基于数字化人体的颞骨断层图像与CT图像对照研究

基于数字化人体的颞骨断层图像
与CT图像对照研究
武志强1,张绍祥2,王斌全1,谭立文2
(1.山西医科大学第一临床医学院,山西太原030001;2.第三军医大学基础医学部,重庆400038)
[摘　要]目的:将颞骨薄层断面解剖图像和相应CT图像对照研究,以证明二者间的对应关系。

方法:选择第三军医大学首例女性可视人数据集,将颞骨断面图像与相对应的多层螺旋CT图像对照观察。

结果:将颞骨薄层横断面与多层螺旋CT图像对照研究表明:选取的10个解剖结构完全匹配,颞骨的重要解剖结构及其毗邻关系都得到良好显示。

选择5个典型层面,对颞骨内部结构在连续薄层横断面及多层螺旋CT图像上的形态学特点进行了描述。

结论:研究表明,数字化可视人体数据集断面图像与相对应的CT图像间有良好的对应关系,前者能为后者提供完整而清晰的断层解剖学依据。

[关键词]颞骨;断层解剖学;冷冻数控铣削技术;多层螺旋CT
[中图分类号]R445.3　[文献标识码]A　[文章编号]167125098(2008)1521905203
Ba sed on the num ber of hum an tem pora l Bon e C T Sectiona l I m ages
and I m a ge2con trol S tudy
WU Zhi2qiang1,ZH ANG Shao2xiang2,WANG B in2quan1,T AN L i2wen2
(1.The F irst Affili a ted H ospit a l of ShanxiM edica l U niv ersity,Ta iyuan,Shanxi030001,China;
2.The Coll ege of Medicine of the ThirdM ilita ryM edica lU niversity,Chongqing400038,China)
Ab stra ct:O b j e c tive Sec ti ona l anato my of the temporal bone i m age and the corres ponding CT i m age t o control study,t o prove tha t the rela ti onship bet ween the t wo.M e thod s Choi ce the first fem ale V isible Human Data Se t of T hird M ilitaryMedical University,I mage will be the tempora l bone and the co rres pondi ng sec ti on of the multi2sli ce s p iral CT i m ag e control obs e rva2 ti on.R e sults the t empo ral bone cross2secti onal and m ulti2slice spiral CT i mage2control st udy sh owed tha t:Choose the10ana2 t o m ica l struc ture M atch,Temporal Bone i m po rtant anato m ical struc t ure and its adj acent rela ti ons have been good sh ow,Ch o i ce of fiv e ty pica l leve l,the int e rnal structure of the te mpora l bone in continuous t hin c r oss2sec ti ona l and m ulti2slice s p iral CT i ma2 ges of the morphol ogical feature s we re desc ribed.C onc l u si on Re search sh ows t hat Digitized visible hu m an i mage and p rofil e da ta se ts corres pondi ng to the CT i mage of a g ood rela ti onshi p,The for me r for the la tter to provide a complete and clear ana2 t o m ica l basis for the fault.
Key wor d s:Tempora l b one;Sec ti ona l anato my;Frozen CNC m illing technol ogy;M ultislice spiral CT
1　材料与方法
在P4微机W I ND OWS XP操作系统上,选取首例女性可视化人体数据集原位颞骨连续横断面图像(上至颞骨岩锥上缘出现,下至乳突尖消失)共124幅,层间距为0.25mm。

根据每幅图像上的四个标准定位点,应用Phot oshop CS软件进行连续图像间点对点的精确对位与配准,并完成图像格式的转换,得到24位无压缩图像格式(3.B M P)的连续横断面图像。

具体方法是以每组图像的第一幅上的四个配准点为基准点,依次将后面的图像四个配准点以之尽可能的对齐。

当遇到图像有变形或缩放时,则相应的进行调整,使上下两幅图像大小尽量吻合。

横断面的观察为下面观,由提取的颞骨横断层面的标本图像用Phot oshop图像处理软件水平翻转所获。

对可视化人体数据集具有代表性的断面图像进行连续追踪,观察各断面上相关结构的形态及其变化规律,并与相应的CT图像对照,逐片记录。

分析T在颞骨结构显示上的特点。

　结果2.1　骨标本的薄层横断面图像　上至颞骨岩锥上缘出现,下至乳突尖消失,获得124幅0.25mm层厚的真彩色横断层图像,图像大小为3072×2048,分辨率为820万像素。

