豚鼠颞骨三维重建的冰冻连续切片技术
12746590_透镜诱导豚鼠近视眼超微结构的观察_____
㊃论 著㊃[收稿日期]2015-09-08;[修回日期]2015-10-13[作者简介]张新(1978-),女,河北衡水人,河北医科大学第一医院主治医师,医学硕士,从事眼科疾病诊治研究㊂透镜诱导豚鼠近视眼超微结构的观察张 新1,王超英2(1.河北医科大学第一医院眼科,河北石家庄050031;2.中国人民解放军白求恩国际和平医院眼科,河北石家庄050082) [摘要] 目的观察豚鼠实验性近视眼组织超微结构的改变,探索近视发病机制㊂方法选用出生后2周龄的豚鼠39只,随机分为A ㊁B ㊁C3组,每组13只,选取任意一眼戴-10.00D S 凹透镜,分别于10㊁30㊁50d 后去除镜片,验光,测眼球长度,摘除眼球行光镜电镜检查㊂结果诱导后实验眼和对照眼均出现近视,眼轴增长,与诱导前比较差异有统计学意义(P <0.05);且随时间延长,眼屈光度㊁眼轴变化越严重(P <0.05)㊂实验眼眼屈光度低于对照眼,眼轴长于对照眼(P <0.05)㊂实验眼3组间巩膜厚度比较差异有统计学意义(P <0.05),C 组巩膜厚度较A 组薄(P <0.05)㊂C 组实验眼巩膜厚度较对照眼薄(P <0.05)㊂A 组巩膜胶原纤维排列稍紊乱㊂B 组巩膜胶原纤维排列稍紊乱㊁粗细不均㊁间隙变大㊂C 组巩膜胶原纤维排列紊乱㊁粗细不均㊁间隙变大,胶原纤维板层结构不清,局部纤维母细胞增生㊂C 组视网膜外核层细胞核变小㊁变圆,排列不均,视细胞层外节㊁内节排列紊乱㊂结论豚鼠可作为研究实验性近视的一种经济有效的哺乳类模型动物㊂实验性近视眼的巩膜㊁视网膜均发生了一系列的退行性改变㊂ [关键词] 近视;透镜;超微结构;豚鼠 d o i :10.3969/j.i s s n .1007-3205.2016.03.008 [中图分类号] R 778.11 [文献标志码] A [文章编号] 1007-3205(2016)03-0275-05O b s e r v a t i o no nu l t r a s t r u c t u r e o f l e n s -i n d u c e dm y o p i a i n g u i n e a p i gZ H A N G X i n 1,WA N GC h a o -y i n g2(1.D e p a r t m e n t o f O p h t h a l m o l o g y ,t h eF i r s tH o s p i t a l o f H e b e iM e d i c a lU n i v e r s i t y ,S h i j i a z h u a n g 050031,C h i n a ;2.D e p a r t m e n t o f O p h t h a l m o l o g y ,t h eB e t h u n e I n t e r n a t i o n a lP e a c eH o s p i t a l ,S h i j i a z h u a n g 050082,C h i n a )[A b s t r a c t ]O b je c t i v e T o s t u d y t h e u l t r a s t r u c t u r e c h a n g e s o fm y o p i a i n d u c e d b y l e n s -i n d u c e d m e t h o d a n d t oe x p l o r e i t s p a t h o l o g i c a lm e c h a n i s m.M e t h o d s T h i r t y -n i n e g u i n e a p i gsw i t ht w o w e e k s o l dw e r e r a n d o m l y d i v i d e d i n t o t h r e e g r o u p s :g r o u p A ,g r o u p Ba n d g r o u p C ,w i t h t h i r t e e n r a t s i ne a c h g r o u p .Ae y ew a s r a n d o m l y se l e c t e dt ow e a r -10.00D Sc o n c a v e l e n s ,w h i c h w a s r e m o v e d af t e r c u l t u r i ng f o r10d a y s ,30d a y sa n d50d a y s i n g r o u p A ,g r o u p Ba n d g r o u p C ,r e s p e c t i v e l y .T w o -w e e k -o l d g u i n e a p i g sw e r e l e n s -i n d u c e dm o n o c u l a r l y .A t d a y 10,d a y 30a n d d a y50,t h el e n s w e r er e m o v e dr e s p e c t i v e l y .A f t e r m e a s u r e m e n to fr e f e r a c t i o na n da x i a ll e n g t h ,e y e b a l l sw e r er e m o v e da n dt h ee y e sw e r eo b s e r v e db y l i g h ta n de l e c t r o n m i c r o s c o pe .R e s u l t s Af t e r t h ee x p e r i m e n t ,t h ee x p r e r i m e n t a le y e sa n dt h ec o n t r o le y e s w e r ei n d u c e d m y o p i a ,t h eg r o w t ho f th e e y e a xi s ,t h e d i f f e r e n c ew a s s t a t i s t i c a l l y s i gn i f i c a n t (P <0.05).A n dw i t h t h e t i m e p r o l o n g e d ,t h em o r e s e v e r e t h e e y e s ,t h em o r e s e r i o u s t h e a x i a l l e n gt h (P <0.05).T h e r e f r a c t i v e d e g r e e o f t h e e x p e r i m e n t a l e y ew a s l o w e r t h a n t h a t o f t h e c o n t r o l ,a n d t h e a x i a l l e n g t hw a s l o n ge r t h a n t h a t of t h e c o n t r o l e y e (P <0.05).T h e r ew e r e s ig n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g th e 3g r o u p si n t h e s c l e r a l t h i c k n e s s (P <0.05).T h e t h i c k n e s s o f g r o u p Cw a s t h i n n e r t h a n t h a t o f g r o u p A (P <0.05).C o m p a r e dw i t h t h e c o n t r o l e y e s ,t h e s c l e r a l t h i c k n e s s i n g r o u p Cw a s t h i n n e r t h a n t h a t i n c o n t r o l g r o u p (P <0.05).T h ec o l l a g e nf i b e r si nt h e g r o u p A w e r es l i g h t l y di s o r d e r e d .T h e ㊃572㊃第37卷第3期2016年3月河北医科大学学报J O U R N A L O F H E B E I M E D I C A L U N I V E R S I T YV o l .37 N o .3M a r . 2016 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.a r r a n g e m e n t o f c o l l a g e nf ib e r s i n g r o u p B w e r es l i g h t l y d i s o r d e r e d,t h ic k n e s sw a su n e v e n,a nd g a p sbe c a m el a r g e r.I n g r o u p C,t h ed i s o r d e ro fc o l l a g e nf i b e r sa n du n e v e nt h i c k n e s so ft h e c o l l ag e n f i b e r sw e r e i n c r e a s e d,a n d th e s t r u c t u r e o f c o l l a g e n fi b e r sw a s n o t c l e a r.I n g r o u p C,t h e o u t e r n u c l e a r l a y e ro f t h er e t i n ab e c a m es m a l l e ra n dr o u n d,a n da r r a n g e m e n tw a sd i s o r d e r e d.C o n c l u s i o n T h e g u i n e a p i g c a n b eu s e da sa ne f f e c t i v ea n de c o n o m i c a l m a n mm a l m o d e l i n e x p e r i m e n t a l m y o p i a s t u d y.T h e d e g e n e r a t i o n s w e r e o c c u r r e d i n s c l e r a a n d r e t i n a i n t h e e x p e r i m e n t a lm o d e l s.