計(jì)算機(jī)輔助內(nèi)聽道三維重建

1、計(jì)算機(jī)輔助內(nèi)聽道三維重建石麗亞1 戴樸2 韓東一2 楊偉炎2 姜泗長(zhǎng)2Computer Assisted Three Dimensional Reconstruction Of Internal Acoustical Meatus Shi-Liya1 Dai-Pu2 Han-Dongyi2 Yang-Weiyan2 Jiang-Sichang21 Otolaryngology Department Of China PLA Ulumuqi General Hospital（I used to work in this hospital）Otolaryngology Department of

2、China PLA 466th Hospital（I work in this hospital now.）2 Otolaryngology Department of China PLA General Hospital Abstract: Purpose：It is for understanding minute anatomic and adjacent relationship of human internal acoustical meatus(IAM). Method：The technique of computer assisted three dimensional re

3、construction from serial sections was used to reconstruct the structures of human temporal bone in 5 cases. Result： The reconstructed images in different angle showed the clear spatial relationship of structures in and around IAM. The 3-D measurement showed that the average length of IAM, the distan

4、ce between the basal turn of cochlea and labyrinth segment of facial nerve was 0.090.26mm. The distances from ampulla of the superior semicicular canal to the geniculate ganglion, labyrinth segment of facial and Bills bar were respectively 2.25±0.28mm, 1.21±0.09mm, 1.94±0.42mm. Conclu

5、sion: These images and data cant be obtained easily by traditional dissecting methods are very useful to the surgery of middle cranial fossa. Key words: internal acoustical meatus(IAM); Bills bar; labyrinth segment of facial nerve; three dimensional reconstruction; middle cranial fossa; 摘要：目的:了解人類內(nèi)聽

6、道的微細(xì)解剖，以及毗鄰關(guān)系。方法：用計(jì)算機(jī)輔助顳骨組織切片三維重建技術(shù)，重建了5例人類顳骨巖部?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)的三維圖像。結(jié)果：重建圖象清晰地顯示了內(nèi)聽道內(nèi)、外各結(jié)構(gòu)的三維空間的解剖關(guān)系。測(cè)量其三維參數(shù)，內(nèi)聽道平均的長(zhǎng)度為6.47+0.8312.01+1.79mm；面神經(jīng)迷路段到耳蝸基底轉(zhuǎn)的之間的距離是0.090.26mm；膝狀神經(jīng)節(jié)到上半規(guī)管壺腹的距離;面神經(jīng)迷路段到上半規(guī)管壺腹;上半規(guī)管壺腹到Bills bar的最短距離分別為2.25+0.28mm；1.21+0.09mm；1.96+0.42mm。結(jié)論：這些常規(guī)解剖方法難以獲得的圖象和數(shù)據(jù)非常有助于顱中窩進(jìn)路手術(shù)的訓(xùn)練和設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：內(nèi)聽道；Bill

7、s bar；面神經(jīng)迷路段；耳蝸；半規(guī)管；顱中窩；三維重建。中顱窩進(jìn)路即經(jīng)巖骨上面達(dá)巖骨病變部位。此手術(shù)方法須涉及或避開在此處密集分布的某些重要結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包括內(nèi)聽道及其內(nèi)的神經(jīng)、血管；面神經(jīng)迷路段；半規(guī)管及耳蝸。因此，當(dāng)手術(shù)達(dá)到內(nèi)耳道底部時(shí)，易損傷耳蝸和上半規(guī)管。本研究利用連續(xù)切片的計(jì)算機(jī)三維重建技術(shù)重建并獲得了內(nèi)聽道內(nèi)、外各結(jié)構(gòu)的立體圖象，測(cè)量了Bills bar與膝狀神經(jīng)節(jié)和上半規(guī)管的距離，面神經(jīng)迷路段到耳蝸基底轉(zhuǎn)及到上半規(guī)管壺腹的距離，上半規(guī)管壺腹到膝狀神經(jīng)節(jié)的距離等，這些圖象和數(shù)據(jù)對(duì)中顱窩進(jìn)路手術(shù)方法有很重要的指導(dǎo)意義。材料與方法：取已制備好的顳骨火棉膠連續(xù)切片標(biāo)本5例（患者生前均無

8、耳部疾病史），4例左側(cè)，1例右側(cè)，均為水平切片。其制備過程為：常規(guī)10%甲醛固定、脫鈣、梯度酒精脫水、浸膠、火棉膠包埋,制作火棉膠塊。連續(xù)顳骨水平切片：每片厚20m，每5片取1片，蘇木素伊紅染色封片。連續(xù)切片按順序在投影儀上放大八倍并繪制投影輪廓，描繪所要重建結(jié)構(gòu)的輪廓。在數(shù)字化板上設(shè)定好參照點(diǎn)，將所描繪的切片輪廓圖輸入計(jì)算機(jī)，并將各結(jié)構(gòu)的輪廓內(nèi)填充不同的顏色，按順序建立文件名稱及序號(hào)。使用計(jì)算機(jī)重建程序，連續(xù)疊加，沿X、Y軸旋轉(zhuǎn)角度，形成新的文件，并顯示輸出具有一定旋轉(zhuǎn)角度的三維圖像。重建結(jié)構(gòu)沿X、Y軸任意角度旋轉(zhuǎn)，并可形成動(dòng)畫連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 結(jié)果： 5例中的3例顳骨切片標(biāo)本均重建了耳蝸及半規(guī)管

