周围神经三维重建与可视化研究进展

时间:2009-03-13   来源:   网友评论:0   人气: 777 作者: 任高宏  裴国献

【摘要】

目的  对周围神经三维重建与可视化研究进展进行综述。

方法  广泛查阅近期国内外周围神经三维重建与可视化研究的相关文献,并进行回顾和综合分析。

结果  利用周围神经三维重建与可视化技术,不仅可以真实再现周围神经复杂的三维表面结构及毗邻关系,而且可以将周围神经内部的三维结构任意显示、旋转、缩放、分割和适时三维测量,并已经在臂丛神经、腰骶丛神经、神经干功能束(组)、肌内神经走行分布、周围神经再生过程、包含周围神经的复合组织三维重建与可视化研究等方面取得了初步成效。但由于周围神经信息的识别、分割、配准和融合等问题尚未解决,周围神经可视化研究目前仍处于初始阶段。

结论 周围神经三维重建与可视化研究对更新周围神经损伤的诊疗理念、完善周围神经诊疗手段,开辟周围神经科研与教学的新途径等方面均具有重要的价值,可望成为周围神经外科新的生长点。

 

周围神经包括 31 对脊神经及 12 对脑神经,在骨科领域常见的周围神经损伤主要为脊神经所组成的神经丛及其发出的神经干,其诊断和治疗仍然是困扰临床的难题之一。传统的诊断方法不能明确损伤程度及性质,具有局限性,影像诊断技术的迅速发展使周围神经损伤的诊断水平取得了明显进展,但准确性仍偏低,即 使 MRI 像,图 噪比和空间分辨率仍不十分理想 [1],且这些诊断手段均是间接搜集证据。同时,临床医生只能凭个人经验推测周围神经干内各个神经功能束(组)的走形、走向和分布空间结构以及它们相互之间毗邻关系的三维重建。这种主观想象缺乏科学性和准确性,增加了手术操作不当造成神经、血管和局部脏器医源性损伤的潜在风险。

近年来,随着计算机技术、信息技术和网络技术的迅速发展,医学数字影像设备的不断更新及新的传输标准 DICOM 的推出,建立基于解剖结构的数字化虚拟人及其器官的三维可视化模型研究已经引起越来越广泛的关注。三维重建和可视化研究是利用数字化可视人体数据集的系列二维图像或机体(尸体)二维薄层连续断面图像,重建出某个器官或结构的三维可视数字化解剖模型,逼真显示人体组织器官内在物理属性和空间毗邻关系,便于从不同方位三维显示其局部解剖关系、测量解剖结构的空间位置等。医生通过可视化技术能够精确直观地观察和处理人体病灶及其周围组织器官,极大地促进了精确诊断、外科手术计划、临床医师培训及解剖教学等的发展 [2-3]。周围神经及神经干功能束(组)的三维重建与可视化研究是虚拟周围神经模型构建的基础,同时也是解剖神经向生理神经过渡的动力来源之一,有望为周围神经诊断治疗和临床学习培训带来新的生机和活力。但由于周围神经显示困难,美国可视人计划甚至将神经显示技术难题列为全球招标项目亟待攻克 [4]。因此,目前对人体器官三维重建与可视化研究仍大多集中于头颈部,如脑及颅神经、耳、喉、颈椎等器官、骨骼和大块肌肉、腹部和盆部器官等,而对周围神经、血管、小肌肉等研究相对较少,本文拟对周围神经的计算机三维重建与可视化研究进行介绍。

 

1 数字化可视人体研究现状

数字化可视人体是采用人体解剖学和现代影像学方法获取人体解剖结构的断面数据信息,应用计算机技术和现代信息技术建立数字化人体器官真实结构的三维模型,将此模型作为一个基础数据平台,可应用于与人体结构有关的多个领域 [5-6]。可视人体计划是 1989 年由美国国家医学图书馆提出,1994 年-1995  Colorado 大学完成并向世界公布了男女两组可视人计划图像数据集,开创了数字解剖学和数字化虚拟人体的新时代。继虚拟美国人和虚拟韩国人制作完成后,目前国内外已有 9 个虚拟可视人数据集,其中我国提供了 6 [5]。可视人研究是一项借助计算机技术进一步认识人类,同时在医学、仿生学等多个领域具有广阔应用前景的重大课题,近年来引起广泛关注。


 

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