[K e y w o r d s] m y o p i a;l e n s e s;u l t r a s t r u c t u r e;g u i n e a p i g s近视的发病机制迄今尚未明了㊂近视眼动物模型为研究近视眼的发生原因和近视化过程提供了极有价值的途径㊂本实验用凹透镜诱导的方法制成豚鼠的近视模型,检测其屈光状态㊁眼轴长度,并观测其超微结构的改变,旨在为探讨近视进展的病理因素及进一步防治打下基础㊂报告如下㊂1材料与方法1.1实验动物及分组2周龄已脱离母乳喂养的小豚鼠39只,无眼部疾患,雌雄不限,由河北省实验动物中心提供,随机分为A(10d)㊁B(30d)㊁C(50 d)3组,每组13只㊂每只动物随机选择一眼为实验眼,另一眼为自身对照㊂幼豚鼠于室内标准化喂养,白天用自然光照射,每日光照与黑暗的周期比例为14ʒ10,室温控制在20ħ㊂1.2凹透镜片自行设计的P MMA镜片,部分参数如下:镜片直径13.5mm,光学直径10.5mm,基弧为9.61,屈光度均为-10.00D S[1]㊂1.3方法将豚鼠标记编号,双眼结膜囊滴1%托吡卡胺滴眼液3次,每次间隔10m i n,带状光检影验光;股部肌内注射盐酸氯胺酮(50m g/k g)致全身麻醉,用A超测量双眼球眼轴长度㊂测量以手动模式连续测量10次,计算平均值,精确到0.01mm㊂随机选择一眼为实验眼,另一眼为自身对照,在全身麻醉状态下,无菌操作,将镜片固定于豚鼠眼前(镜片缝合至内㊁外眦皮肤)㊂实验期间注意随时清洁镜片,尽量减少镜片不洁造成的形觉剥夺效应㊂将上述豚鼠于室内标准化喂养,10㊁30㊁50d后摘除实验镜片,按前述方法再次行双眼睫状肌麻痹检影验光和A超测量眼轴[2]㊂处死豚鼠,每组取2只豚鼠眼球放入4%戊二醛溶液中固定㊂其余眼球行光镜观察㊂1.4光镜观察标本置于眼球固定液中48h后,经各级酒精脱水,石蜡浸透包埋切片,H E染色,光镜观察眼球壁的各层组织结构及测量巩膜厚度㊂1.5电镜观察取眼球后极部眼球壁切成>1mm 大小组织块4%戊二醛溶液中固定,1%锇酸后固定,各级酒精及丙酮脱水,浸透包埋,固化,超薄切片,醋酸铀㊁柠檬酸铅双重染色,透射电镜观察㊂1.6盲法处理检影验光及所有测量均由另一位专业人员操作,操作人员不知被检眼是实验眼还是对照眼㊂1.7统计学方法应用S P S S19.0统计学软件分析数据㊂计量资料比较分别采用t检验㊁配对t检验㊁F检验和q检验㊂P<0.05为差异有统计学意义㊂2结果2.1豚鼠实验性近视的诱导结果诱导前3组实验眼和对照眼屈光度㊁眼轴长度比较差异均无统计学意义(P>0.05);诱导后实验眼和对照眼均出现近视,眼轴增长,与诱导前比较差异有统计学意义(P<0.05);且随时间延长,眼屈光度㊁眼轴变化越严重,3组间差异均有统计学意义(P<0.05)㊂实验眼屈光度低于对照眼,眼轴长于对照眼,差异均有统计学意义(P<0.05)㊂见表1㊂表1豚鼠凹透镜诱导前后双眼屈光度及眼轴长度变化T a b l e1R e f r a c t i o na n da x i a l o f g u i n e a p i g e y e s b e f o r ea n da f t e rm o n o c u l a r l y L e n s-i n d u c i n g(n=13,x-ʃs)组别实验眼屈光度(D)诱导前诱导后对照眼屈光度(D)诱导前诱导后A组+3.54ʃ1.11-1.94ʃ0.81*ʀ+3.96ʃ1.69+2.87ʃ0.83* B组+3.33ʃ0.87-3.78ʃ1.04*#ʀ+3.17ʃ0.98+1.58ʃ0.82*# C组+2.58ʃ0.73-6.38ʃ0.59*#әʀ+2.90ʃ0.78+1.27ʃ1.44*#F 3.17593.051 3.19811.495P0.0620.0000.0610.001组别实验眼眼轴长度(mm)诱导前诱导后对照眼眼轴长度(mm)诱导前诱导后A组7.71ʃ0.138.24ʃ0.17*ʀ7.72ʃ0.177.98ʃ0.30* B组7.54ʃ0.358.41ʃ0.38*ʀ7.58ʃ0.268.02ʃ0.21* C组7.47ʃ0.239.49ʃ0.81*#әʀ7.44ʃ0.298.45ʃ0.29*#әF 3.03521.613 3.00412.136P0.0700.0000.0710.001*P<0.05与诱导前比较(配对t检验) #P<0.05与A组比较әP<0.05与B组比较(q检验)ʀP<0.05与对照眼比较(t检验)㊃672㊃河北医科大学学报第37卷第3期Copyright©博看网. All Rights Reserved.2.2 巩膜厚度比较 对照眼3组间巩膜厚度比较差异无统计学意义(P >0.05),实验眼3组间巩膜厚度比较差异有统计学意义(P <0.05),C 组巩膜厚度较A 组薄,差异有统计学意义(P <0.05)㊂A 组和B 组实验眼与对照眼巩膜厚度比较差异无统计学意义(P >0.05),C 组实验眼巩膜厚度较对照眼薄,差异有统计学意义(P <0.05)㊂见表2㊂表2 3组实验眼与对照眼巩膜厚度比较T a b l e 2 C o m pa r i s o no f t h i c k n e s s o f s c l e r a l i n i n d u c e d e y e a n d c o n t r o l e y e t h r e e g r o u ps (n =13,x -ʃs ,mm )组别巩膜厚度实验眼对照眼tPA 0.35ʃ0.030.35ʃ0.020.0001.000B 0.34ʃ0.030.36ʃ0.031.7000.102C0.32ʃ0.03*0.37ʃ0.025.0000.000F 3.3702.294P0.0460.115*P <0.05与A 组比较(q 检验)2.3 光镜观察结果 巩膜:A 组(10d)除巩膜胶原纤维排列稍紊乱外,未见其他表现(图1);B 组(30d)巩膜胶原纤维排列稍紊乱㊁粗细不均㊁间隙变大(图2);C 组(50d )巩膜变化较明显,可见巩膜胶原纤维排列紊乱㊁粗细不均㊁间隙变大,可见胶原纤维板层结构不清,局部可见纤维母细胞增生(图3)㊂脉络膜:未发现明显变化㊂视网膜:A 组(10d )㊁B组(30d )均未见明显变化;C 组(50d )视网膜外核层细胞核变小㊁变圆,排列不均,视细胞层外节㊁内节排列紊乱(图4)㊂2.4 电镜观察结果 巩膜:A 组(10d)巩膜胶原纤维排列稍紊乱(图5);B 组(30d )胶原纤维排列中度紊乱,粗细不均(图6);C 组(50d )胶原纤维排列重度紊乱,粗细不均,间隙变大㊂粗面内质网扩张(图7)㊂视网膜:与对照眼比较,A 组(10d )组视网膜色素上皮细胞(r e t i n a l p i g m e n t e p i t h e l i u m ,R P E )绒毛样突起减少,排列紊乱(图8);B 组(30d)视网膜R P E 绒毛样突起稀疏变短,排列紊乱,视细胞外节盘膜间隙大小不一(图9);C 组(50d )视网膜R P E长突起消失融合,部分盘膜连续性中断㊁破坏(图10)㊂图1 A 组豚鼠视网膜㊁脉络膜㊁巩膜(H E ˑ200)F i g u r e 1 R e t i n a ,c h o r o i d s a n d s c l e r a o f g u i e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p A (H E ˑ200)图2 B 组豚鼠视网膜㊁脉络膜㊁巩膜(H E ˑ200)F i g u r e 2 R e t i n a ,c h o r o i d s a n d s c l e r a o f g u i e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p B (H E ˑ200)图3 C 组豚鼠视网膜㊁脉络膜㊁巩膜(H E ˑ200)㊃772㊃河北医科大学学报 第37卷 第3期Copyright ©博看网. All Rights Reserved.F i g u r e3R e t i n a,c h o r o i d s a n d s c l e r a o f g u i e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p C(H Eˑ200)图4C组豚鼠视网膜(H Eˑ200)F i g u r e4R e t i n a o f g u i e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p C(H Eˑ400)图5A组豚鼠巩膜胶原纤维电镜下结果(ˑ20000)F i g u r e5C o l l a g e n f i b e r s o f g u i n e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p AT E M(ˑ20000)图6B组豚鼠巩膜胶原纤维电镜下结果(ˑ20000)F i g u r e6C o l l a g e n f i b e r s o f g u i n e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p BT E M(ˑ20000)图7C组豚鼠巩膜胶原纤维电镜下结果(ˑ20000)F i g u r e7C o l l a g e n f i b e r s o f g u i n e a p i g m y o p i c e y e i n g r o u p CT E M(ˑ20000)图8A组豚鼠视网膜色素上皮微绒毛和盘膜电镜结果(ˑ20000)F i g u r e8B r u s h-l i k e o fR P Ec e l l a n dm e m b r a n e d i s ko fm y o p i c e y e i n g r o u p AT E M(ˑ20000)图9B组豚鼠视网膜色素上皮微绒毛和盘膜电镜结果(ˑ20000)F i g u r e9B r u s h-l i k e o fR P Ec e l l a n dm e m b r a n e d i s ko fm y o p i c e y e i n g r o u p BT E M(ˑ20000)图10C组豚鼠视网膜色素上皮微绒毛和盘膜电镜结果(ˑ20000)F i g u r e10B r u s h-l i k e o fR P Ec e l l a n dm