所获取的图像颜色鲜艳真实,易于观察,各颞骨的微细解剖结构如听小骨、骨半规管、弓形下窝、岩乳管、前庭导水管、耳蜗导水管、圆窗、卵圆窗、鼓膜张肌和镫骨肌、锥隆起、横嵴,咽鼓管、内听道等结构显示率均达到100%,颈动脉管、颈静脉球及乙状窦分辨清晰,甚至迷路动脉也得到良好显示,对神经的显示效果更显著,如:面神经的内耳道段、迷路段、水平段、垂直段可连续动态显示(见图1a～图5a)。

2.2　骨标本的多层螺旋CT图像　多层螺旋CT层厚为1 mm扫描标本,上至颞骨岩锥上缘出现,下至乳突尖消失,运用骨算法重建轴位图像。

根据HRCT的各向同性原理运用多向调整M PR技术使CT图像和断层标本图像层面结构相吻合,标本得到轴位图像31层,清晰显示耳颞部微细解剖结构如锤骨、砧骨、镫骨、鼓膜张肌半管、鼓岬、岩乳管、圆窗、卵圆窗、前庭、耳蜗、面神经管等(见图～图5)。

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2.3　颞骨标本的薄层横断面图像与多层螺旋CT图像的对照研究　选择颞骨内10个重要结构在标本断面图像和CT图像上对照研究,均可得到满意显示(见表)。

　颞骨连续薄层横断层解剖　从T图像和断层标本图像结构相吻合的层面中,自上而下,选取5个典型层面进行颞骨内主要结构的断面形态描述。

2.4.1　总骨脚层面　上半规管和后半规管在此层面与切面垂直,表现为三个圆点状。

前外圆点为上半规管的单骨脚,靠内侧的圆点为总骨脚,两者连线为前半规管平面,垂直于颞骨长轴;后外侧圆点为后半规管的弓,与总骨脚的连线为后半规管平面,平行于颞骨长轴。

内侧弧形结构为岩乳管,外侧鼓室扩大,后方为乳突气房及乙状窦,颞骨岩部尖可见颈动脉管。

2.4.2　前庭导水管层面　此层面显示前庭导水管呈弧线走形,与前方的总骨脚和后半规管弓的两个圆点结构形成“笑脸”形状。

前庭逐渐出现,并显示部分外半规管,内侧可见内耳道顶部显现,上鼓室与乳突窦的“8”字形渐显,后方为乳突气房及乙状窦。

2.4.3　外半规管层面　外半规管全程均可见,它的两个骨脚与前庭相连,弓形向外,共同构成马蹄状;前庭内前方为内耳道,可见内耳道底上部结构:听神经和迷路动脉:前庭内后方的圆点为后半规管弓;内后方为前庭导水管:岩尖部的前面可见三叉神经腔,内有三叉神经节,外侧鼓室继续扩大,后方为乳突气房及乙状窦。

2.4.4　锥隆起层面　鼓室内可见锤骨颈、砧骨长脚,鼓室后壁可见向鼓室内突出的锥隆起,内藏镫骨肌,内侧的小隐窝为鼓室窦,外侧的为面神经隐窝,其后面神经垂直段,内后方可见前庭导水管:耳蜗内后的内耳道渐消失,鼓室外侧的外耳道渐出现。

5　耳蜗底转层面　耳蜗三转清晰显示,耳蜗底转向鼓室内突起,并见耳蜗导水管呈线型进入耳蜗底转内,鼓室内可见锤骨颈及砧镫关节,鼓室前壁可见鼓膜张肌管,外侧可见骨性
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1 2.4C 2.4.
外耳道,鼓室后方可见从内到外排列的镫骨肌和面神经垂直段,内侧是颈静脉球顶。

表1　颞骨解剖结构显示程度比较
结构标本
断面图像 CT图像锤骨++++++
砧骨++++++
镫骨++++++
面神经管++++++
鼓膜张肌++++++
前庭导水管++++++
耳蜗导水管++++++
半规管++++++
前庭++++++
耳蜗++++++
注:表中整个结构全部显示或绝大部分结构显示(75%以上)记为+++,整个结构大部分显示(50%～75%)记为++,整个结构小部分显示(25%～50%)记为+,整个结构基本未显示(25%以下)记为-。

