正常及先天性直腸肛門畸形大鼠盆底結(jié)構(gòu)的磁共振掃描及三維重構(gòu).pdf

1、先天性直腸肛門畸形(AnorectalMalformation,ARMs)是小兒最常見的消化道畸形,是世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization,WHO)常規(guī)監(jiān)測的畸形之一,占消化道畸形的1/4,發(fā)病率約為1/5000-1/1500。近30年來,不少學(xué)者對直腸肛門畸形患兒的盆腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖組織學(xué)研究證明,該畸形不僅有直腸肛門本身閉鎖和發(fā)育不全,同時盆底肌肉、骶骨、神經(jīng)和肛周皮膚等均有不同程度的病理學(xué)改變。直腸肛門畸形的

2、位置越高,這種改變越明顯、越嚴(yán)重。
　　術(shù)前臨床醫(yī)師對直腸肛門畸形患兒的病理學(xué)分型及相應(yīng)組織器官之間的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)有一個全面清晰的認(rèn)識,對于患兒的病情認(rèn)識、手術(shù)方法、入路選擇和預(yù)后有著至關(guān)重要的作用。隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展,傳統(tǒng)的依據(jù)X線平片來確定畸形類型的方法已不能滿足飛速發(fā)展的醫(yī)學(xué)技術(shù)的需要。核磁共振成像(MagneticResonanceImagine,MRI)作為新一代的醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查技術(shù),具有無輻射、軟組織特異性高、成像清晰

3、等特點,在直腸肛門畸形疾病的術(shù)前診斷中的應(yīng)用越來越廣泛。
　　應(yīng)用MRI對ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描,能夠從不同角度觀察直腸閉鎖位置的高低、盆底平滑肌的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)及周圍骨盆、泌尿系統(tǒng)表現(xiàn),但均是基于其二維圖像進(jìn)行分析。隨著對疾病認(rèn)識的不斷深入,臨床醫(yī)生能夠在三維層面上對ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)識,有助于其更為精準(zhǔn)地判斷患兒的病情、制定出更為有效的治療方案。
　　目前ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)的三維重建是基于MRI掃描的二維圖像

4、,從臨床應(yīng)用的結(jié)果來看,盡管采用高場強(qiáng)的磁共振成像儀進(jìn)行掃描,由于年幼兒,尤其是新生兒盆底部機(jī)構(gòu)發(fā)育差,MR影像學(xué)解剖與實際解剖之間存在一定差異。ARM患兒盆底結(jié)構(gòu)病理標(biāo)本獲取十分困難,為了使ARMs患兒盆底MRI掃描及三維重建模型更加符合真實病理改變,本研究從動物實驗出發(fā),通過致畸Wistar大鼠形成ARMs動物模型,先對該模型進(jìn)行核磁共振掃描得到其二維結(jié)構(gòu)圖像,進(jìn)行圖像的初步處理后導(dǎo)入到三維重構(gòu)軟件中,通過圖像分析和組織結(jié)構(gòu)分割,并

5、進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)重建,得到其三維結(jié)構(gòu)模型。同時對同一大鼠同一層面進(jìn)行系列病理切片,并運(yùn)用該切片進(jìn)行三維重建。對比影像圖片與病理切片成像的差異,通過分析冰凍切片補(bǔ)充磁共振成像在顯示直腸肛門畸形動物盆底組織結(jié)構(gòu)方面的不足。進(jìn)而過渡到臨床實踐中,使ARMs患兒盆底結(jié)構(gòu)的MRI三維成像更接近真實。
　　本研究是第一部分,正常和先天性直腸肛門畸形大鼠盆底結(jié)構(gòu)的MRI掃描及三維結(jié)構(gòu)重建,第二部分將在后續(xù)研究中展開。
　　實驗材料
　　

6、實驗動物:Wistar大白鼠,體重在250~300克之間,由湖北省疾病預(yù)防控制中心實驗動物中心提供。
　　實驗設(shè)備:Bruker4.7T超導(dǎo)型動物磁共振成像儀,由中國科學(xué)院武漢分院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所提供。
　　實驗試劑:乙烯硫脲Ethylenethiourea,ETU(CHNS,Lot.:S24419-426)購自Sigma-Aldrich德國公司。
　　實驗方法
　　在成熟健康Wistar孕鼠妊娠第10天(E