e m b r a n e d i s ko fm y o p i c e y e i n g r o u p CT E M(ˑ20000)3讨论近视眼动物模型为研究近视眼的发生原因和近视化过程提供了极有价值的途径㊂有学者认为,形觉剥夺性近视和离焦性近视的病理变化并没有明显不同[3],但大多数学者认为离焦诱导性近视更接近人类青少年近视的发生,主要是光感受器接受离焦光线的信号刺激后,启动局部视网膜生长调节通路,通过视网膜㊁脉络膜级联放大效应最终引起靶组织巩膜的改变和眼轴的延长,近视得以发生发展[4]㊂本研究以幼豚鼠(2周龄)为实验对象,采用凹透镜诱导的方法,分别在10㊁30㊁50d内均诱导出了近视,成功建立了实验性近视的动物模型㊂说明此期豚鼠眼对透镜去焦是敏感的㊂诱导后对照眼亦出现远视度数降低㊁眼轴的延长,与诱导前比较差异有统计学意义(P<0.05);3组间差异均有统计学意义(P<0.05)㊂幼年豚鼠的眼轴均处于远视状态,眼轴的发育是一个由远视状态向近视发展的过程,在没有外界因素的干扰下,眼轴也会随年龄增长而增长,与人眼的发育状态相一致㊂豚鼠性情温顺,具有生长发育期较短㊁方便饲养㊁易于检查等特点㊂豚鼠眼解剖结构㊁生理功能与人眼相似,且史剑波等[5]通过计算机图像分析系统对正常豚鼠视网膜结构进行的定量分析表明豚鼠具有较好的视力㊂因此,豚鼠可作为透镜诱导性近视研究的一种经济有效的模型哺乳动物㊂3.1巩膜组织学改变及超微结构改变实验性近视眼的突出表现就是眼轴延长,本研究用凹透镜诱导10㊁30㊁50d后,实验眼出现眼轴增长,与诱导前比较差异有统计学意义(P<0.05);且随时间延长,眼轴越长,3组间差异均有统计学意义(P<0.05)㊂近视性眼底病变与眼轴过度延长关系密切,已被众多学者所证实[6]㊂这种眼轴的延长是巩膜重新塑形的结果,伴有巩膜的病理学改变㊂关国华等[7]证实,近视眼巩膜硬度E值明显下降,巩膜的弹性模量㊁最大载荷及最大应力均明显下降,最大应变力增高㊂有研究显示,在哺乳动物实验性近视眼中,巩膜成纤维细胞生长抑制,有丝分裂活性降低,胶原纤维合成代谢减少㊁分解代谢增加,这些改变最终引起胶原纤维直径变小,巩膜进行性变薄,导致眼轴延长及近视形成[8]㊂豚鼠等哺乳动物的巩膜主要由胶原纤维㊁成纤维细胞和细胞外基质构成㊂豚鼠形成近视眼时,后极部巩膜胶原优先受影响,由于后极部巩膜胶原减少,减弱了巩膜的抵抗力,使眼轴易于延展,从而发生近视㊂透镜诱导可以通过局部视网膜机制来调控邻近巩膜生长,视觉信号通过某些途径转变为调控巩膜重塑的信号,巩膜重塑不会导致巩膜组织的净增长,但改变了巩膜组织的机械特性,降低了巩膜对正常眼压的抵抗力,引起眼球扩张和近视屈光度增加,从而导致眼轴延长,产生轴性近视[9]㊂本研究光电镜发现豚鼠实验眼的巩膜胶原纤维排列紊乱㊁粗细不均,纤维间隙变大,可见胶原纤维走向不一㊁板层结构不清,局部可见纤维母细胞增生,这种变化以C组最为明显㊂巩膜的病理改变与生物力学特性改变相关㊂本研究通过生物测量巩膜厚度发现C组实验眼巩膜厚度较对照眼薄(P< 0.05);实验眼3组间巩膜厚度比较差异有统计学意义(P<0.05),C组巩膜厚度较A组薄,差异有统计学意义(P<0.05);C组实验眼巩膜纤维细胞内出现了粗面内质网的扩张㊂粗面内质网扩张是细胞变性基本特点之一㊂随着诱导时间的延长,巩膜变薄,胶原纤维断裂,纤维细胞出现变性㊁水肿,出现纤维㊃872㊃河北医科大学学报第37卷第3期Copyright©博看网. All Rights Reserved.母细胞活化㊁分裂㊁增生,成为纤维细胞以修复局部变性的胶原纤维㊂陈博宇等[2]研究表明,巩膜成纤维细胞在转化生长因子β2的影响下,表现为细胞核外形不规则,胞质水肿,胞浆内线粒体较多而小,部分线粒体水肿,粗面内质网扩张,内质网及核糖体等细胞器均减少,细胞界膜不清,部分界膜消失㊂丁雯芝等[10]研究发现,豚鼠形觉剥夺超高度近视眼的视网膜㊁脉络膜和巩膜厚度较对照组明显变薄,结构也发生紊乱㊂形觉剥夺超高度近视眼巩膜结构疏松,胶原纤维部分分离断裂,细胞外基质增多,脉络膜血管层松散稀疏不规则,毛细血管密度减低,眼轴增长和近视产生与巩膜的主动重塑和被动延伸以及脉络膜萎缩血流量减少密切相关㊂近视眼巩膜的硬度下降,应变力增大,巩膜在眼内压的作用下被动扩张,从而引起眼轴不断延长[11]㊂实验性近视眼的巩膜弹性差,易变性,具有较低的承载能力[12]㊂总之,胶原纤维的退行性改变减弱了其抗牵拉的特性,其最终的结果是导致不可逆的眼轴的延长㊂3.2视网膜的组织学改变及超微结构正常视网膜色素上皮顶端的细长突起似微绒毛,它们以薄片状套进视锥㊁视杆细胞外段的远端㊂眼轴的延长还可能导致脉络膜的血管拉伸㊁退行性改变㊁血-视网膜屏障㊁视网膜-脉络膜屏障功能破坏,从而导致脉络膜㊁视网膜的变性和萎缩,在光镜下可见后极部视网膜厚度明显变薄,这可能是近视眼眼底病变的形成及其并发症产生的病理基础[13]㊂本研究通过光电镜观察发现,对照眼视网膜R P E伸出长绒毛样突起,整齐密集,这些突起在视细胞外段伸展,并部分包裹着外段;而实验眼视网膜外核层细胞核变小㊁变圆,排列不均,视网膜R P E向内伸出的微绒毛减少㊁断裂,甚至融合消失,视细胞层排列紊乱,膜盘间隙大小不一,部分盘膜连续性中断㊁破坏㊂正常视细胞的代谢是靠内㊁外节连接处的盘膜不断生成和视细胞顶端旧的盘膜不断脱落成碎片,并被视网膜R P E不断吞噬完成的㊂配戴负镜引起视网膜上模糊成像,使视网膜细胞活动异常,影响视细胞外节盘膜的脱落和(或)R P E吞噬功能,从而改变了视细胞的代谢水平,引起视网膜的一系列病理改变,文丹等[14]研究发现,视网膜盘膜有不同程度的水肿和脱落,线粒体肿胀㊁变形及空泡样改变,染色体边聚等细胞凋亡特征,其认为异常光信号是近视形成的外界因素,它投射至视网膜后可能通过光传导信使环鸟苷酸传递视觉信号,并通过一定的视网膜传导通路传至巩膜效应器以调控眼球生长,参与近视形成㊂随着眼轴长度增加,视网膜厚度变薄[15]㊂在近视诱导过程中,视网膜出现的一系列病理改变,影响了视网膜的正常功能活动,最终作用于巩膜,引起眼轴延长㊂眼球的生长发育是一个错综复杂的过程,可能受多种因素的调控,视网膜视觉信息如何转变为调节巩膜生长信号,是近视眼研究的关键问题,还需进一步探讨㊂[参考文献][1]陈博宇,王超英,安慧琴,等.豚鼠早期实验性近视眼R P E细胞的培养及生长周期的变化[J].眼科新进展,2011,31(2): 108-112.[2]陈博宇,王超英,马景学,等.T G F-β2对豚鼠实验性近视眼后极部巩膜成纤维细胞的增殖和超微结构的影响[J].临床误诊误治,2011,24(9):1-4.[3] X i a oH,F a nZ Y,T i a nX D,e t a l.C o m p a r i s o n o f f o r m-d e p r i v e dm y o p i a a n d l e n s-i n d u c e d m y o p i ai n g u i n e a p i g s[J].I n tJO p h t h a l m o l,2014,7(2):245-250.[4]赵宏伟,梁静南,罗玲,等.离焦诱导豚鼠近视眼视网膜超微结构及凋亡研究[J].国际眼科杂志,2014,14(11):1946-1949.[5]史剑波,徐锦堂,夏潮涌,等.豚鼠视网膜正常结构的定量研究[J].眼科研究,1999,17(2):98-100.[6]屠颖,魏文斌,周丹,等.病理性近视眼的黄斑形态和功能变化特征[J].中华眼科杂志,2008,44(9):794-799. [7]关国华,黄仲委,余杨桂,等.病理性近视之巩膜硬度及其在发病因素中之作用[J].广州中医药大学学报,1997,14(1):29-32.[8] M c B r i e nN A,L a w l o r P,G e n t l eA.S c l e r a l r e m o d e l i n g d u r i n gt h ed e v e l o p m e n t o f a n d r e c o v e r y f r o ma x i a lm y o p i a i n t h e t r e es h r e w[J].I n v e s tO p h t h a l m o lV i sS c i,2000,41(12):3713-3719.[9]周凌霄,王理论,张林.形觉剥夺性近视豚鼠视网膜形学观察及T G F-β2表达[J].国际眼科杂志,2014,14(11):1950-1952.[10]丁雯芝,张婷,贾丽丽,等.豚鼠形觉剥夺超高度近视模型的形态学研究[J].临床眼科杂志,2014,22(4):359-363. [11]李从心,张阳阳,李韵秋,等.视网膜黄斑区神经节细胞复合体厚度与眼轴长度的相关性研究[J].临床眼科杂志,2015,23(2):97-101.[12]张新,王超英,李涛,等.实验性近视眼巩膜病理学与生物力学特性的改变[J].眼科新进展,2012,32(11):1017-1020. [13]吕鲁萍,李兵.高度近视眼黄斑区视网膜厚度的相关因素分析[J].国际眼科杂志,2014,14(5):863-865.[14]文丹,刘双珍,毛俊峰,等.近视豚鼠视网膜超微结构改变及环磷酸鸟苷的表达[J].中南大学学报:医学版,2011,36(3): 249-253.[15] O o t oS,H a n g a iM,Y o s h i m u r aN.E f f e c t so f s e xa n da g eo nt h e n o r m a l r e t i n a l a n d c h o r o i d a l s t r u c t u r e s o n o p t i c a lc o h e r e n c e t o m o g r a p h y[J].C u r rE y eR e s,2015,40(2):213-225.(本文编辑:赵丽洁)㊃972㊃张新等透镜诱导豚鼠近视眼超微结构的观察Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
基于人体切片的颞骨三维重构方法探讨
本研究所用图片为彩色图像，而且所建组织结构 繁多复杂，一般自动的轮辞提取方法都不实用。我们 通过上一“步对闰像的增强处理．增强了不问目标区域 之问颜色的差异，然后采用套索这种半自动的交互力 式进行轮廓的提取，提取的效率和准确性都比较高。 人体骨组织之间是紧密结合而又有接缝的，在轮 廓提取时需要以各个组织之间公共轮廓线米体现这。 特性。下面以颥骨和颧骨为倒进行介绍。假设颧骨轮 廓线已确定，要求颞骨轮廓线与颧骨轮廓线紧密相连，
度较高。
１．提取出颥骨的轮廓，颧突部分越过颞突：如
图２所示。
２．选中颧骨区域，在颞骨轮廓线圈层上删除选
择的区域中的部分；这样就使得颧突与颞宠紧密结台，
