唐 勇，王漢東，馬馳原，詹朝雙，王守巨，何宜盛

0 引 言

解剖學(xué)上，頭顱是一個相對密閉結(jié)構(gòu)，顱底實驗往往需要在開顱情況下才能得到顱底骨性結(jié)構(gòu)的重要評估參數(shù)和指標(biāo)。同時由于位置較深，實驗和臨床上往往需要借助導(dǎo)航技術(shù)或大型計算機(jī)軟件進(jìn)行顱底影像學(xué)資料的三維重建［1-2］，增加了實驗步驟和成本。本實驗基于薄層頭顱CT平掃，建立三維坐標(biāo)系，結(jié)合空間解析幾何原理，利用圖像處理和計算機(jī)軟件進(jìn)行編程，通過程序運算直接得出顱底骨性結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)，可大大節(jié)約實驗成本。

1 資料與方法

1.1 標(biāo)本與器械 5例(10側(cè))成人頭顱濕性標(biāo)本(10%甲醛溶液固定)均由南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖教研室提供，無外傷，無顱底骨質(zhì)破壞;64排Phillips螺旋CT;自制三釘解剖頭架;常規(guī)開顱器械和顯微手術(shù)器械;游標(biāo)卡尺(精確到0.02 mm);兩腳規(guī)。

1.2 計算機(jī)軟件 Adobe Photoshop CS5圖像處理軟件;Microsoft visual C++6.0計算機(jī)編程軟件。

1.3 空間直角坐標(biāo)系的建立和三維坐標(biāo)值的確立將5例(10側(cè))成人頭顱濕性標(biāo)本仰臥位固定，行薄層CT頭顱平掃，層厚設(shè)定在0.75mm，掃描起始于眥耳線水平，將掃描斷層圖像刻盤并導(dǎo)入電腦?？臻g直角坐標(biāo)系的建立見圖1，以O(shè)為原點，分別以垂直于矢狀面、冠狀面和軸面作直線X、Y、Z 3條直線互相垂直。將標(biāo)本掃描斷層圖像進(jìn)行逐層編號:1，2，3，……n。首先在連續(xù)的斷層圖像上定位骨性結(jié)構(gòu)所在層面，將該層面圖像利用Adobe Photoshop CS5圖像處理軟件打開(100%縮放)，在“窗口”菜單下勾選“信息”欄，鼠標(biāo)置于圖像上任意位置，則可自動在信息欄中顯示鼠標(biāo)所在點的 x、y坐標(biāo)值［3］，結(jié)合層厚和層數(shù)，可得出該點的Z坐標(biāo)值，即z(mm)=(n-1)×0.75(n代表目標(biāo)點所在層面編號)。綜合上述信息，可以確立所有骨性結(jié)構(gòu)目標(biāo)標(biāo)志點的三維坐標(biāo)值(x，y，z)。

圖1 空間直角坐標(biāo)系的建立和骨性結(jié)構(gòu)標(biāo)志點三維坐標(biāo)值的確立Figure 1 The establishment of spatial Cartesian coordinate system and the definition of three-dimensional coordinate values of bone structures

1.4 計算方法和編程運算 空間任意2點(x1，y1)和(x2，y2)之間的距離為:

空間任意2條直線之間的夾角為:

a1=x2-x1;b1=y2-y1;c1=z2-z1;

空間任意一點到任意平面的距離為:

空間任意2個平面之間的夾角為:

空間任意三點構(gòu)成的三角形的面積以及該三角形在任意平面上的投影面積為:

結(jié)合空間解析幾何原理和關(guān)系式，運行Microsoft Visual C++6.0軟件進(jìn)行編程(程序文件擴(kuò)展名為.cpp)。在Microsoft Visual C++6.0界面輸入相應(yīng)程序以及對應(yīng)標(biāo)志點的三維坐標(biāo)值，即可得出上述結(jié)果。