7、10),按125mg/kg經(jīng)胃管給予ETU(濃度為1％,以生理鹽水做溶劑),制作ARMs動物模型,對照組給予等量的生理鹽水。待大鼠E22天左右生產(chǎn)下幼鼠后用解剖學(xué)顯微鏡觀察其肛門外形、尾部發(fā)育情況。選取無肛門的幼鼠20只和正常幼鼠10只分別進(jìn)行核磁共振掃描,將得到的圖像分別保存。圖像經(jīng)核磁共振醫(yī)師和臨床醫(yī)生共同閱覽,分析正常和ARMs幼鼠盆底結(jié)構(gòu)的差異,通過矢狀位上直腸末端水平與恥骨和第四骶骨連線的關(guān)系將20只實驗組幼鼠分為高位閉鎖和低

8、位閉鎖,高位閉鎖有5例,低位閉鎖有15例。然后將MR圖像輸入到三維重構(gòu)軟件,進(jìn)行圖像分析、切割、圖像渲染等重建出三維立體結(jié)構(gòu),觀察各盆底器官之間的空間結(jié)構(gòu)和相互之間的聯(lián)系及直腸周圍平滑肌的發(fā)育情況,包括寬度、長度、對稱性等,應(yīng)用軟件測量重建后橫紋肌復(fù)合體(striatedmusclecomplex,SMC)的體積。所有數(shù)據(jù)均以表示,差異比較采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行,實驗組各組與正常組的兩兩相互比較采用SNK-q檢驗,不同組間均數(shù)

9、比較采用t檢驗,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　結(jié)果
　　1.MRI掃描及圖像分析
　　橫斷位可見對照組腸腔未見直腸擴(kuò)張,SMC影像形態(tài)較為飽滿,雙側(cè)對稱,SMC厚度平均為321.74±20.41mμ。實驗組高位ARMs幼鼠盆底部尿道、直腸及直腸周圍結(jié)構(gòu)走形紊亂,邊界部分分辨不清,直腸擴(kuò)張,部分幼鼠SMC纖細(xì)或雙側(cè)不對稱,少數(shù)幼鼠可見直腸尿道瘺畸形。實驗組中高位閉鎖組SMC厚度平均為124.46±23.59mμ

10、,低位閉鎖組平均為317.30±25.20mμ。高位與低位、高位與對照組SMC平均厚度比較的p值分別為0.0022、0.0013,按α=0.05,差異顯著;低位與對照組比較p=0.1329,差異不顯著。
　　矢狀位上對照組幼鼠未見腸管擴(kuò)張,直腸連通肛管與外界相通,PR長度平均為1566.35±285.75μm,EAS長度平均為491.36±33.04μm。實驗組ARMs幼鼠可見直腸充盈形態(tài),閉鎖腸管的最低位,膀胱充盈,部分層面可見

11、直腸末端與尿道相通;直腸末端距離肛門的平均距離高位平均為549.78±42.53μm,低位平均為263.15±43.83μm,p=0.0018,兩者間差異顯著;PR長度高位平均為747.88±134.92μm,低位平均為1689.04±241.44μm;EAS長度高位平均為128.42±45.28μm,低位平均為494.24±55.71μm。PR長度比較高位與低位、高位與對照組p值分別為0.0022,0.0013,有顯著差異,低位與高位

12、相比p=0.1329,無顯著差異;EAS長度比較高位與低位、高位與對照組p值分別為0.0066、0.0058,差異顯著,低位與高位相比p=0.7963,無顯著差異。
　　冠狀位對照組可見SMC兩側(cè)較為對側(cè),未見腸管閉鎖。實驗組見部分ARMs幼鼠SMC兩側(cè)大小不一,甚至部分缺如。直腸末端閉鎖,與尾根部皮膚之間的平均距離高位為555.62±6.68μm,低位平均為261.83±49.70μm,兩者相比p=0.0007,有顯著差異。

13、r>　　2.三維重構(gòu)及恥骨直腸肌的發(fā)育狀況
　　重建出對照組10例和實驗組20例Wistar幼鼠的盆底結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)直腸閉鎖水平可將20例ARMs幼鼠分為5例高位閉鎖、15例低位閉鎖三型。三維重構(gòu)模型可以從任意角度觀察直腸、SMC、尿道、骨盆等結(jié)構(gòu)。在某些高位閉鎖中,可見SMC發(fā)育的不對稱。某些直腸泌尿系瘺也可顯示。
　　結(jié)論
　　1.幼鼠盆底結(jié)構(gòu)的磁共振掃描圖像可以清楚地顯示正常和ARMs幼鼠的盆底組織結(jié)構(gòu),通過磁共