体现了骨组织之间的紧密结台性。如图３所示。
２．２图像预处理
切片图像上各个组织器官错综复杂，区域之闯不
容易辨识。我们通过对图像亮度、对比度和色阶闽值 韵调整，使不同组织区域之间的分界变得更加清晰， 更加有利于轮廓的分割。增强前后效果对比如图ｌ所
４李安空，刘谦，燕群等。“虚拟中国人男ｔ￡号”新精度肾黔
系统的ｊ维建模。中国临臁解剖学杂志，２０ｃＪ６驯３）２味抖
５柴慧臻，杜光佛，罗述谦，中围第ｌ倒数事化女虚拟凡的三维 ３）瓤野外观：Ａ：颧究Ｂ：关节结节ｃ蓑节篱 Ｄ：外耳门Ｅ。鼓扳Ｆ：茎突Ｇ：乳定Ｈ．鼓乳裂 作者简介－朱文弄，女，１９８２年生，硕ｔ研究生主蛰研究乃 向为图像与计算机视觉；｝钰，男．１９６３年生，母，ｔ生导师， 主要研究方向曲虚拟现实与仿真技术。 重建【Ｊ１．中围医学影像技术，２（）。３，ｌ斜３）３８７ｖ３８９
Ｂｍ“ｌ：ｚｈｕｗｅｎｘｌｕ－Ⅻｌ＠Ｊ６３㈣
ｙｗ”ｇｑｄｕ＠ｙａ｝１００一ｃｎ
岫）颖骨内观 Ａ己状淘Ｂ：乳突ｆＬ ｃ：内耳门Ｄ。：哭神缝压迹Ｅ＝差崔盖
颅脑横断层标本及CT解剖
视神经
颞肌
眼神经
颞骨岩部 乙状窦 第四脑室
小脑扁桃体 头后小直肌 头半棘肌
额窦
眶脂体 海绵窦
枕颞内侧回 桥池及基底动脉
鼓室
听神经 头夹肌 脑桥 小脑半球 蚓垂
经视交叉层面
主要显示鞍上池、鞍背、视交叉、颈内动脉、小脑 幕等。鞍背居断面中央，其前方有漏斗和视交叉。 视交叉外侧为颈内动脉，它发出大脑前动脉和大脑 中动脉，，并经后交通动脉与基底动脉发出的大脑 后动脉吻合形成Willis环。鞍上池环绕在上述结构周 围。侧脑室下角出现并伸向颞极，其顶壁有杏仁体， 对癫痫和一形容词生疾病的手术治疗时，需了解杏 仁体的位置。颅前窝内仅见额叶底面的直回和眶回。 两侧眶上部结构出现。
2、“V” 形及“Y”形：在窦汇上方的层面，幕切 迹的边缘可 显示“V”字形，若大脑镰出现则“V”字形变成“ Y”形。3、 “八”字形：在窦汇以下层面，切迹缘呈“八”字。
4、“M”形：窦汇的层面则天幕缘呈“M”形。
五、脑干的三部分区别：
1、中脑：断层面出现四叠体是中脑的标志，同时可见大脑 脚、结合臂。
2、颞叶：经外侧裂的垂直部及水平部与额叶分开，
顶枕裂与枕前切迹(枕极前4cm)的连线为颞叶与枕 叶分界。
3、顶叶：经中央沟与前方的额叶分开，下方与 颞叶
的分界线为外侧裂与枕叶的分界线为顶枕沟。
4、枕叶：经顶枕沟与顶叶分开，与颞叶分界为顶枕
裂与枕前切迹的连线。
5、岛叶：隐藏于外侧裂的深部，四周有环形沟，表
commissure ,AC）后缘与后连合posterior commissure,PC）前 缘中点的连线，又称AC-PC线。用于人脑立体位断层解剖研究与脑立体定向手术。
红色线：代表 “CML”或“OML”
冰冻切片详细说明解读
冰冻切⽚详细说明解读冰冻切⽚详细说明切⽚技术最早期是从冰冻切⽚开始，后来逐步有了发展和更新，冰冻切⽚弥补了⽯蜡切⽚和⽕棉胶切⽚之不⾜，⽯蜡切⽚和⽕棉胶切⽚需时太久，且在制⽚中要使⽤许多化学试剂，⽯蜡切⽚还需要加温过程，因⽽某些重要的不稳定的组织成分如脂类、酶以及抗体等，可能被溶解和破坏。
冰冻切⽚过程较简单，⽆须经过上述步骤，组织中的⽔分起着包埋剂的作⽤，组织经固定或不固定即可进⾏冰冻切⽚，切⽚厚度⼀般可在6-8微⽶，组织没有收缩，易保持⽣活时原有状态，是保存脂肪组织，许多神经组织特殊染⾊⽅法和组织化学⽅法，特别是酶的活性⼗分理想的切⽚⽅法，对于外科临床诊断和现代免疫荧光诊断，冰冻切⽚也很重要。
其缺点是组织过⼤不易冰冻，连续切⽚困难。
5微⽶以下切⽚不易成功。
但是随着现在冰冻包埋液的不断改进，已经能切出少于3微⽶的切⽚⼀、直接冰冻切⽚法冰冻切⽚多⽤于新鲜组织、甲醛固定组织和冰箱冷藏组织等。
组织块不经任何包埋剂⽽直接放在制冷台上冷却后再进⾏切⽚。
1．恒冷箱切⽚就是将组织在恒冷箱的切⽚机切⽚。
⽬前恒冷箱切⽚机的品种较多。
此种切⽚适⽤于科研和教学上的连续切⽚。
要求预先开动电源（预冷准备），配多种固定组织台，以便更换组织。
2．甲醇制冷器制冷箱为附有带导管的制冷台和制冷⼑的甲醇循环装制，其冷却速度⽐较快，属于开放式，作⼀般常规冰冻切⽚⽤。
3．⼆氧化碳冰冻法将组织⽤蒸馏⽔洗后，放在冰冻切⽚机的冷冻台上，加蒸馏⽔少许。
打开冷冻台的⼆氧化碳开关，⼆氧化碳⽓体喷出，待组织出现冷霜时，将⼆氧化碳关闭，即可切⽚。
若组织冷冻过硬则切⽚易碎；组织冷冻硬度不⾜，则切⽚呈粥糜状，需⽤间歇⽅法继续冷却。
硬度⼀般在刚开始解冻时最合适，应迅速切⽚。
4．半导体致冷冰冻切⽚法将组织置半导体致冷台上，滴加少许蒸馏⽔，调好切⽚机的厚度。
先接通热器的循环流⽔，然后接通电源，电源的正负极切勿接反，⽤整流电源控制温度。
⼆、明胶冰冻切⽚法明胶包埋法⼀般多⽤于冰冻切⽚易破碎的组织，特别是某些有树枝状突起的组织，当其切⽚后投⼊⽔中时，常常引起分散，甚⾄发⽣丢失，某些间隙较多的组织，有时会因发⽣散乱⽽失去相互间的联系，可形成移位现象。
CT三维重建技术临床应用教程文件
冠状动脉变异CTA 显示
右冠状动脉缺失
冠心病CTA表现
前降支硬斑形成并血管狭窄
冠心病CTA表现
右冠多发钙斑
冠心病CTA表现
前降支硬斑、钙斑形成并血管狭窄
冠心病CTA表现
前降支支架术后评估
冠心病CTA表现
搭桥术后桥血管显示
冠状动脉瘤CTA
第二对角支动脉瘤
冠状动脉动静脉瘘CTA表现
常用的三维技术2
曲面重建 （curve planar reconstruction , CPR） 是MPR的一种特殊方式，在容积数据的基础上， 沿感兴趣区划一条曲线，将扭曲的组织显示在同 一平面上，较好的显示其全景。适用于展示人体 曲面结构的器官，常用于额面骨、输尿管、血管、 肋骨、腰椎等。
常用的三维技术3
常用的三维技术4
表面遮盖显示（shaded surface display , SSD） 通过计算被观察物表面所有相关像素的最高和最 低CT值，保留所选CT阈值范围内像素的影像，将 超出限定的CT阈值的像素透明处理后重组成二维 图像。立体感强，能直观的显示骨骼和大血管的 全景，有利于病变的定位、测量。
先天变异的CTA表现
迷走右锁骨下动脉
先天变异的CTA表现
左侧椎动脉开口变异—起自左颈外动脉
先天变异的CTA表现
双侧椎动脉未汇合
先天变异的CTA表现
左侧椎动脉开口变异—起自左颈外动脉
先天变异的CTA表现
左侧椎动脉先天缺失
头颈部动脉粥样硬化
左侧颈内动脉钙斑
头颈部动脉粥样硬化
双侧颈内动脉硬斑、钙斑并局部血管狭窄
多层面容积重建（Multi Planar Volume Reconstructionm , MPVR）是将不同角度或某一平面选 取的原始数据，采用最大密度（MIP）或最小密度 （Min-IP）投影法进行运算得出图像。MIP是取每一线 束的最大密度进行投影，常用于密度较高的组织结构， 如注射造影剂的血管、明显强化的组织、骨骼等。 Min-IP是取每一线束的最小密度进行投影，常用于观 察气道、肺、含气空腔等。
断层解剖学
锯、带锯 切割机、冼床
固定
冷冻
-20Co冰箱 1周左右
切割 保存
10％formalin 3月以上
水冲、整复 照相、封存
(二)火棉胶切片技术
Collodion microtmy
固定 脱水 包埋
水洗
浸胶
切片
特点：1.片薄：10μm以上 2.组织收缩少，原有结构保持好 3.耗时长
(三)生物塑化技术
1．原理
2002年5月由第三军医大学 数字化 可视人体研究课题组创办了“中国 数字化可视人体”国际互联网站
或
张绍祥,等.中国数字化可视人体图谱 科学出版社 2004.3
“虚拟人I号”私密档案 年龄：28岁 身高：1.66m 体重：58cm 民族：汉 祖籍：湖南 前世死亡时间：2002年4月 今生出生时间：2003年6月
头
为了便于学习和掌握， 颈 将全身分为头、颈、 胸 胸、腹、盆、四肢六部分。 腹 上肢 盆
下肢Байду номын сангаас
分界：
头部 颈部 甲状软骨上缘 颈静脉切迹
头 颈 胸 腹 盆
胸部
剑胸连线 腹部 骼嵴最高点 盆部
三、断面：
断面是指断层标本的 表面，亦称剖面或切面 1.横断面（水平断面） 2.矢状断面 3.冠状断面 4.斜断面
“虚拟人I号”外貌特征： 红、蓝色的血管 银白色的神经 黄色的输尿管 虚拟人“妹妹”(初定) 年龄：19岁 性别：女 身高：1．57m
虚 拟 中 国 人 女 性 1 号
虚拟中国人女性1号
脊 柱 的 三 维 和 仿 真
血管内腔的仿真漫游
(北京天坛医院)
臂丛神经三维图像旋转
（陈中伟,计算所）
断层解剖学的研究方法
耳蜗三维建模及其应用研究进展
描绘 ， 再应用数字转换器将不 同的数字信 号传入计算机 ， 时费 费
工 。２ Ｏ世纪 ９ Ｏ年代数码 相机 、 扫描仪 的引入 ， 图像信息可 直 使 接导入计算机处理 ， 提高 了效率 。切片的厚度参数及相邻切片的 间距 被输入计算机后 ， 便可 在不 同软件 的指令下完成 三维重建 ，
献 出版 社 ，０ ３ １０ －０ ８ ２ ０ ：０ ６１０ ．
［ ］ 张彦 宁， ３ 黄受方 ， ｕ ｎ ． Ｈ ａ ｇＳＦ 卵巢 幼介型粒层 细胞瘤 的临床病 理
分析 ［］ 中华病理学杂志 ，０ ０ ３ （０ ：６ —６ ． Ｊ． ２ １ ，９ １ ） ６ １６ ５
ｒ４］ Ｇ ｒｓ ｏＭ ， ａｃｒ Ｂ， ａａｃｎ ， ｔａ ｏ ａｏ ｌｓ ｍａ ａ ｎ ｏｏｉ ｔ Ｐｎ ｅａ Ｓ ｒｎｏ ｅＳ ｅ Ｌ Ｇ ｎｄｂａｔ ： ｎｕ － ｏ
并将 重建 的图像 以不同明暗、 光照效果 、 透明化 、 隐藏及任意角度
在高分辨率 的彩色监示器上显示 出来 ， 进行对重建结构的三维形 态观察、 测量和不同结构 的空间毗邻关 系的了解 ， 为医学基础 与 临床工作 提供更有力的依据。 １ ２ 耳蜗建模的 国内外应 用 ． １ ２ １ 耳蜗形态结构 的观测及可视化 ．． 在三维重建的耳蜗完成
后 ， 以通过程序设计在计算机 上对其三维结 构进行快 速 、 确 可 精
的几何计算测量 ， 尤其是可 以测量出许 多二维 图像难 以测量的数 据， 如测量从圆窗龛边缘 （ 或圆窗膜 ） 到镫 骨头的最短距 离 、 圆窗 到底转鼓 阶最下部 的距离、 蜗底 中心点距 蜗轴的最短 点线距离 、 底转蜗管 中心线长度 、 二窗 面积和耳蜗体 积及二窗 面面夹角等 。 从而为临床应用提供更丰富、 更有价值 的形态学依据 。
断层影像解剖学
断层影像解剖学断层影像解剖学（human sectional anatomy）是用断层方法研究和表达人体正常形态结构及其基本功能的科学。
与系统解剖学和局部解剖学相比，断层影像解剖学有以下特点：①能在保持机体结构于原位的状态下，准确地显示其断面形态变化及位置关系；②可通过追踪连续断层或借助计算机进行结构的三维重建和定量分析；③密切结合影像诊断学和介入放射学，是断层影像技术对疾病作出诊断并进行介入性治疗的形态学基础。
