人体斜坡区断层解剖及三维重建研究

， ，， ，兴浩， ， ，树伟

(1.滨州医学院，山东 烟台 256603；2.滨州医学院烟台附属医院神经外科,山东 烟台 264100；3.山东大学医学院断层影像解剖学研究中心，山东 济南 250012)

人体斜坡区位置深在，结构复杂，毗邻脑干、颈内动静脉、海绵窦以及多组颅神经等重要结构。对于在斜坡区病变的手术一直以来都是神经外科领域的难题[1]。因此，如果能更清楚、直观形象地了解斜坡区的解剖形态及毗邻关系，对于该区域的手术治疗，将会有重要的临床意义。Muelleman等[2]对斜坡区及邻近区域进行了显微解剖研究，为神经外科医生学习该区域的解剖提供了丰富的解剖图谱，但通过解剖图谱和尸头解剖熟练掌握有关解剖知识，仍存在一定困难。随着现代计算机技术的发展，诞生了计算机三维重建和显示的新技术，在医学领域，主要用于生人体器官的三维重建和仿生研究[3-4]。本研究在薄层断层上观察了该区域的解剖特点，并对于有关结构进行了三维重建显示，以期为临床手术提供解剖学资料。

1 材料与方法

取2例成人尸头，行标记、画线、冷冻和固定，再经明胶包埋和深低温冷冻后，用铣削精度为0.001 mm的SKC500型数控机床(数控系统和刀具为德国产品)分别在水平面和冠状面铣削层厚为0.1 mm的薄层标本。断面用酒精处理，使用Canon EOS20D相机进行连续摄影。在冠状面上采用经AC-PC线中点所做垂线为冠状断层基线,在水平面上采用耳眦线为基线。获得与斜坡区有关的横断面图像320幅，冠状位图像232幅，从不同切面追踪观察该区主要结构的位置、走行规律及毗邻关系，选取4个典型断面描述斜坡区的解剖特点。

斜坡区结构三维重建：将拍摄的0.1 mm厚的颅脑断面解剖图像用Photoshop 7.0软件进行成批量裁切并进行分割，将斜坡、颈内动脉、垂体、脑神经、海绵窦、基底动脉等结构分割出来，并逐层分别填充数值差异较大的灰阶颜色，存储为新的图层，然后去掉彩色背景图层，仅保留分割的灰度图层。再将灰度图像以AMIRA 4.1软件对每张图中已分割的结构进行灰度值提取，每一个灰度值定义一个标签，完成分割定义，然后对相关结构进行三维重建显示。

2 结果

2.1 斜坡区的断层解剖特点

斜坡位于后颅窝正中，是鞍背到枕骨大孔的一条倾斜的骨坡，由枕骨基底部和蝶骨体共同构成。根据斜坡区的位置和手术目的可将斜坡区分为上斜坡、中斜坡和下斜坡。内耳门上缘平面以上为上斜坡；颈静脉孔上缘平面以上至内耳门上缘平面之间部分为中斜坡，颈静脉孔上缘平面以下至枕骨大孔前缘为下斜坡。

2.2 上斜坡层面

上斜坡是内耳门上缘以上的部分，前方隔鞍背从上到下依次与垂体、鞍底、蝶窦相邻；外侧为破裂孔(颈内动脉经此孔向上内经海绵窦走行至颅内)；外侧是海绵窦(窦内穿行颈内动脉、动眼神经、滑车神经、三叉神经，海绵窦外侧隔一层硬膜与颞叶相邻)；后外侧为Dorello管(为不规则形的骨纤维管道，其内主要有展神经和岩下窦等通过)；后方是脑桥，基底动脉及静脉在脑桥腹侧中央走行(图1)。

1:垂体；2:上斜坡；3:三叉神经；4:脑桥

2.3 中斜坡层面

中斜坡是颈静脉孔上缘平面以上至内耳门上缘平面之间的部分，前方是鼻咽部和咽后组织，后方邻椎基底动脉及其分支、椎基底动脉结合部、脑桥下段，外侧为岩尖、内耳门，与面神经、位听神经相邻(图2)。

2.4 下斜坡层面

从颈静脉孔上缘平面以下至枕骨大孔前缘为下斜坡，其前方即口咽部和咽后组织，侧方有乙状窦、颈静脉孔(孔的内侧为舌咽神经、迷走神经和副神经，孔的外侧为颈内静脉)、舌下神经管(舌下神经穿此管出颅)；后方隔硬脑膜与椎动脉、脑桥、延髓(图3)。

1:中斜坡；2:脑桥；3:内耳道；4:面听神经

1:下斜坡；2:舌下神经管；3:椎动脉；4:延髓；5:舌下神经

2.5 冠状位

在冠状切面上，斜坡呈中间凹陷的横行结构，双侧与颞骨岩部紧密连接。脑干、基底动脉等结构位于斜坡上方；下方是蝶窦、鼻咽部、口咽部及咽后组织；双侧对称分布着破裂孔、经动脉管、颈静脉孔及舌下神经管等孔道结构，颈内动脉、颈内静脉及第Ⅲ～Ⅻ对脑神经等结构分布两侧走行(图4)。