1.5 顱底骨性結(jié)構(gòu)直接測量 為了便于對該方法的準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行比較，我們再分別對5例成人頭顱濕性標(biāo)本行常規(guī)開顱，沿眉弓上緣和枕外隆凸上1cm連線水平鋸開并去除顱蓋骨，再利用水煮法［4-5］徹底去除剩余腦組織、血管、神經(jīng)、硬腦膜、韌帶等結(jié)構(gòu)，僅保留顱底骨性結(jié)構(gòu)完整，制作顱底骨性標(biāo)本。本實驗選取前床突中心點、弓狀隆起最高點、鞍背中心點和斜坡中線上一點(平雙側(cè)內(nèi)耳孔水平)共4點，見圖2。通過對上述骨性結(jié)構(gòu)之間的距離進(jìn)行直接測量，得出實際測量結(jié)果。

圖2 顱底骨性標(biāo)本上對解剖標(biāo)志點的距離直接測量示意圖Figure 2 Direct measurement of anatomic landmarks of bone structural specimen in skull base

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 利用Bland-Altman分析對2種測量方法進(jìn)行一致性評估，當(dāng)2種測量方法所得結(jié)果的差值位于95%CI內(nèi)時，說明2種方法的測量結(jié)果具有較好的一致性。

2 結(jié) 果

利用軟件計算和直接測量2種方法得出關(guān)于顱底4個骨性結(jié)構(gòu)標(biāo)志點之間距離的4組數(shù)據(jù)，即前床突中心點到鞍背中心點的距離，前床突中心點到弓狀隆起最高點的距離，鞍背中心點到弓狀隆起最高點的距離和斜坡中線上一點到弓狀隆起最高點的距離見表1和表2。對4組數(shù)據(jù)分別行Bland-Altman分析，見表3。2種測量結(jié)果的差異(bias)均位于95%CI內(nèi)，見圖3。這一結(jié)果說明2種方法的測量結(jié)果具有較好的一致性，在實際操作中可以互相代替使用。

表1 利用軟件計算方法得出顱底骨性結(jié)構(gòu)標(biāo)志點之間距離(mm)Table 1 The distances of bony structure landmarks in skull base calculating by the computer software(mm)

表2 利用直接測量方法得出顱底骨性結(jié)構(gòu)標(biāo)志點之間距離(mm)Table 2 The distances of bony structure landmarks in skull base calculating by direct measurements(mm)

表3 使用Bland-Altman分析比較2種方法的一致性情況(mm，n=10)Table 3 Consistency analysis between the two methods by Bland-Altman analysis(mm，n=10)

圖3 2種方法測量的4組數(shù)據(jù)的Bland-Altman分析圖Figure 3 The Bland-Altman analysis picture about 4 groups of data gained by 2 methods