发展历史断层解剖作为一种研究方法早在16世纪初就被用于人体解剖的研究。
当时，意大利画家Leonardo da Vinci（达·芬奇）绘制了男、女躯干部的正中矢状断面图；现代解剖学的奠基人Vesalé研究了脑的横断层解剖。
17世纪，一些学者分别展示了脑、眼和生殖器等的断面。
18世纪，Haller、S.Soemmering和Vicq d’Azgr绘制了脑的各种断面图；Camper镌印了盆部的纵断面图；Scarpa则用盆部的断面来表达取石手术途径。
16～18世纪，阻碍断层解剖发展的重要原因是缺乏使尸体变硬以维持结构于原位的方法。
从19世纪至20世纪上半叶，是人体断层解剖学发展的重要时期，一是完善了断层解剖方法，再一个是出版了许多具有重要价值的人体断层解剖学图谱。
实用文档荷兰解剖学家Riemer(1818)率先使用冰冻法制备断层标本并出版了图谱。
Gerota(1895)将5%的福尔马林溶液灌注尸体再冰冻切片，从而完善了冰冻切片法。
目前，仍沿用这个原则制备人体断层标本。
Huschke(1844)利用18个月的女孩尸体发表了10幅颈、胸、腹、盆的横断面图，这些精美而有用的断面令他兴奋不已。
伟大的俄国解剖学家和外科医生Pirogoff于1852年至1859年间以天然冰冻法制备断层标本，出版了具有里程碑意义的断层解剖学著作。
这部巨著包括五卷：一卷八开本的描述资料共796页和四卷包括213幅断面图的特大对折本，其断面含有头部横断面、胸部横、矢状断面、男女腹部的横、矢、冠状断面和四肢的横断面。
颞骨CT检查技术及临床应用
问世, 实 现了容积数据采集 和三维图像重建 , 1990 年 螺旋 CT 三维重建技术应用于耳颞部检查, 获得理想结果[4]。螺旋 CT 对 颞骨先行 横断面连续扫描, 再由 计算机三维 软件处理 , 可 从不 同角度重建颞骨三维空间图像, 从内、外、上、下和前、后 6 个方 向观察颞 骨的结构, 使中耳、内耳、面神经、听神 经等细微 结构 清晰显示, 对肿瘤、骨折和手术的局部解剖显示良好, 为临床术 前 方 案 制 定 、术 中 手 术 路 径 的 行 进提 供 清 楚 的“ 解剖 路 牌 ”[5]。
128层CT三维重建技术在颞骨细微骨折应用
128层CT三维重建技术在颞骨细微骨折的应用【摘要】目的比较普通ct扫描、高分辨ct扫描及三维重建对发现颞骨骨折的诊断价值，以期建立1套合理的影像检查程序。
方法 56例颞骨骨折患者，均行普通头颅ct平扫、高分辨ct扫描、多层ct扫描及三维重建。
评价普通ct扫描、高分辨ct扫描、多层ct扫描及三维重建，多平面重建（mpr）、曲面重建（cpr）最大密度投影（mip）、多层面容积重建图像（vr）对颞骨骨折诊断的准确率。
结果 56例颞骨骨折患者中，均经临床证实为骨折。
普通ct 扫描发现骨折16例均伴有轻度移位，高分辨ct发现骨折52例，多层ct检查结合三维重建发现骨折56例。
结论普通ct容易发生漏诊，且不能准确诊断，只能发现部分明确伴移位的明显骨折，高分辨ct能发现大部分细微骨折但无法准确显示骨折线的形态及周围组织器官的累及情况，多层ct扫描及三维重建能准确显示骨折线的形态及对其它器官的累及情况，准确做出诊断并为临床制定准确的治疗方案提供帮助。
【关键词】颞骨骨折；多层ct；三维重建文章编号：1004-7484（2013）-02-0984-01交通事故的发生率成逐年上升趋势，交通事故死亡率居高不下，颅脑损伤为死亡的主要原因，颞骨作为颅骨最为复杂且精细的部位，易发生骨折，普通头颅ct不易显示，漏诊率高，高分辨ct可以诊断，但不能清晰、立体、直观的显示骨折线情况，对周围器官的累及情况显示不佳，随着64排128层ct的应用，多种三维重建技术的广泛应用，对颞骨骨折能够全面、立体、多方位、客观的清晰显示，为临床提供准确的诊断依据，为临床治疗提供了准确的治疗方案，现将我科2010年4月至今年以来，对56例颞骨骨折患者的普通ct平扫、高分辨ct扫描、多层ct扫描及三维重建检查结果对比分析。
1 资料与方法1.1 一般资料我科自2010年3月以来，颞骨骨折的患者共56例，临床表现为外耳道流血、面瘫、听力障碍、眩晕，均同时行普通头颅ct平扫、高分辨ct扫描、多层ct扫描及三维重建检查，其中男38例，女18例，年龄在15-78岁之间，其中44例是由车祸所致颞骨骨折，多为多发骨折，其中12例由于击打伤害所致，多为单一线样骨折。
豚鼠颞骨三维重建的冰冻连续切片技术
Ｆ ｒｔ ｆ ｌ ｔｄＨｏ ｐ ｔｌＺ ｅ ｇ ｈ ｕ Ｕｎ ｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ２ Ｃｈ ａ ｉ ｉ ｉ ｅ ｓ ｉ ， ｈ ｎ ｚ ｏ ｉｅｓｔ Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ５ ， ｉ ｓ Ａｆ ａ ａ ｙ ｎ
Ａ ｓ ａｔ Ｏｂｅｔ ｅ Ｔ ｒｖ ｅ ｅ ａ ｆ ｚｎｔｓｅｓｃｉ ｓ ｆ ｅ ｅ ｏａ ｂ ｎ ｆ ｕｎ ａ ｉｓｏ ｅ ｅ ｒｅｄ ｅ ・ ｂ ｔ ｃ： ｒ ｊｃ ｖ ｏｉ ｏ ｅ ｈ ｒ ｌｒ ｅ ｓ ｔ ｎ ｍｐ ｒｌ ｏ ｅ ｉｅ ｇ ｒ ｔ ｒｈｅ・ｉ ｎ ｉ ｍｐ ｔ ｓｉ ｏ ｉｕ ｅ ｏ ｏ ｔ ｔ ｈ ｏｇ ｐ ｆ ｂｔ ｔ ・ ｍ －
映颞 骨 的 空 间 特 性 ． 对颞 骨 解 剖 研 究 具 有 重 要 意 义 。
关键词 ： 医学 影 像 ， 算 机 三维 重 建 ； 剖 ， 骨 ； 冻 切 片 ； 鼠 计 解 颞 冰 豚
中 图 分 类 号 ： ３ ２９ ； ３ ９ Ｒ ２ ．２ Ｒ １ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ０ ２ ８ （ ０ ２ ０ － ８ ５０ １０ －５ ８ ２ ０ ）９０ ３ － １
Ｈ ＮＧ Ｗｅ ， Ｏ ｎ － ｎ， Ｉ ｎ －ａ ＵＡ ｉ Ｄ ＮＧ Ｍｉｇｍｉ Ｌ Ｕ Ｈｏ ｇ ｉｎ ｊ
Ｈｅ ａ ｃ ｐ ｔ ｎ ｌ ｒ ｉ ｉ ｇＭ ｅ， Ｃｈ ｎ ； Ｚ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｏ ｈ ｎ ｌｒ ｎ ｏ ｏ ｙ ｎ ｎ Ｏｃ ｕ ａ ｉ ａ ａ ｎ ｎ ｄ ｃ ｌ ｏ Ｔ Ｃｏ ｌ ｅ ｅ ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ３ ｉ ａ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｒ ｉ ｏ ａ ｙ ｇ ｌ ｇ ， ｏ Ｏｔ
维普资讯
第一军 医大学学报 （Ｆｒｔ ｌ ｄＵ ｉ） Ｊ ｉ ｎｖ ｓ ＭｉＭｅ
・８ ５ ・ ３
颞骨CT三维重建面神经立体解剖定位
万方数据 万方数据堕压里墨堕堡羞墅丛塾量查生！！旦星！！堂簦！！堑图１颞骨三维重建后模型颅骨透明化及网格化，顶面观显示颞骨内各重要的解剖结构：亮黄色为面神经；绿色为透明化及网格化的耳蜗、前庭及半规管；红色为颈内动脉；暗红色为颈静脉球；蓝色为鼓环；粉红色为听小骨；图右侧片状暗黄色为鼓乳裂图２外半规管亮黄色为面神经｝绿色为耳蜗、前庭及半规管；红色为颈内动脉。
黄色细线条围成的三角形显示锥曲段面神经与外半规管所形成的角度大小及锥曲段面神经后缘与其上方外半规管间的距离２．３垂直段面神经定位及相关解剖标志垂直段面神经的定位可以从锥隆起，圆窗龛，茎乳孔三个不同平面其与乳突表面和鼓乳裂之蒯的关系进行研究，及面神经和鼓环的距离及与鼓环所在平面所成的角度也是很好的定位标志。
２．３．１锥隆起，圆窗龛，茎乳孔３个不同平面及其与乳突表面或鼓乳裂之间的距离鼓环与垂直段面神经最近处的距离为（３．２９±ｏ．６０）ｍｍ。
在锥隆起平面，垂直段面神经至乳突表面距离为（２１．０２±２．０６）ｍｍ，垂直段面神经至鼓环距离为（５．３４士ｏ，９１）ｍｍ，圆窗龛平面垂直段面神经至乳突表面距离为（２０．６４士１．９８）ｍｍ，垂直段面神经至鼓环距离为（４．８５±Ｏ．９５）ｍｍ。
在鼓环最低点及其平面以下，垂直段面神经的后缘恰好位于鼓乳裂垂直投射方向上。
在茎乳ｆＬ平面，垂直段面神经至鼓乳裂表面的距离为（５．５２±２．０２）ｍｍ，见图３。
红色线条显示：面神经与鼓环之间的距离（ａ），在与骨性外耳道平行方向上面神经与乳突表面问的距离（ｂ），面神经与鼓乳裂表面闯的距离（ｃ）围３锥隆起、圆窗龛、茎乳孔３个不同平面与乳突表面或鼓乳裂之问的距离２．３．２面神经与鼓环的相对关系鼓环平面与垂直段面神经的虚拟交点至茎乳孔的距离为（８．９４±·８６７·２．０７）ｍｍ，鼓环平面与垂直段面神经上段的所成的角度为（３７．６８士６．０１）。
基于组织连续切片后三维重建技术的研究进展
基于组织连续切片后三维重建技术的研究进展近年来，随着科技的不断发展，医学领域的图像处理技术也取得了巨大的突破。
基于组织连续切片后的三维重建技术成为热门研究方向，它通过将多张连续切片的二维图像进行处理和重建，实现了对组织结构的全面、立体的展示。
本文旨在探讨基于组织连续切片后三维重建技术的研究进展，并分析其在医学领域的应用前景。
一、图像处理技术的发展与应用图像处理技术在医学领域的应用已成为很多研究人员的关注焦点。
传统的二维图像处理技术往往无法全面展示组织的三维结构，因此，基于组织连续切片后的三维重建技术应运而生。
二、基于组织连续切片后三维重建技术的原理基于组织连续切片后三维重建技术主要包括图像获取、图像预处理、图像配准、三维重建和三维可视化等步骤。
首先，通过高分辨率的医学成像设备获取待研究组织的连续切片图像。
接下来，对图像进行预处理，例如去噪、增强等，以提高图像的质量。
然后，利用图像配准算法将多张切片图像进行对齐，消除由于切割等因素导致的图像差异。
通过上述步骤，可将多张二维图像转化为一副完整的三维图像，即进行三维重建。
最后，通过三维可视化技术，对重建后的图像进行显示和分析。
三、基于组织连续切片后三维重建技术的应用基于组织连续切片后三维重建技术在医学领域具有广泛的应用前景。
首先，在病理学研究中，该技术可以对病变组织进行全面的、立体的展示，为疾病的诊断和治疗提供依据。
其次，该技术在医学教育领域也具有重要意义，可以为医学生提供更直观、详细的解剖结构展示，提高教学效果。
此外，基于组织连续切片后三维重建技术还可以在医学影像学中应用，对肿瘤、血管等进行定量分析和三维可视化展示。
四、问题与挑战虽然基于组织连续切片后三维重建技术在医学领域具有巨大的应用潜力，但仍然存在一些问题和挑战。
首先，获取高质量的切片图像是技术实施的前提，然而，由于设备、操作等方面的限制，图像质量的提高仍然具有一定的挑战性。
其次，图像的配准过程涉及到多张图像的对齐，需要依赖先进的配准算法和计算资源。
颞骨立体解剖图谱的研制和应用_戴朴