1：脑干；2：颈静脉孔；3：面听神经；4：斜坡 →：面听神经

2.6 斜坡区解剖结构三维重建图像

通过计算机对正常人头颅薄层连续切片进行信号标定、提取和三维重建成功地获得了斜坡区有关结构的立体结构图像(图5)。从图中我们可以清晰地了解斜坡周围各结构的位置关系，垂体位于上斜坡前方，双侧为海绵窦、外展神经和三叉神经，中、下斜坡两侧下方依次有面听神经、舌下神经等结构，双侧椎动脉穿枕骨大孔后汇合成基底动脉走行在斜坡背侧，延续为大脑后动脉。

三叉神经；2:外展神经；3:面听神经；4:舌下神经；5:椎-基底动脉

图5斜坡的三维重建图像

3 讨论

斜坡位于后颅窝正中，在鞍背上缘向外至两端，向下至破裂孔内缘，再向下通过岩枕裂到颈静脉孔后缘向内达枕骨大孔划一连线，形成一不规则梯形区，即为斜坡的范围。基于手术目的和斜坡的位置，将斜坡分为上斜坡、中斜坡和下斜坡[5-6]。斜坡区是颅底肿瘤多发区，位置深、解剖关系复杂，对于神经外科医生来说，手术难度大，术后并发症多。熟悉该区域的解剖关系，是提高手术效果的关键[7-9]。本研究应用断层解剖结合三维重建技术，动态、立体地探讨了斜坡区域的解剖特点。

在断层解剖研究过程中，应用传统方法获得的冷冻断层切片存在切片过厚和锯耗的缺点。从德国引进的生物塑化技术锯耗降低为0.2 mm左右，但是对于解剖结构精细、形态变化复杂的区域显示不清楚，而且还有耗时长、标本易变形[10]。冷冻铣切技术可将组织固定保持原形，不存在锯耗[11]。本研究采用的铣削精度为0.001 mm SKC500型数控机床，数控系统和刀具均可根据研究需要随意调整切片厚度，获得清晰、解剖结构完整的断层，0.1 mm厚，可以放大、连续追踪观察；将获得的切片数据输入计算机图像分析系统，可以三维图像重建。

在获得的斜坡区断面上追踪发现：上斜坡主要结构为鞍背，鞍背后方是脑桥，基底动脉及静脉，鞍背的高低影响了手术中对后方结构的暴露程度[12-13]；中斜坡前方是鼻咽部和咽后组织，后方是椎基底动脉及其分支，外侧为岩尖、内耳门，与面神经、位听神经相邻，经口咽或经鼻，打开中斜坡可以完成椎-基底动脉结合处手术[14-15]；下斜坡侧方有乙状窦、颈静脉孔、舌下神经管，后方隔硬脑膜与椎动脉、脑桥、延髓毗邻，常用的手术入路有远外侧入路，受影响的解剖结构是乙状窦、颈静脉孔、舌下神经管等，术中注意给予保护[16]。

图像分割是解剖结构三维重建的关键。在多数情况下，分割的目标与背景之间的区分是模糊的，人在分辨图像目标和背景时，不仅要根据图像本身的性质，而且还要根据其学科知识和经验来作出判断[17-18]。临床上获得大量人体器官影像学断层资料，完成颅脑、骨骼及血管等三维图像，已广泛应用于导航手术、骨科手术及心脑血管介入手术等[19]，但影像学资料的准确性受影像质量的影响。由于信噪比和断面厚度的限制，影像断层对于人体器官的断面数据获取具有很大局限性，并没有充分显示人体器官内部细小解剖的形态，更不能显示器官的组织及生理状态。本研究应用了冷冻铣切技术，获得超薄彩色断层，含有丰富的解剖内容，能够显示相关的解剖细节；而且，本研究有解剖学专家和神经外科专家参加，熟悉颅底神经和血管解剖学特点和生理功能，可以准确在断面上人工分割相关解剖结构[20]。我们三维重建了斜坡区的解剖结构，获得了斜坡区的一个三维模型，可以提供三维立体视觉，显示斜坡复杂的空间结构，三维图像可以任意旋转、缩放，可以任意拆分、合并，形态结构逼真，可以多角度、动态地持续显示斜坡区的解剖特点，为斜坡区手术入路的选择和病变的理解提供了动态详尽的解剖学资料。以往从二维解剖图谱和尸体标本上学习相关解剖知识，但缺乏立体空间性和动态性，解剖标本释放高浓度的福尔马林，会对学习者造成一定程度的损害，且尸体标本来源有限，价格昂贵[21]。三维模型学习可克服上述困难，此外，我们还可利用该三维模型进行手术预演，熟悉手术路径，使治疗更安全[22]。

[参考文献]

[1] 李忠华,崔立山,袁士博,等.岩斜区脑膜瘤手术人路选择[J].中国综合临床,2010,26(5):522-523.doi:10.3760/ema.j.issn.1008-6315.2010.05.026.

[2] Muelleman TJ,Peterson J,Chowdhury NI,et al.Individualized surgical approach planning for petroclival tumors using a 3D printer[J].J Neurol Surg B Skull Base,2016,77(3):243-248.doi:10.1055/s-0035-1566253.

