSS17.0軟件統(tǒng)

10、計(jì)得出男、女性左右兩側(cè)距離差異。
　　結(jié)果：統(tǒng)計(jì)了男、女性兩側(cè)內(nèi)囊在水平面上的映射側(cè)別差異及性別差異。
　　結(jié)論：男、女性左右兩側(cè)內(nèi)囊在水平面上的映射關(guān)系，是否可以表述為相同性別國人群體兩側(cè)內(nèi)囊以正中矢狀面呈“鏡像對稱”，不同性別國人群體兩側(cè)內(nèi)囊男性較女性大。
　　第四部分：大腦內(nèi)囊的三維重建與可視化
　　目的：為內(nèi)囊及鄰近周邊區(qū)域結(jié)構(gòu)的立體定位、放射立體定向、微創(chuàng)神經(jīng)外科立體定向以及解剖學(xué)教學(xué)等提供三維可視化模

11、型。
　　方法：在微型計(jì)算機(jī)上，正常成人5名（沒有神經(jīng)、精神病史及家族史）大腦橫斷層2mm薄層MRI圖像掃描數(shù)據(jù)以Dicom3.0的格式導(dǎo)入3D-Doctor軟件，手動分割內(nèi)囊、基底核區(qū)、側(cè)腦室、腦的表面等感興趣區(qū)，分別用不同的色彩標(biāo)記，以復(fù)雜表面重建方法三維重建上述各個結(jié)構(gòu)。
　　結(jié)果：成功重建了內(nèi)囊、基底核區(qū)及側(cè)腦室在大腦中的三維可視化模型，可以任意方位對模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從各個角度再現(xiàn)了內(nèi)囊、基底核區(qū)及側(cè)腦室的三維模型、在