颞骨立体解剖图谱的研制和应用100853 北京 解放军总医院 戴 朴 石丽亚 刘 阳 姜泗长 方耀云 王今著 韩东一 杨伟炎摘 要 目的 综合颞骨连续切片、计算机三维重建技术和体视学研制颞骨系列立体解剖图谱。
方法 制作50套带参照点的颞骨连续切片,应用计算机三维重建技术恢复颞骨内系列结构的三维形态,配合体视镜制作系列颞骨结构立体图谱。
结果 共进行针对骨迷路、膜迷路、听骨链、耳内肌、面神经、圆窗龛和膜、后壶腹神经、内淋巴囊、前庭水管、耳蜗导水管、前庭蜗神经的三维重建48例次,选取最佳的有代表性的图片制成系列颞骨立体解剖图谱,系统显示了上述结构的细微形态和结构间的空间关系,应用于颞骨手术指导和颞骨解剖教学。
结论 颞骨立体解剖图谱是一种强有力的新型解剖工具,在耳科以及其他学科均有很好的推广应用前景。
关键词 颞骨;立体;解剖图谱 中国图书资料分类号 R764 43T he stud y and applic ation of the thre e dime nsional anatomical atlas of t emporal boneDai Pu,Shi Liya,Liu Yang et al .General Hospital of PLA,B eijing 100853,ChinaA bstract Objective Cell oidin sections of temporal bone were used to develop a serial stereo anatomi cal atlas of temp oral bone by computer aided three dimensi onal(3-D)reconstructi on and stereology.M ethods Fifty sets of serial celloi di n secti ons of temporal bone with reference points were pre -pared and 3-D morphology of structures in temporal bone was restored systemically by the techni que of computer aided 3-D reconstruction.A system of stereo anatomical atlas of temporal bone with stereoscope was established.R esults Totally 48cases of reconstructi on were accompli shed for bony and membranous labyrinth,ossicles,tendons,facial nerve and its canal,round window membrane and niche,p osterior amp ull ary nerve,end olymphat -ic sac,cochlear aqueduct,VII and VIIIth cranial nerve.T he stereo picture pairs of these structures with the best representati on were selected as the stereo anatomical atl as of temporal bone which showed the fine spatial morphology and relationship of the above structures.T he stereo anatomical atlas was applied to gui de ear surgery and to assist anatomic training of temporal bone.Co nclusion The stereo anatomi c atlas of temp oral bone is an inno -vative powerful anatomic tool and has tremendous applicati on futures i n otology,or even in the whole medical science Key words temp oral bone;three dimensi onal;anatomical atlas颞骨连续切片是耳形态学及病理学研究的重要方法,许多耳形态及病理发现均源自颞骨连续切片,但颞骨切片牺牲了颞骨结构的立体形态,只能在二维水平研究或间接推断三维形态及变异。
基于组织学连续切片的三维重建技术
基于组织学连续切片的三维重建技术党海霞;令春艳;陈洪涛【摘要】组织学连续切片的三维重建技术，因其分辨率高，能精确再现组织内部结构，已在生物科学领域广泛应用，成为三维重建领域不可替代的部分。
本文重点介绍了组织学切片三维重建的方法和三维重建的软件，提出了医学图像三维重建技术发展所面临的相关问题，在此基础上得出计算机辅助组织学切片三维重建技术在医学研究领域的优势，并总结了该技术在医学研究中的一些应用，以期对相关研究提供借鉴。
%Three-dimensional (3D) reconstruction of series histological sections is one of the most powerful methods for accurate high-resolution representation of almost any type of tissue structures.It has been widely applied in biolog-ical sciences.We introduced 3D reconstruction method and 3D reconstruction software.Moreover, we put forward ad-vantages of 3D reconstruction technique of series histological sections and its application in medical research.【期刊名称】《大连医科大学学报》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】5页(P506-510)【关键词】组织学连续切片;计算机;三维重建【作者】党海霞;令春艳;陈洪涛【作者单位】大连医科大学口腔医学院，辽宁大连116044;大连医科大学口腔医学院，辽宁大连116044;大连医科大学附属大连市口腔医院口腔外科，辽宁大连116021【正文语种】中文【中图分类】R445.9[引用本文] 党海霞,令春艳,陈洪涛.基于组织学连续切片的三维重建技术[J].大连医科大学学报，2016,38(5)：506-510.三维重建或三维可视化目前在医学领域应用甚广[1-2]。
豚鼠内耳前庭-半规管生物力学模型研究
豚鼠内耳前庭-半规管生物力学模型研究苏英锋;孙秀珍;刘迎曦;辛晓燕;沈双;闫志勇;于申【摘要】人体维持平衡主要依靠前庭、视觉及本体感觉3个系统的相互协调来完成,其中前庭系统最为重要.因其结构细微且位置深在,传统方法难以满足现代前庭医学定位、定性、定量的研究需要,而生物数值模拟研究方法在现代耳科学研究中优势显著.建立精准的生物数值模型是其重点之一.本研究通过连续组织切片技术获取豚鼠内耳膜性结构的二维解剖数据,进一步建立同时包括前庭和3个半规管的宏观三维生物数值模型,其空间结构特征及尺寸与解剖学观察一致;数值模拟临床医学冷热实验,量化描述了不同环境温度激励下半规管内壶腹嵴顶位移、速度和压强等参数随时间变化的生物力学特征,其与临床观察到的眼震结果一致.总之,通过连续组织切片技术获取内耳膜性结构二维解剖数据并据此建立内耳三维生物数值模型的研究方法可行,所建立的生物模型可满足前庭-半规管平衡功能定位、定性、定量的研究需要.【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2015(047)006【总页数】8页(P1065-1072)【关键词】生物力学模型;前庭;半规管;冷热实验;数值模拟【作者】苏英锋;孙秀珍;刘迎曦;辛晓燕;沈双;闫志勇;于申【作者单位】大连医科大学附属第二医院耳鼻咽喉科,大连116027;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,工程力学系,大连116024;大连医科大学附属第二医院耳鼻咽喉科,大连116027;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,工程力学系,大连116024;大连医科大学附属第二医院耳鼻咽喉科,大连116027;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,工程力学系,大连116024;大连医科大学附属第二医院耳鼻咽喉科,大连116027;大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,工程力学系,大连116024【正文语种】中文【中图分类】O351.2人体维持平衡主要依靠前庭、视觉及本体感觉3个系统的相互协调来完成，其中前庭系统最为重要.然而，前庭和半规管结构细微且位置深在，对其结构与功能之间关系及其相关发病机制的研究均受到限制.目前临床检测和实验研究措施多是通过前庭--眼动或脊髓反射间接评估前庭--半规管功能状态，难以满足上述结构--功能和疾病之间定性、定位甚至定量描述的实践需要，耳器官生物力学特性显著，通过生物数值模拟研究则可以满足现代耳科学研究的需要，已经成为近年来快速发展的一个新兴领域[1].国内、外关于耳传声与感音功能的研究报道较多[24]，其中有限元方法因为可以全面模拟超微结构特征、复杂几何形态以及生物系统各向异性和非同质性的生物特性,能够满足研究细微的振动模式、压力分布以及任何位置的力学行为，在耳生物力学研究中优势明显且运用较多[56].而关于前庭系统平衡功能生物数值模拟研究方面的报道则相对较少.有学者通过建立或单个，或多个半规管的数学模型，就半规管内淋巴液的流动规律和壶腹嵴顶的位移特征进行探索.Kassemi等[78]进一步构建了内耳水平半规管流固耦合有限元模型，Selva等[9]和Wu等[10]通过有限元法分析了头部匀速转动时单个水平半规管中内淋巴液流动与嵴顶运动的相互作用规律.然而，前庭系统同时包含前庭和3个半规管且相互贯通，外界环境激励引起内淋巴液流动不仅局限于单个半规管或前庭，而是涉及整个前庭系统.Francesco Boselli等[11]进一步建立了同时包含前庭和3个半规管的三维有限元数值模型，分析了转头运动时椭圆囊中内淋巴液的运动规律.