9、的骨迷路；內(nèi)聽道、內(nèi)聽道內(nèi)的前庭神經(jīng)、耳蝸神經(jīng)、面神經(jīng)和后壺腹神經(jīng)；前庭導(dǎo)水管；耳蝸導(dǎo)水管；膝狀神經(jīng)節(jié)；面神經(jīng)迷路段、水平段、鼓索神經(jīng)、聽骨鏈和鐙骨肌等；另兩例僅進(jìn)行測(cè)量。 除內(nèi)聽道用線框結(jié)構(gòu)外其它結(jié)構(gòu)均充填顏色為實(shí)體結(jié)構(gòu)（圖1）。將兩個(gè)在Y軸向上角度相差100的重建結(jié)構(gòu)并列放置，組成上、下兩組顳骨內(nèi)重建結(jié)構(gòu)的立體圖對(duì)，可以獲得清晰、直觀的顯示顳骨內(nèi)結(jié)構(gòu)形態(tài)的立體視覺，觀察其三維空間的毗鄰關(guān)系（圖3,4）。經(jīng)軟切可以研究?jī)煞N或幾種結(jié)構(gòu)的毗鄰關(guān)系（圖2）。當(dāng)軟切掉內(nèi)聽道時(shí)可見聽面復(fù)合神經(jīng)束，無論從組織切片或重建結(jié)構(gòu)上均可見到VII、VIII顱神經(jīng)自內(nèi)耳門進(jìn)入內(nèi)聽道后則為復(fù)合神經(jīng)束，第VIII顱神

10、經(jīng)進(jìn)入內(nèi)聽道后分為前庭上神經(jīng)、前庭下神經(jīng)、后壺腹神經(jīng)(圖5)和耳蝸神經(jīng)，到內(nèi)聽道底面神經(jīng)位于內(nèi)聽道上部Bills bar的前方進(jìn)入面神經(jīng)管，后方為前庭上神經(jīng)。內(nèi)聽道的下部即橫嵴前下部位于面神經(jīng)的下方為耳蝸神經(jīng)，后部為前庭下神經(jīng)，而且諸神經(jīng)在內(nèi)聽道內(nèi)走行的不同階段有融合現(xiàn)象。耳蝸底轉(zhuǎn)位于面神經(jīng)迷路段的前、下方與內(nèi)耳道底相對(duì)，上半規(guī)管壺腹靠近內(nèi)耳道的底部,面神經(jīng)迷路段走行于耳蝸與上半規(guī)管之間。面神經(jīng)自Bills bar進(jìn)入面神經(jīng)管向外走行，介于前庭與耳蝸之間達(dá)膝部。面神經(jīng)自膝狀神經(jīng)節(jié)轉(zhuǎn)向后、下為水平段（圖5,6）。位于圓窗附近可見耳蝸導(dǎo)水管 (外淋巴導(dǎo)水管) 的內(nèi)口，此管向后延伸，達(dá)巖部下面頸靜脈

11、窩之內(nèi)側(cè)（外口）。將內(nèi)耳之外淋巴導(dǎo)至蛛網(wǎng)膜下腔。位于前庭橢圓囊隱窩之后外側(cè)見前庭小管即內(nèi)淋巴導(dǎo)水管的內(nèi)口，此管向后外行走，止于巖部后面內(nèi)耳門之后外側(cè)（外口），內(nèi)淋巴管引流內(nèi)淋巴經(jīng)此小管外口處之內(nèi)淋巴囊（圖7）。圖8示內(nèi)聽道的長(zhǎng)度及走行，測(cè)量?jī)?nèi)聽道的長(zhǎng)度（耳蝸底到內(nèi)耳門和Bills bar 到內(nèi)耳門）分別為：5.22+0.579.49+1.68和6.47+0.8312.01+1.79mm。圖2、6經(jīng)軟切掉內(nèi)聽道線框結(jié)構(gòu)的輪廓后觀察內(nèi)聽道內(nèi)的神經(jīng)走行，可見內(nèi)聽道的底部面神經(jīng)位于內(nèi)上側(cè)；外上側(cè)為前庭上神經(jīng)；面神經(jīng)的下方為（內(nèi)下）耳蝸神經(jīng)；外下方為前庭下神經(jīng)；前庭下神經(jīng)的下方可見有后壺腹神經(jīng)，后壺腹神

