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大脑海马—穹窿投射的三维MRI形态学、立体定位分析及可视化研究

秦小芳  
【摘要】:研究背景:当代神经外科已经改变了传统的开颅方式,向个体化微创性手术入路方向发展,而微创手术的基础是术前对病变的精确定位。随着立体定向外科和磁共振成像技术的发展,无创的活体脑结构研究成为可能。 大脑海马属于原皮质,位于颞叶的内侧面,组成侧脑室颞角底及内侧壁。海马分头、体、尾;头部膨大,体尾部逐渐向上弯曲变细,与穹窿脚相连续。穹窿贴附于胼胝体下缘,是连接海马和乳头体之间的神经纤维,是海马主要的传出纤维;其起自颞角底部,由穹窿伞、穹窿脚、穹窿体、穹窿柱构成。 目前国内外学者对海马的研究主要集中在海马的发育、解剖、功能、及相关病变,而关于海马的精确立体定位、MRI形态学,及海马-穹窿投射在大脑中的三维可视化模型构建尚未见报道。鉴于此,本研究选取无神经、精神病史成年男、女性各20例的MRI图像,对海马-穹窿投射的MRI形态及其与比邻结构的关系进行分析,为脑的发生、发育解剖学提供参考;构建基于连合间径的笛卡尔三维坐标系中海马最外点及最内点的立体定位数据集,求得其在此坐标系中的平面回归方程,为立体定向外科、介入放射定位及临床神经微创外科的术前评估等提供解剖学参考;构建海马-穹窿投射在整脑中的三维可视化模型,为研究虚拟手术的技术路径奠定了解剖学基础。 目的:详细描述海马-穹窿投射的MRI形态学及其与比邻结构的关系和规律,观察、分析男、女性左右侧海马在冠状面及横断面上的映射关系。 方法:40例健康成人志愿者颅脑,男性20例,女性20例,以大脑连合间径(AC-PC线)为扫描基线行薄层MR扫描,获取横断层2mm、矢状面2mm及冠状面2mmT1MR图像,在微型计算机上将扫描数据以Dicom3.0格式导入eFilm2.1工作站,利用“3D-Cursor”技术以易识别的矢状面为对照,观海马-穹窿投射在连续横断层面及冠状面上的形态及位置;观察其形态学特征。 结果:得出海马-穹窿投射MRI形态学特点,并在MRI断层图像上标注各解剖结构的名称,统计了男、女性左右侧海马在冠状面及横断面上的映射左右侧别差异及性别差异。 结论:海马-穹窿投射的MRI形态学特征及其与比邻结构的关系及男、女性左右侧海马在冠状面及横断面上的映射关系,为影像诊断及介入治疗提供可靠的基础理论支持。 1.海马最外点及最内点立体定位数据集构建并进行曲线拟合 目的:获得海马内外侧缘基于连合间经定位体系中的立体定位数据集,并进行曲线拟合求得拟合方程。 方法:上述20例男性、20例女性健康成人颅脑横断层MRI数据经格式转化导入Photoshop软件,经图像旋转、坐标原点平移,使得设定的大脑空间坐标系X、Y轴在该层面上的投影线分别与软件操作界面的坐标轴x、y完全重合;测量每个层面上海马的最外点及最内点读取、记录各取样点的x、y坐标值,z值为所在层面距离零层面的数目与层距的乘积。采用SPSS17.0软件求得海马内外侧在冠状面及矢状面投影的拟合曲线并求得方程。 结果:得到正常成年男性及女性海马内外侧缘在大脑中的三维空间中立体定位数据集,以及在冠状面、矢状面的投影平面的直线及曲线回归方程。 结论:男、女性海马内外侧缘立体定位数据集的构建及冠状面及矢状面的拟合曲线方程为立体定向外科的手术设计及脑功能研究提供参考,使海马内外侧缘的变化规律用数学模型进行模拟得以实现,提高对大脑结构进一步认识。 2.连续横断面上双侧海马面积及双侧海马内外侧点距正中矢状面距离的分析 目的:探讨连续横断面上双侧海马面积及海马内外侧点距正中矢状面距离的关系。 方法:20例男性及20例女性健康成人颅脑横断层MRI数据经格式转化导入Photoshop软件进行测量,得出左右侧海马面积及距正中矢状面距离,并对男性20例,女性20例左右两侧同时出现海马的层面运用SPPSS17.0统计软件分析两侧海马面积、距离的差异。 结果:当Z>-16mm男、女性左右侧海马面积以左侧大于右侧面积为主,但差异无统计学意义,当Z≤-16mm男、女性以右侧大于左侧面积为主,差异也无统计学意义;男性及女性左右侧海马在横断面上最外点距正中矢状面的距离均是Z=-12mm达到最大距离,且左侧海马离正中矢状面的距离较右侧稍大,仍然无统计学意义;男、女性左右侧海马最内点在横断面均是Z=6mm时离正中矢状面的距离最近,随着Z值的减小距正中矢状面距离也逐渐增大,各层面主要以左侧距正中矢状面的距离大于右侧,无统计学意义。 结论:探讨双侧海马在连续横断面上面积及双侧海马内、外侧点距正中矢状面距离的变化规律及侧别差异,并进行统计分析,由此是否可以认为双侧海马存在对称性,有待于我们加大样本量进一步研究。 目的:重建海马-穹窿投射的三维可视化模型,为微创手术、介入放射、精神外科及解剖学教学提供可视化模型。 方法:在微型计算机上,3例正常成人(无神经、精神病史及家族史)颅脑冠状位2mm薄层MRI扫描数据以Dicom3.0格式直接导入3D-doctor软件,人工分割海马、穹窿、乳头体、侧脑室及大脑表面,分别以不同颜色标识,以复杂面重建方法对上述者同时进行三维重建。 结果:成功重建了海马-穹窿投射在整脑中的三维可视化模型,展现了海马-穹窿投射在活体脑中的形态、位置及毗邻关系。模型可任意方位旋转,便于从各个方向观察。 结论:应用活体MRI数据建立海马-穹窿投射的三维模型,可以从不同角度观察海马-穹窿投射三维形态、空间位置及其与周围重要结构的毗邻关系,并可以在模型上进行三维解剖学的测量,这在解剖学教学、立体定向精神外科、介入放射等方面具有重要应用价值。


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