3 討 論

3.1 局部解剖及影像學(xué)技術(shù)在顱底外科的應(yīng)用顱底外科是神經(jīng)外科、眼科、耳鼻喉科等學(xué)科的交叉學(xué)科，由于位置深在，解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，顱底外科在相當(dāng)長一段時期內(nèi)發(fā)展緩慢，一度被稱為手術(shù)禁區(qū)［6］。20世紀(jì)80年代，隨著顱底解剖學(xué)和影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，顱底外科的研究也越來越多元化［7-9］。除了在局部解剖學(xué)基礎(chǔ)上對顱底重要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行測量和描述外，人們開始結(jié)合影像學(xué)技術(shù)和計算機(jī)模擬可視化的三維顱底重建模型，更加直觀地呈現(xiàn)顱底結(jié)構(gòu)［10］。同時，結(jié)合術(shù)中神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)［11］，可有效避免損傷顱底重要神經(jīng)、血管等結(jié)構(gòu)，減少手術(shù)并發(fā)癥，降低致殘率和致死率。近年來，隨著術(shù)中影像技術(shù)的發(fā)展，特別是術(shù)中MRI的應(yīng)用，可以幫助神經(jīng)外科醫(yī)師判斷術(shù)中病變切除情況，有效降低了復(fù)發(fā)率。因此，顱底外科也成為實驗研究的熱點，包括對顱底部分骨性標(biāo)志坐標(biāo)點的描述［12-13］，結(jié)合影像學(xué)技術(shù)研究計算機(jī)三維重建［3，14］以及導(dǎo)航技術(shù)比較顱底手術(shù)入路涉及的顱底重要結(jié)構(gòu)的距離、操作角度、顯露面積等參數(shù)［15］。實驗研究主要采用的影像學(xué)技術(shù)包括CT和MRI，從適用范圍來看，CT主要應(yīng)用于骨性結(jié)構(gòu)的定位，干擾因素少，準(zhǔn)確性高，但其對軟組織的密度變化敏感程度欠佳，并且掃描的層厚和間隔可影響其精確程度。MRI對信號變化敏感，對顱底軟組織的評估效果好，如顱底硬腦膜、腦實質(zhì)和骨髓等結(jié)構(gòu)，但由于受磁場穩(wěn)定性和偽影的干擾，對骨性結(jié)構(gòu)定位的準(zhǔn)確性不如CT［16-17］。顱底病變的占位效應(yīng)、手術(shù)體位改變、術(shù)中腦脊液釋放和腦葉牽拉等因素往往容易造成軟組織移位，而骨性標(biāo)志點不易因病變生長和侵蝕發(fā)生位置變化，因此，顱底重要骨性結(jié)構(gòu)的參數(shù)結(jié)果對顱底病變的治療和評估更具有參考依據(jù)［18-20］。

3.2 實驗方法的優(yōu)越性 本實驗采用64排Phillips高分辨率螺旋CT，層厚僅為0.75 mm，可通過減少層間隔、增加掃描層面來有效提高數(shù)據(jù)的精確性。該方法利用空間解析幾何原理，可通過程序運算得出2點之間的距離、兩直線的夾角、點到面的距離、兩平面的夾角、空間三角形的面積以及在任意平面的投影面積等重要參數(shù)。根據(jù)空間解析幾何關(guān)系反映顱底骨性結(jié)構(gòu)的距離、顱底手術(shù)入路的操作角度、顯露面積等關(guān)鍵問題，同時可以避免使用導(dǎo)航，簡化了實驗步驟和節(jié)約了實驗成本［2］。另外，該方法在距離、角度和面積的計算上具有相對性，因此不必嚴(yán)格遵循特定的掃描起始層面和掃描角度，降低了實際操作難度。

3.3 實驗方法的局限性 在實際操作中，該方法也有一定的局限性。首先，所有的骨性結(jié)構(gòu)標(biāo)志點的定位均在CT圖像上完成，這對實驗人員的影像及解剖學(xué)知識要求較高，盡可能在專業(yè)解剖老師及影像學(xué)人員幫助下進(jìn)行定位分析，否則定位的準(zhǔn)確性可能會降低;另外，該方法僅對骨性結(jié)構(gòu)有良好的適用性，如果進(jìn)行軟組織、血管、神經(jīng)的研究，可能還需結(jié)合大型計算機(jī)軟件進(jìn)行三維重建或者結(jié)合神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行注冊和標(biāo)記。

4 結(jié) 語

綜上所述，這種在薄層頭顱CT平掃基礎(chǔ)上建立三維坐標(biāo)系，利用空間解析幾何原理進(jìn)行圖像處理和計算機(jī)軟件編程并通過程序運算直接得出顱底骨性結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)的方法，在具體的顱底解剖學(xué)研究和顱底入路比較過程中，簡化了實驗步驟和節(jié)約了實驗成本，具有良好的可重復(fù)性、準(zhǔn)確性及實用價值，值得在顱底外科的實驗研究中進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

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