12、經(jīng)全長(zhǎng)約為6.05mm。同時(shí)觀察面神經(jīng)從膝狀神經(jīng)節(jié)向后、向內(nèi)、向下進(jìn)入內(nèi)聽道內(nèi)至Bills bar 的距離為2.96+0.53mm，從圖中可觀察到面神經(jīng)迷路段到耳蝸基底轉(zhuǎn)的距離非常接近（0.090.26mm）0.16+0.07mm；面神經(jīng)迷路段到上半規(guī)管壺腹（骨迷路）的距離1.21+0.09mm。面神經(jīng)迷路段鄰近的上半規(guī)管壺腹到耳蝸的最短距離是2.53+0.42mm，面神經(jīng)自膝狀神經(jīng)節(jié)轉(zhuǎn)向后走行，從膝狀神經(jīng)節(jié)到上半規(guī)管壺腹的距離是2.25+0.28mm。上半規(guī)管壺腹到Bills bar的最短距離為1.96+0.42mm?？梢姶瞬课唤Y(jié)構(gòu)排列緊湊，毗鄰關(guān)系十分密切，其間最短距離非常近(表1)。表1

13、 5例顳骨三維重建測(cè)量數(shù)據(jù)部位H-124H-175H-197H-305H-216x+sCoCh BIAP4.918.855.466.766.0610.944.349.385.3211.525.22+0.579.49+1.68BillsIAP5.4310.577.689.556.2314.006.5412.007.4914.016.67+0.8312.01+1.79GgBills2.713.122.313.733.102.96+0.53FNlsCoCh0.090.260.130.220.090.16+0.07GgAs-scc2.012.652.522.042.032.25+0.28FNlsAs-

14、scc1.171.281.191.081.341.21+0.09BillsAs-scc2.412.401.471.492.051.96+0.42As-sccCoCh2.013.192.342.302.802.53+0.42Coch B：耳蝸底；IAP：內(nèi)耳門；Bills：Bills Bar；FNls：面神經(jīng)迷路段； Gg：膝狀神經(jīng)節(jié)；As-scc：上半規(guī)管壺腹；CoCh：耳蝸。 討論：中顱窩進(jìn)路手術(shù)乃經(jīng)顱中窩底之巖骨前上面暴露內(nèi)耳道，在保存面神經(jīng)和聽神經(jīng)功能的同時(shí)，行內(nèi)聽道內(nèi)腫瘤的切除或選擇性地切斷前庭神經(jīng)，而達(dá)到治療目的。手術(shù)的關(guān)鍵是如何暴露及辨認(rèn)內(nèi)聽道。然而開放內(nèi)聽道避免損傷面神經(jīng)，暴露B

15、ills bar是手術(shù)的重要標(biāo)志，因此我們重建了內(nèi)聽道Bills bar與周圍結(jié)構(gòu)三維重建及測(cè)量。三維重建的測(cè)量是在三維坐標(biāo)系中根據(jù)各點(diǎn)坐標(biāo)來計(jì)算的，計(jì)算組成重建結(jié)構(gòu)的象素點(diǎn)數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際體積是相當(dāng)精確的，三維重建測(cè)量所獲得的三維數(shù)據(jù)，在一般尸體解剖、CT掃描和顳骨組織切片中是很難得到的。在暴露內(nèi)聽道時(shí)為了避免損傷膝狀神經(jīng)節(jié)前方的耳蝸和后方的上半規(guī)管，這些數(shù)據(jù)有非常重要的指導(dǎo)意義。根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)看Bills bar與膝狀神經(jīng)節(jié)、上半規(guī)管壺腹及面神經(jīng)，面神經(jīng)迷路段與耳蝸、上半規(guī)管壺腹等結(jié)構(gòu)緊湊并關(guān)系密切。當(dāng)手術(shù)達(dá)到內(nèi)耳道底部時(shí)，極易損傷面神經(jīng)、耳蝸和上半規(guī)管。因此，不但要了解各結(jié)構(gòu)走行的方

16、向及毗鄰關(guān)系，還要了解各結(jié)構(gòu)之間的距離，才能避免術(shù)中的損傷?？傊谥酗B窩手術(shù)中內(nèi)聽道的定位是關(guān)鍵，而暴露找到Bills bar是確定面神經(jīng)及周圍結(jié)構(gòu)的重要標(biāo)志，了解內(nèi)聽道及Bills bar周圍結(jié)構(gòu)的毗鄰關(guān)系，及各結(jié)構(gòu)之間的距離，有利于手術(shù)中確定面神經(jīng)的位置，避免術(shù)中損傷面神經(jīng)、耳蝸和前庭。圖. 重建的是左側(cè)耳蝸及半規(guī)管的骨迷路；內(nèi)聽道(IAP)、內(nèi)聽道內(nèi)的前庭神經(jīng)、耳蝸神經(jīng)、面神經(jīng)和后壺腹神經(jīng)(PAN)；耳蝸(CoCh)；半規(guī)管(SCC)；前庭導(dǎo)水管(Ed)；耳蝸導(dǎo)水管(CoCh-A)；膝狀神經(jīng)節(jié)(Gg)；面神經(jīng)水平段(FNl)；鼓索神經(jīng)(cho-TN)；聽骨鏈(SO)；鐙骨肌(Sm)等多個(gè)重建結(jié)構(gòu)。 圖2. 經(jīng)軟切后并可單獨(dú)或同時(shí)顯示不同的重建結(jié)構(gòu)外半規(guī)管(L-SCC),后半規(guī)管(P-SCC),上