3　讨论
3.1　高品质、高清晰度的薄层解剖断面数据集是人体可视化的基础　本研究采用高精度数控铣床在整体标本上的自动铣切,避免了以往技术因素造成的厚薄不均等缺点[1]。

由于本数据集的层厚为0.25mm,因此能连续地显示颞骨各结构及各结构之间的关系,避免了传统解剖破坏其正常位置才能了解其位置关系的缺陷,为颞骨的进一步可视化研究提供厚薄均匀、解剖信息丰富、连续完整的薄层断面数据集[2]。

在此数据集上,颞骨的各结构基本均清晰可见,保证了这些结构资料的完整性、连续性和精确性。

而更细小的以及小于铣切间距的结构则难以识别,特别是细小的血管、神经,由于其色泽与周围的结缔组织的颜色接近而不好区分,需要常规冰冻断层标本或采用如染色等其他技术来对照观察。

为满足颞骨细小结构的解剖学研究,在目前采用铣切及照相方法的条件下,可调整铣切间距,缩小照相的范围,提高照相精度等方法来提高细致结构的识别空间。

3.2　应用多向调整技术可以做到断层标本与CT图像完全匹配　虽然MPR技术应用于临床已几十年,但在过去往往习惯于在单一平面内调整M PR重组基线方向,比如在轴位参考图像上使重组基线旋转到不同角度可分别重组出与横断面垂直的矢状位、冠状位图像或斜面图像,称之为单向调整M PR 图像[3]。

双向或多向调整MPR即在两个或两个以上参考平面上调整MPR重组基线旋转方向,最终重组出与多个参考平面中的任何一个均不垂直的斜面图像。

通过多向调整M PR技术,可多次在多个平面旋转任意角度调整解剖结构的最佳显示方位,只需一次扫描多次MPR后处理,就可取代多次多方位扫描,成为颞骨多方位整体观察的必要途径之一[]。

柳澄等[5]利用双向调整M R技术,研究了在同层图像上沿长轴方向显示锤骨、砧骨、镫骨、面神经管等结构的全程,认为不同结构M PR全程显示的级别不同,所需的基础显示方位、旋转中心点、旋转方向的定向解剖标志、MPR调整角度及旋转参考方位(平面)的数量不同,其中镫骨、砧骨、面神经管等需要在两个参考平面上双向调整旋转角度,其他结构只需在一个平面内单向调整旋转角度,寻找到更好的显示这些解剖结构的不同旋转角度。

在以往的各种断层标本的研究中,无论是哪一种方法,对照研究的两方面没有作到统一,断层标本选取的是尸体标本,影像获取图像选用的是活体;即使选用的都是尸体标本,但因为CT扫描基线与实际切割机线难以完全一致,做不到两者解剖结构的一一对应。

M SCT一经问世便对颞骨的影像学检查起到了革命性的作用,使以前任何一种影像检查方法都无法发现的颞骨中的细微结构有了较好的显示,特别是中内耳内的复杂结构[6]。

M S CT牺牲了密度分辨力而着意提高空间分辨力,将图像边缘勾画的非常锐利,因此特别适用于显示以细小骨性结构为主的解剖部位,如骨小梁和颞骨。

而M S CT 的各向同性扫描技术可以做到一次扫描,同时得到横断图像、矢状图像和冠状图像,甚至能得到同层显示面神经或听小骨的斜矢状图像,不但减少了患者的X线照射量,而且能更好地显示颞骨内部的解剖结构;以断层标本图像的解剖结构为参考,运用多向调整MPR技术,在CT图像上可以多次在多个平面旋转任意角度调整解结构的显示方位,直至CT图像和断层标本图像层而结构相吻合,使断层解剖研究实现了影像和解剖对同一标本的完全对应。

我们的研究正是把薄层(亚毫米)标本的制作技术与CT 各向同性扫描技术、多向调整M PR技术相结合,不仅制作成功超薄层颞骨断层标本图像,而且使CT图像与标本图像完全吻合。

弥补了上述两个方面的空自,为颞骨实用影像解剖的研究打下更为坚实的基础。

4　结论
将数字化可视人体数据集断面图像与相对应的CT图像对照研究,完成颞骨断面和影像解剖结构的对照观察。

研究表明二者间有良好的对应关系,前者能为后者提供完整而清晰的断层解剖学依据。

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