关键词:
海马沟
影像解剖学
立体定位
回归分析
三维可视化
摘要:
研究背景:海马是颞叶内侧的弓形弯曲状隆起,属于边缘系统的一部分,与人类的情景记忆、空间认知等方面密切相关。众多研究已证实海马与癫痫、阿尔兹海默氏病等神经、精神类疾病间的密切联系,这些疾病发展过程缓慢,早期缺乏敏感的判定方法,因此,对海马形态学的观察是评价海马结构是否异常的主要方式。有研究表明海马沟形态结构失常与颞叶胶质瘤、海马不完全性反转等海马病变或解剖变异息息相关,而对上述海马沟异常形态的诊断是以掌握其正常解剖特征为前提的。脑立体定向手术是神经外科疾病治疗中效果良好的一种新兴治疗方式,利用影像学定位和定向仪引导,将穿刺针等显微器械置入脑内特定靶点来诊断和治疗中枢神经系统的各种病症。有研究报道了脑立体定向微创疗法在控制癫痫发作方面的有效性及安全性,在痫性放电起源于海马沟区域的颞叶癫痫脑立体定向治疗中,其穿刺轨迹及靶点定位均基于海马沟立体定位数据集的获取,从而实现致痫灶的精确定位。磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)具有较高的软组织分辨率,是研究海马结构的首选方式,并且高场强扫描获取的影像数据可以清晰地观察到海马结构的形态特征及内部组织包括海马沟,但MR图像显示的是二维空间上的结构信息,难以展现解剖结构的空间构象及其与周边结构的相互关系。在MR图像上海马沟可见部分为其内侧的小开口,通过对海马沟三维模型的建立可以补充海马沟的空间形态特点。基于上述内容,本研究收集30例健康成年人的颅脑MR图像,观察海马沟的形态学特点,并在立体定向空间中测量海马沟外侧界的三维坐标值,建立海马沟立体定位数据集。最后,基于MR图像利用3D Slicer软件重建出海马沟的三维模型,以期为海马沟及其周边区域病变的诊断及立体定向微创治疗提供活体影像学资料及数据参考。第一部分大脑海马沟的MRI形态学研究目的:探讨海马沟在以AC-PC线为扫描基线获取的3.0T MRI图像上的结构特点,研究海马沟在横断、冠状、矢状面上的形态特征。方法:收集30例健康成人的颅脑MR影像数据,包括15例男性和15例女性。以AC-PC线为基准线,采用T1 3D-BRAVO序列扫描获取层厚1mm的横断面图像,以DICOM 3.0的格式保存并导入e Film软件中,利用其多平面重建工具重建出层厚0.5mm的冠状面及矢状面图像,通过“连续追踪”及“三维立体定位”法观察海马沟在横断、冠状、矢状面上的位置变化及形态学特征。结果:在3.0TMR图像上准确识别了海马沟,得出海马沟在冠状面及横断面上的形态呈平坦的“C”形或“S”形,矢状面上呈斜向后上方的斜线形。在阿蒙角和齿状回间发现与脑脊液信号一致的空腔,为海马沟残腔,其形态多变,出现率为46.67%(14/30)。结论:大脑海马沟以冠状面观察为佳,横断面上难以显示清晰。海马沟在冠状面与横断面上形态相似,随层面后移或下移逐渐向内上方消失;矢状面上呈前低后高的斜线形,从外向内逐渐向后上方变短消失。第二部分大脑海马沟外侧缘立体定位数据集的建立及相关回归分析目的:建立基于AC-PC线立体定位体系中的海马沟立体定位数据集及其投影回归方程,分析海马沟坐标值间的相关关系及其在性别及侧别上的差异性,研究海马沟外侧缘的投影分布特点。方法:将30例健康成年人颅脑冠状面MRI图像以JPEG格式导入Photoshop CS6.0软件中,经图像配准后,以AC-PC连线的中点作为原点,建立三维立体坐标系,测量海马沟外侧缘的坐标值,其中X值和Z值可直接在软件中读取,Y值为图像距离AC-PC平面的层数乘以图像层间距的积,所有取样点坐标值组成海马沟在三维坐标系中的立体定位数据集。利用Excel软件对所测的数据进行汇总并处理,绘制出海马沟外侧缘的投影映射图,并利用SPSS 25.0应用程序对数据进行统计分析,得出海马沟外侧缘的投影回归方程。结果:成功建立海马沟外侧缘的立体定位数据集及投影回归方程。经统计学分析得知,男、女性海马沟X坐标值存在侧别上的显著差异(P<0.01),左、右侧海马沟Z坐标值存在性别上的显著差异(P<0.01),而Y坐标值在性别及侧别上均无统计学差异(P>0.05)。结论:海马沟外侧缘自前向后逐渐靠近AC-PC层面,没有明显集中趋势。女性海马沟外侧缘变异程度较男性高,以横断面显著。海马沟坐标值间具有正相关关系,相关关系较不密切,变异程度较高。海马沟X、Z值存在女性大于男性的性别差异性。第三部分大脑海马沟的三维重建及可视化目的:基于MRI图像建立健康成年人大脑海马沟的三维立体模型,研究海马沟的空间结构特点及其与周边结构的相互关系。方法:从30名健康成年人中随机选取1名受试者,将其颅脑3.0T MR图像数据以DICOM 3.0格式导入3D Slicer软件中,通过手动分割海马沟及钩沟的边界轮廓,半自动勾画侧脑室的方式重建出海马沟及其