本研究团队[12]亦曾利用文献数据建立了一例人耳前庭系统生物力学模型，研究了转头时3个半规管内淋巴液的流动特征.上述报道使得研究人员对前庭系统内复杂的生物力学特征有了进一步的认识.随着前庭医学的发展和进步，需要建立更加完整的前庭系统生物力学模型来研究前庭--半规管内的力学行为[13]，以更深入地理解前庭生理以及相关发病机理.目前CT和MRI获取的内耳图像可满足临床疾病诊断需要，但其图片层厚和图像精度有限，特别是不能够提供内耳膜迷路的结构边界，不能直接用于内耳生物力学模型的建立.石蜡连续组织切片层厚为微米级别，可以较好地显示内耳膜性结构，可以为内耳生物力学模型建立提供较为精准的二维解剖数据，Dai等[14]曾就内耳连续组织切片技术进行过相关研究，使得利用组织切片数据建立内耳三维模型具有可行性.本实验拟通过连续组织切片技术获取一套完整的豚鼠内耳二维结构解剖学数据，最终建立三维有限元模型，通过数值模拟临床冷热试验对所建模型进行验证，建立可用于前庭--半规管平衡功能研究的宏观生物力学模型，以为后续研究奠定基础.健康成年豚鼠1只，体重500g，雄性，由大连医科大学动物实验中心提供.耳廓反射灵敏，耳内镜检查未见异常，声导抗、耳声发射、脑干听觉诱发电位检查均无异常.计算机软件：Photoshop图像处理软件、Mimics和Hypermesh软件、有限元分析软件ANSYS12.0等.2.1 制作豚鼠内耳连续组织切片所选健康成年豚鼠1只，用10%水合氯醛2ml腹腔注射，麻醉后迅速断头，取出颞骨听泡并予以修剪，保留豚鼠耳蜗及前庭部分，用针尖在蜗尖骨壁钻孔，再挑开蜗窗下缘骨壁，用4%多聚甲醛进行蜗管内灌流，将内、外淋巴液充分灌流出去，同时固定膜半规管，然后迅速将组织块浸泡于4%多聚甲醛中固定48小时.然后，依次经过修剪、脱钙；清洗、脱水；透明、浸蜡；定位、包埋；塑型、切片；H-E 染色，其中选择外定位法进行定位，最终制作一套完整的豚鼠内耳组织连续切片，切片厚度6µm.2.2 摄像并获取二维结构信息采用带微距镜头单反数码相机(CANON EOS 7D MARK II)对豚鼠内耳组织切片进行摄像，相机设定为2020万像素和最高图像精细度，采用jpg格式保存彩色图像，将图像文件传送至计算机并进一步转换成bmp格式图像，依次进行编号.2.3 三维重建(1)运用Adobe Photoshop软件将上述图像转换成黑白色图片，然后进行识别、标记并强调边界，以增强对比度，利于识别内耳膜性结构.(2)本试验所获豚鼠内耳组织切片共480张，为减少工作量，本实验每4张连续图片选择1张进行数字化，进而三维重建，即所用图像间隔为18µm.选择一张质量最好的切片作为定位基准，标记其4个定位点的坐标，将其他图像定位点进行标记，以定位基准图片为标准利用自由变换工具进行旋转、移动等将所有三维重建图片定位点进行拟合.(3)将上述图片导入MIMICS10.01软件，识别内耳膜性结构边界并形成边界点坐标.(4)运用Hypermesh软件形成豚鼠内耳膜性结构边界的几何面.(5)将所获取的几何面导入到有限元软件ANSYS12.0，进一步生成豚鼠内耳膜性结构的三维几何模型，并进一步完整有限元剖分.三维模型示意图见图1.2.4 数值模拟临床冷热试验研究发现冷热试验在外耳道给予44°C的水或气刺激时，水平半规管最靠近颞骨的部位为最终的加温区域，其温度变化幅度为0.5°C～1°C[1516]，因此本实验设定的温度变化区域为外半规管最靠近颞骨的部位，即半规管壶腹嵴顶管侧.豚鼠正常体温为37.8°C～39.5°C，本实验假定豚鼠体温为38°C，即半规管所处环境温度为38°C，模拟3种温度刺激：水平半规管加温区域升温1°C (△T=+1°C)、降温1°C(△T=−1°C)和升温7°C (△T=+7°C)，其中升温7°C是人体所能接受的最高温度刺激，与实际情况有一定差别，但通过与△T=+1°C状况进行对比，能够更为明显地观察到半规管内生物力学响应的变化趋势.本实验中将外半规管设定为与地面垂直位置如图1所示，在上述加温区域给予温度激励，取外半规管壶腹嵴顶管侧表面中心处的结点为研究对象，观察该结点在3种温度变化下的位移、速度和压强随时间变化的规律，从而描述在温度场中膜半规管内发生的复杂力学响应.实验中将内淋巴液描述成微可压缩的牛顿流体，壶腹嵴嵴顶描述成大变形线性弹性材料，内耳膜性结构中内淋巴液与壶腹嵴顶之间是一种液固耦合行为，此外，除内淋巴液与嵴顶相交的边界之外，膜迷路的物理边界均设置成无滑移边界条件，膜半规管的管壁刚度约是壶腹嵴嵴顶刚度的1000倍，因而忽略管壁的变形，膜半规管管壁设置成刚性材料.本实验中内淋巴液的物理性质选取参考文献[17-18].内淋巴液流动的控制方程为其中，ρ，u，p和T为变量，分别表示内淋巴液的密度、速度、压强和温度，时间用t表示，µ,βT,c和k为常数，分别表示内淋巴液的动力黏度、热膨胀系数、热容和热传导率.下标“o”表示参考状态，下标“m”表示网格的移动，采用任意拉格朗日数值模拟方法.嵴顶的运动用拉格朗日方程描述如下其中，ρs为密度，d为位移张量，t为时间，σs为应力张量，后者可表示为ε为应变张量，I表示单位矩阵，µ和λ为拉梅常数，用杨氏弹性模量E和泊松比ν表示嵴顶的杨氏模量取为5Pa，泊松比为0.48[19].3.1 模型结构特征观察利用石蜡切片技术获得了2套完整的豚鼠内耳组织连续切片资料及其图像，选取1套用于本研究：共获得石蜡切片480张，片厚6µm；根据二维图像资料进一步建立了内耳前庭--半规管膜迷路的三维几何模型：3个膜半规管均为呈2/3环形管状结构且互相垂直，3个半规管的高度、周长、管径等测量数据表1所示，3个半规管基部与椭圆囊相接，其中上半规管内端与后半规管上端合成总脚与前庭相接，椭圆囊通过椭圆囊球囊管与球囊相通(见图1)，反映了豚鼠内耳前庭的空间结构特征.3.2 数值模拟冷热试验首先，观察△T=+1°C时3个半规管的位移响应：其中外半规管、上半规管、后半规管的最大位移响应分别为：1.03µm,54.1nm,68.1nm.鉴于外半规管位移响应最大，遂决定取外半规管壶腹嵴顶管侧表面中心处的结点为研究对象，以观察壶腹嵴顶的生物力学响应，即△ T =+1°C,△T=+7°C和△T=−1°C 3种温度刺激时该结点的位移、速度和压强随时间变化特征.△T=+1°C时，壶腹嵴顶向椭圆囊侧移动，且位移逐渐增大，约60s达到稳态，此时位移达到1.030µm；速度逐渐下降，约60s时速度降为0，达到稳态；压强由0逐渐增大，约60s时达到稳态，压强最大值为0.250Pa，如图2所示.△T=+7°C时，壶腹嵴顶向椭圆囊侧移动，且位移逐渐增大，约60s时达到稳态，此时位移为23.98µm；速度逐渐下降，约60s时降为0；压强逐渐增大，约60s 时达到稳态，此时压强为1.720Pa，如图3所示.△T=−1°C时，壶腹嵴顶向管侧运动，方向与升高温度时相反，位移逐渐增大，约60s时达到稳态，此时位移为3.315µm；速度逐渐下降，约60s时降为0；压强逐渐增大，60s时达到稳态，值为0.252Pa,如图4所示.4.1 运用连续组织切片技术进行内耳三维重建的经验总结近年来，CT和MRI均属于无损成像检测技术，但存在对内耳精细结构分辨率低，难以获得小动物模型的理想图像[20].不能够满足内耳宏观生物模型的建立需要，因此，本实验选择连续组织切片技术获取内耳结构数据.三维重建过程的基本步骤为选择相关解剖结构的关键点，然后依次建立成线、面、体等.本实验组织切片厚度为6µm，共获取480张切片，为了适度减少工作量同时保证所建模型的精准性，本实验每间隔3张切片选择一张进行三维重建，即用于模型建立的切片厚度为24µm.需要指出的是：(1)所获二维组织切片具有膜性结构局部断裂和移位的现象，实验人员根据毗邻切片的结构特征和解剖学知识进行相应的图片修复，以确保结构的完整性和精准性；(2)石蜡组织切片提供的解剖数据为微米级别，可以清楚观察膜迷路内细胞水平的结构特征，能够满足内耳“宏观”生物力学模型的建立要求，而并不能满足耳蜗螺旋器、毛细胞、半规管壶腹嵴顶等“超微结构”生物力学模型的建立要求，后者需要提供纳米级别的解剖学数据，如透射电镜资料等.4.2 内耳前庭--半规管生物力学模型的结构特征本实验所建立的前庭结构包括椭圆囊和球囊，半规管包括外、上、后3个半规管，均呈环形，且均与椭圆囊相通，而且上半规管内端、后半规管上端共同组成总脚，与椭圆囊相通，与文献报道一致[2122]，亦与人体内耳前庭系统结构特征类似.安淑红等[23]通过制作20例正常国人内耳前庭标本，测量了半规管的管径和高度，其中上半规管管径为1.29±0.21mm，高度为5.99±0.56mm；水平半规管管径为1.56±0.23mm，高度为4.78±0.49mm；后半规管管径为1.22±0.17mm，高度为6.46±0.69mm，与曾令廷等[24],李书玲等[25]通过MRI测量结果基本一致.本实验也对豚鼠半规管的周长、管径和高度均进行了测量(见表1)，其中半规管高度值为同一数量级，半规管管径则较人体小，最大数值为外半规管0.303mm,与Curthoys等[26]测量结果一致.Ifediba等[27]认为半规管的空间结构是其功能基础，上述结构观察发现豚鼠前庭--半规管尺寸大小与人具有一定差别，但其空间结构特征与人体类似，因此，可以认为在一定程度上豚鼠前庭系统生物数值模拟研究结果可以用于人体平衡功能研究.4.3 内耳前庭--半规管生物力学模型的可靠性冷热试验是临床广泛应用的评估半规管功能状态的方法.而数值模拟的优势在于即可以定性评估前庭--半规管的功能，亦可为前庭系统的生理和病理研究提供量化参考依据.因此，本实验选择数值模拟冷热试验来观察半规管壶腹嵴顶的力学响应，以评估模型的可靠性.外半规管与外耳道临近，在外耳道内给予温度刺激时，外半规管最先感受到温度变化，本实验观察到△T=+1°C，外半规管内的位移响应和压强降均较上、后半规管大，临床冷热试验主要记录到水平方向的眼震，提示温度实验对于外半规管刺激最大，与临床观察到的水平型眼震结果一致[28].有学者通过实验测量发现在外耳道给予44°C 的热水或热气刺激时，水平半规管最靠近颞骨的部位温度升高最为明显，其升高幅度为0.5°C～1°C[8,15,20,29]，即临床温度实验最终导致的半规管内淋巴液的温度变化幅度约为1°C，而7°C的变化幅度则不符合实际情况，本实验和Kassemi等[78]给予数值模拟的温度刺激为升高1°C 和7°C，其中升高1°C符合实际生理状况，而升高7°C后半规管内的力学响应变化趋势更为明显，因此更有利观察半规管内生物力学行为特征.本实验外半规管内壶腹嵴顶管侧结点的力学响应趋势为：(1)在初始时刻加温区(壶腹嵴顶管侧)给定一个温度激励，壶腹嵴顶在温度升高时向椭圆囊侧运动，温度降低时向管侧运动；(2)所研究结点的位移、速度和压强响应变化特点：在初始时刻运动速度最大，逐渐趋向稳定，约60s时刻达到稳定且值最小，此时刻对应位移和压强值最大；其中温度刺激越强烈，半规管壶腹嵴顶的力学响应越大；温度激励时外半规管壶腹嵴顶力学响应变化也预示着温度升高或降低将会产生相反的眼震.