[3] 刘 军,费 昶,王新功,等.基于超薄标本断面的三维颅底中央区模型的建立[J].中华神经医学杂志,2013,12(10):1017-1020.doi:10.3760/cma.j.issn.1671-8925.2013.10.010.

[4] Liu J,Liu S,Heng X,et al.The values of thin sections and three-dimensional reconstruction in the sellar region[J].World Neurosurg,2012,78(5):510-515.doi:10.1016/j.wneu.2011.12.005.

[5] 张国徽,齐校勇,董建峰,等.骨性颅底斜坡区的临床解剖学研究[J].河北北方学院学报(医学版),2005,22(3):6-7.doi:10.3969/j.issn.2095-1396.2005.03.003.

[6] Ji W,Wang XY,Xu HZ,et al.The anatomic study of clival screw fixation for the craniovertebral region[J].Eur Spine J,2012,21(8):1483-1491.doi:10.1007/s00586-012-2151-0.

[7] Zoli M,Milanese L,Bonfatti R,et al.Clival chordomas:considerations after 16 years of endoscopic endonasal surgery[J].J Neurosurg,2017,14:1-10.doi:10.3171/2016.11.JNS162082.

[8] Koutourousiou M,Fernandez-Miranda JC,Vaz-Guimaraes Filho F,et al.Outcomes of endonasal and lateral approaches to petroclival meningiomas[J].World Neurosurg,2017,99:500-517.doi:10.1016/j.wneu.2016.12.001.

[9] Attanayake D,Dias B.Removal of a low clival chordoma in a teenager by dorsolateral suboccipital transcondylar approach[J].Asian J Neurosurg,2017,12(3):563-565.doi:10.4103/1793-5482.145549.

[10] 张绍祥,刘正津,何光篪.蝶鞍区塑化薄片断层解剖学研究[J].解剖学报,1998,29(4):23-29.doi:10.3321/j.issn:0529-1356.1998.04.001.

[11] 汤煜春,刘树伟,赵振美,等.蝶鞍区薄层横断面解剖与MRI对照研究[J].解剖学报,2009,40(1):159-163. doi:10.3969/j.issn.0529-1356.2009.01.032.

[12] Dzhindzhikhadze RS,Dreval’ ON,Lazarev VA,et al.Mini-orbitozygomatic craniotomy in surgery for supratentorial aneurysms and tumors of the anterior and middle cranial fossae[J].Zh Vopr Neirokhir Im N N Burdenko,2016,80(4):40-47.doi:10.17116/neiro201680440-47.

[13] 张 杰,孟 箭,庄乾伟,等.三维CT引导下经卵圆孔穿刺射频治疗三叉神经痛[J].口腔颌面外科杂志,2016,26(4):285-289.doi:10.3969/j.issn.1005-4979.2016.04.011.

[14] Jacquesson T,Berhouma M,Tringali S,et al.Which routes for petroclival tumors? A comparison between the Anterior expanded endoscopic endonasal approach and lateral or posterior routes[J].World Neurosurg,2015,83(6):929-936.doi:10.1016/j.wneu.2015.02.003.

[15] Notaris MD,Solari D,Cavallo LM,et al.The use of a three-dimensional novel computer-based model for analysis of the endonasal endoscopic approach to the midline skull base[J].World Neurosurg,2011,75(1):106-113.doi:10.1016/j.wneu.2010.09.033.

[16] 景洪标.颅底斜坡区域良性脊索细胞瘤1例报道[J].局解手术学杂志,2016,25(7):544-545.doi:10.11659/jjssx.12E015107.

[17] 武 力,张冰洋.基于VTK的人体肺部可视化面绘制[J].中医临床研究,2014,6(36):25-27.doi:10.3969/j.issn.1674-7860.2014.36.012.

[18] 杨晓强,李 斌,魏生民.基于解剖知识模型的医学图像分割方法研究[J].航天医学与医学工程,2005,18(1):62-65.doi:10.3969/j.issn.1002-0837.2005.01.015.

[19] 郭燕舞,张世忠,柯以铨,等.虚拟现实技术在颅底肿瘤手术计划中的应用[J].中国临床解剖学杂志,2008,26(2):206-208.doi:10.3969/j.issn.1001-165X.2008.02.027.

[20] Yang Z,Guo Z.A three-dimensional digital atlas of the dura mater based on human head MRI[J].Brain Res,2015,1602:160-167.doi:10.1016/j.brainres.2014.11.038.

[21] Maitreyee Mutalik SB.Methods to learn human anatomy:perceptions of medical students in paraclinical and clinical phases regarding cadaver dissection and other learning methods[J].Int J Res Med Sci,2016,4(7):2536-2541.doi:http://dx.doi.org/10.18203/2320-6012.ijrms20161888.

[22] Naraghi R,Hastreiter P,Tomandl B,et al.Three-dimensional visualization of neurovascular relationships in the posterior fossa:technique and clinical application[J].J Neurosurg,2004,100(6):1025-1035.doi:10.3171/jns.2004.100.6.1025.