基于薄層MRI的內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、腦功能成像技術、X-刀、γ-刀技術、微創(chuàng)神經外科技術以及分子生物學技術的發(fā)展和進步，功能神經外科立體定向技術、微創(chuàng)神經外科立體定向技術等需求越來越多，因此在大腦薄層MRI圖像上對腦實質區(qū)域的形態(tài)學、三維空間定位及三維可視化進行深入細致的研究，為腦內微小占位性病變進行精確的定位，準確的擬定術前手術方案、精確術中手術實施操作方案提供重要幫助。
　　首先提出內囊（internal capsule）這一名詞的

2、是 Burdach，它是白質板，位于尾狀核、豆狀核和背側丘腦之間。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）在尾狀核和豆狀核之間，向前外方向走形。后肢（又稱枕部）向后外方向走形，又分為豆狀核后部、豆丘部（豆狀核與背側丘腦之間）和豆狀核下部三部分。膝部位于前肢和后肢之間，即“V”字形的交角處。內囊是大腦皮層與大腦皮層下的上行、下行纖維經過的區(qū)域。累計內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，內囊區(qū)域的臨床意義也很重要。
　　內囊的研究無論是在國內還是國外，主要是關于其結構破壞及功能障礙，而且除了關于內囊基本結構外，還缺乏整體形態(tài)學研究。因此，對內囊在斷面上的形態(tài)進行詳細的描述，研究內囊在斷面上的非對稱性，構建內囊的三維立體定位數據集和三維可視化模型，對于微創(chuàng)神經外科學、醫(yī)學影像學等提供解剖學資料。
　　本研究是以大腦連合間徑線的中點作為原點、前連合與后連合的間徑作為 Y軸建立起笛卡爾三維坐

4、標系。通過對30例中國健康成人大腦內囊薄層MRI圖像的研究，找到內囊在橫斷面上的形態(tài)特征規(guī)律；建立關于內囊的外側邊緣及內側邊緣立體定位數據集，分析其在坐標系中的投影圖及回歸方程；分析內囊的非對稱性；重建內囊在大腦中的可視化模型。為功能神經外科立體定向、放射外科立體定向及微創(chuàng)神經外科和研究內囊的發(fā)育及其結構與功能的關系提供解剖學基礎。
　　第一部分：基于前后連合間徑定位體系的大腦內囊斷層影像解剖學
　　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，總結大腦內囊在水平切面上的形態(tài)學特征及位置變化規(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。在微型計算機上將掃描得到的數據以 Dicom3.0的格式導入eFilm2.1工作站。使用“3D-Cursor”技術來識別大腦內囊區(qū)域，觀測、統(tǒng)計其形態(tài)特征。
　　結果：識別出在三維薄層MRI圖像連續(xù)層面上的內囊，并且總結出內囊的形態(tài)及位

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

7、出內囊內外側邊緣的回歸方程。
　　方法：將30名健康的成年志愿者顱腦橫斷層MRI圖像數據以JPG格式導出并保存，然后再導入Photoshop軟件，圖像經過嚴格配準，使基于連合間徑的笛卡爾三維坐標系的原點、X軸、Y軸與軟件自身的坐標體系重合。分別測量并且記錄內囊內側邊緣及外側邊緣的坐標值X、Y值，Z值即為所在層面距離AC-PC平面的層數與層厚的乘積，所有采樣點的坐標值構成內囊在三維坐標系中的立體定位數據集；使用30名志愿者已經獲得的

8、數據，在SPSS軟件內完成橫、矢狀面和冠狀面的投影圖；采用SPSS17.0軟件得出內囊在各投影方向的回歸方程。
　　結果：構建出正常成年男性及女性內囊內外側邊緣在三維坐標系中的立體定位數據集；統(tǒng)計繪制了橫、矢狀面和冠狀面的投影圖；得出了內囊內外側邊緣在各投影平面上的回歸方程。
　　結論：內囊在基于連合間徑定位體系中的立體定位數據集的構建，橫、矢狀面和冠狀面的投影圖以及回歸方程的繪制分析，對于應用立體定向技術及功能神經外科學提

9、供解剖學基礎；對于揭示大腦深部區(qū)域的發(fā)生、發(fā)育等形態(tài)學規(guī)律同樣具有重要的意義。
　　第三部分：內囊的非對稱性研究
　　目的：觀測、分析內囊是否存在性別和側別的非對稱性。
　　方法：在微型計算機中使用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，選擇其中內囊出現(xiàn)的層面，將圖像導入Photoshop軟件中來測量，進而得出內囊區(qū)男、女性左右兩側距正中矢狀面的距離，經SPSS17.0軟件統(tǒng)

10、計得出男、女性左右兩側距離差異。
　　結果：統(tǒng)計了男、女性兩側內囊在水平面上的映射側別差異及性別差異。
　　結論：男、女性左右兩側內囊在水平面上的映射關系，是否可以表述為相同性別國人群體兩側內囊以正中矢狀面呈“鏡像對稱”，不同性別國人群體兩側內囊男性較女性大。
　　第四部分：大腦內囊的三維重建與可視化
　　目的：為內囊及鄰近周邊區(qū)域結構的立體定位、放射立體定向、微創(chuàng)神經外科立體定向以及解剖學教學等提供三維可視化模

11、型。
　　方法：在微型計算機上，正常成人5名（沒有神經、精神病史及家族史）大腦橫斷層2mm薄層MRI圖像掃描數據以Dicom3.0的格式導入3D-Doctor軟件，手動分割內囊、基底核區(qū)、側腦室、腦的表面等感興趣區(qū)，分別用不同的色彩標記，以復雜表面重建方法三維重建上述各個結構。
　　結果：成功重建了內囊、基底核區(qū)及側腦室在大腦中的三維可視化模型，可以任意方位對模型進行旋轉，從各個角度再現(xiàn)了內囊、基底核區(qū)及側腦室的三維模型、在