其生物力学行为特点与文献报道[7,28]一致.其中半规管内的力学响应在 60s内即可达到稳定状态，其中外半规管壶腹嵴顶的最大位移响应为1.03µm；Shen等[29]建立了人前庭系统有限元模型，数值模拟结果显示温度激励约70s达到稳态，此时外半规管壶腹嵴顶位移达到最大值为3µm；Harold[30]的数值模拟结果则是外半规管内的力学响应耗时100s达到稳态，其壶腹嵴顶位移最大值为27.8µm；三者数值模拟结果基本一致.总之，利用组织连续切片技术获取豚鼠内耳二维图像数字信息并进行三维重建，所建模型既能够反映解剖结构细节，又能反映其空间特性；数值模拟温度实验定量描述了前庭系统维持平衡的机理并提供了数据参考.即本研究所用实验技术及所建立的前庭--半规管宏观生物力学模型可用于平衡机理和发病机制研究.【相关文献】1 姚文娟,陈懿强,叶志明等.耳听力系统生物力学研究进展.力学与实践,2013,35(6):1-10(Yao Wenjuan,Chen Yiqiang,Ye Zhiming,et al.Advance in biomechanics of human ear as hearing system.Mechanics in Engineering,2013,35(6):1-10(in Chinese))2 FadaeiM,AboualiO,EmdadH,etal.Numericalsimulationofwave propagation in a realistic model of the human external puter Methods in Biomechanics&Biomedical 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数字化虚拟人体器官的研究进展
数字化虚拟人体器官的研究进展杨芷菁;柯泽楷;连国云;刘志刚【摘要】数字化虚拟人体器官已成为医学领域中最活跃的研究课题之一,在病情诊断和医学教学中具有广阔的应用前景.本文重点从人体的头颈部、胸部、腹部及神经系统4个方面回顾数字化虚拟的国内外研究现状,并对发展前景做出展望.数字化虚拟人体器官研究有助于提高人类对自身的认识,促进现代医学发展,并为医学研究和临床应用提供技术支撑.%Digitized virtual human organ has become one of the most active topics in medicine research fields and is widely used in disease diagnosis and medical teaching. This paper focuses on the current research situation of the digitized virtual human organs based on human body' s head and neck section, breast section, stomach section and nerve section, respectively. Digitized virtual human organ research contributes to the understanding of our organs, the promotion of the medical development and the technical support for medicine research and clinical applications.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2012(031)003【总页数】6页(P309-314)【关键词】数字化技术;虚拟人体器官;三维重建【作者】杨芷菁;柯泽楷;连国云;刘志刚【作者单位】深圳大学医学院,广东深圳,518060;深圳大学医学院,广东深圳,518060;深圳大学医学院,广东深圳,518060;深圳大学医学院,广东深圳,518060【正文语种】中文【中图分类】R318.040 引言数字化虚拟人体器官已经成为医学、解剖学中一个重要的研究领域，它在医学科学研究、教育事业及临床工作中具有广阔的应用前景，包括药物的研制、外科手术的“开窗”、手术术前规划，以及人体形态学的教学［1-3］。
数字化人体解剖教学系统的构建_刘光久
局解手术学杂志 2007年第16卷第2期J R e g i o n a l A n a t＆O p e r a t i v e S u r g,2007,V o l.16,N o.2·教学研究·数字化人体解剖教学系统的构建C o n s t r u c t i o n o f t h e d i g i t a l h u m a n a n a t o m y t e a c h i n g s y s t e m刘光久,张绍祥,谭立文 (第三军医大学基础医学部解剖学教研室,重庆市计算医学研究所,重庆400038) [关键词]数字化人体;解剖学;教学 [中图分类号]R322 [文献标识码]B [文章编号]1672-5042(2007)02-0114-01 现有的解剖学知识和数据是经过将人体剖切开以后进行观察和测量得来的,最大的缺陷在于缺乏某个器官或结构在人体空间中的准确定位、三维测量数据和立体图像,而这恰恰是以计算机技术为支撑的现代临床诊断和治疗手段中最需要的,它是计算机辅助医学(C A M)的基础,是计算医学研究的首要工作。
因此,建立一部新的人体数字化解剖学是数字化时代到来的迫切要求,将为古老的人体解剖学科带来一次划时代性的革命[1]。
构建数字化人体解剖教学系统需要做如下几个方面的工作。
1 获取完整的人体断面数据虚拟人体模型通常由来自C T、M R I或冰冻组织切片的断面图像构建,C T、M R I获取的人体断面数据为灰度图像,而冰冻组织切片的断面为真彩色图像,能提供清晰的人体断面图像数据。
随着可视化人体研究的实施和进展,出现了越来越完整和精细的人体数据集。
中国可视人体(C h i n e s eV i s i b l eH u m a n, C V H)计划自2002年10月完成首例可视化人体数据集以来,到目前为止,我们已获得5例成人(3女,2男)的可视化数据集,其中的第3例男性数据集铣切间距为0.1m m,全身共计18 398个断面,数字化摄影分辨率为10989056(4064×2704)像素,每个断面图像文件大小为62.9M B,整个数据集数据量为1 157.23G B。
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１ 柴锡 庆 ， 进 坤 ， 梅 ， ． 兔 实 验 性 心 肌 梗 塞 时 心 肌 细 、 温 韩 等 家
胞 凋 亡 研 究 ．中华 物 理 医学 杂 志 ，９ ７ ２９ １９ ， ：９～１１ ０．
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５． ｓ Ｄ．Ａｐ ｐｏ ｉ ｎ ｉｃ ｅ ｃ ａ ｄ ｍｐ ｆ ｓｏ ｏ ａ ｄｕ ． Ｈｉｓ Ｃ ｏ ｔｓｓ ｉ ｓ ｈ ｍｉ ｎ ｅ ｕ ｉｎ ｍｙ ｒ ｉｍ ｃ Ｃｉ ｓ １ ９ ｒ Ｒｅ ， ９ ６，５ ９ ９～９ ６． ｃ ：４ ５
关 于 兔 心 肌 缺 血 及 缺 血 再 灌 注 损 伤 模 型 所 能 承 受 的 实
１ ９ １ ２： ６ ～ １ ２ ９ ６， １ １ ２１ ６ ８．
３南开大 学实 验 动 物解 剖 学 编 写 组 ． 验 动物 解 剖 学 ． ． 实 北
京 ： 等 教 育 出 版社 ，９ ３２ 高 １９ ，５～２ ． ６
４ 北 京 医 学 院解 剖 教 研 组 冠 心 病 研 究 组 ．９ ３年 全 国 冠 心 ． １７ 病 座 谈 会 资 料 选 编 ． 京 ： 民卫 生 出版 社 ，９３２ ４ 北 人 １ ，３ ． ７
性 ， 能 反 映 其 空 间特 性 ， 颞 骨 解 剖 研 究 很 有 意 义 。 又 对
【 关键词 】 颞 骨 ；切片技 术 ；豚 鼠；三维 重建
颞 骨 连 续 切 片 的 计 算 机 三 维 重 建 是 近 年 来 一 种 提 高 颞 加 蒸 馏 水 ４Ｉ ， 滤 纸 过 滤 ， 留 在 滤 纸 上 的 粉 末 烤 干 后 ， ｌ 用 Ｉ ｌ 将 溶 于 １０Ｉ 的 ９ ％ 的 乙 醇 中 。 ０ ｌ ｌ ｌ ５
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（ 稿 日期 ：０２０ —０ 收 ２ ０ —１ ） ２
豚 鼠颞 骨 三 维 重 建 的 冰 冻 连 续 切 片 技 术
黄 玮 董 明敏 刘宏 建
（ 南职 工 医 学院 ， 州 ４ ０ ０ ） 河 郑 ５ ０ ３
验时间 ， 献报 道不 一 ， 般 不 宜超 过 ５ｌ Ｊ 文 一 ｈ 。但 具 体 情 况 应 视 个 体 而 定 ， 们 认 为 实 验 过 程 中 兔 的 心 率 不 应 低 至 术 前 我 （ 醉 状 态 ） 率 的 ８ ％ 。 若 心 率 过 低 就 会 影 响 心 肌 的 血 麻 心 ５
供 ， 模 型 模 拟 的状 态 失 真 ， 响 实 验 结 果 的 可 信 度 。 使 影
参
考
文
献
以辨认 。左 旋支较为 粗大 ， 置 走行 较 为恒 定 ， 位 从冠 状 动 脉
发 出后 在 相 当 于 左 心 耳 中点 下 方 约 ４ｍ 处 形 成 粗 大 的 左 室 ｍ 支 ， 单 支 或 双 支 呈 反 Ｓ形 走 向 心 尖 ， 应 范 围 包 括 左 心 室 以 供 前 、 壁 。统 计 显 示 ３ 后 ０例 中 有 较 典 型 左 室 支 者 占 大 多 数 （３３ ） 有 时 左 室 支 沿 左 缘 行 走 ， 观 察 和 模 型 制 备 带 来 ７ ．％ 。 给 困难 ， 结 合 自制 的 工 具 （ 勺状 套 圈 ） 备 较 为容 易 。 因 此 ， 可 如 制 在 制 备 缺 血 及 缺血 再 灌 注 模 型 时 ， 应选 择 左 旋 支 的 左 室 支 。 结扎左 室支应选择 合适 的位点 ， 果 结扎 位 置 过高 ， 如 造 成 心肌的损 伤面积过大 ， 引起心力 衰竭 或 心脏停 跳 ， 致 易 导
【 摘要 】 目的 通 过改进 豚 鼠颞 骨冰冻连 续切 片技术 ， 以获得 更 好 的计算 机三 维 图象 。方 法
此 技 术 具 有 切 片 较 薄 、 片周 期 短 和 定 位 准 确 的 优 点 。 结 论切 片 的 细 节
标 本 ， 低 温 下 用 明胶 包 埋 。结 果 在