基于断层解剖及可视化重建儿童肾的解剖结构

目的：基于体素重建法对儿童肾进行三维重建，研究儿童肾的解剖结构，为科研及临床诊疗提供帮助。方法：选择6岁男童标本，利用数控冷冻铣削技术进行铣切，同时用高清数码相机逐层拍照，进而得到一套完整高清的男童薄层铣切数据集。从数据集中选取含有儿童左右两肾的784个二维横断面图像，用Photoshop 2020软件对肾图像进行结构精细分割，再将处理过的图片用Digihuman reconstruction system软件进行三维重建。结果 ：获得一套高清的男童薄层铣切图像。得到了儿童肾的3D模型，精确度高，准确还原了肾的形态特征和结构特点。结论：得到的儿童完整薄层铣切数据集，可用于建立高清晰度的儿童断层解剖图谱，其分辨率高于一般的医学影像图像。重建得出的儿童肾3D模型可实现全方位、多角度观察，立体直观，能够精确全面地反映出解剖结构，可用于术前规划和手术方案展示。     

中国学龄前男童连续薄层标本数据集建立及可视化

目的 建立国人学龄前男童连续超薄解剖标本数据集,并行可视化应用研究。方法 选择经64排螺旋CT 和3.0T MRI全身扫描排除器质性病变和畸形的男童标本,6周岁,身高1.14 m,体重23 kg,发育正常,皮肤、内脏无破损,整体无挤压变形。经定型、冷冻及包埋,置于-25 ℃冷库中3周,由山东数字人公司在-25 ℃低温实验室中逐层数控冷冻无锯损铣切,从脚到头0.10 mm铣切,使用Rencay16k3Scanback相机逐层扫描获取高清晰度数据集图像。结果 共采集11 421张断面图像,所有图像原始保存为PNG格式,每张图像为13 000像素×8000像素,约27.4 MB,整体学龄前男童数据集共计305.60 G。结论 经文献检索,国内目前尚鲜见有从脚到头完整采集成功的学龄前男童数字化可视人体数据集,成功建立的数字化可视男童数据集,为儿童发育形态研究,各器官虚拟手术入路探索,教材与专著编写及儿童疾病预防、诊治及科普等提供高精度的基础大数据集。     

构建高分辨率中国数字人男性数据集

目的构建高分辨率中国男性数字人0.2mm断层间距图像数据集。方法取捐献健康男性遗体,经颈动脉红色灌注、低温冷冻定型、专用包埋模具垂直包埋、一次装夹连续等间距铣削、PhaseOneH25数码相机采集连续断层数据以构建数据集。结果共获得9320个RAW格式断层图像数据,分辨率为4080×5440象素,RAW格式单层数据量为27.5M,RAW格式总数据量为260G。结论高分辨率中国数字人男性数据集由于采用了2200万象素的高分辩率数码相机,断层上如血管、脂肪、软骨和骨骼等组织的边界清晰。并可用随机软件对图像的色彩、曝光量以及断层感兴趣区域进行重新处理。     

中国数字人女婴1号数据集构建报告

目的 :构建中国数字人女婴 0 .1mm间距断层图像数据集。方法 :足月宫内窒息新鲜女婴材料 ,经脐动脉红色灌注、低温冷冻定型、专用包埋模具倒立包埋、一次装夹连续等间距铣削、数码相机采集数据并构建数据集。结果 :共获得分辨率为 42 5 6× 2 848象素的断层数据 42 65个 ,构建成总数据量为5 3 .3 1G的RAW格式原始数据集和总数据量为 14 8.0 0G的解压缩TIF格式数据集各一套以及多套不同分辨率和尺寸的JPG格式数据集。结论 :中国数字人女婴 1号数据集组织边界清晰、色泽逼真 ,是第一套采用微创灌注技术和未经防腐处理的 0 .1mm分辨率的新鲜标本数据集。     

亚像素断层图像配准数据集的建立

目的针对数字化冰冻铣切断层图像的特点,探讨一种实用的高精度图像配准方法,建立基于数字化断层图像的亚像素级配准数据集。方法采用冰冻铣切技术获取成年男性头颈标本的冰冻连续断层图像,在M atlab软件中自动提取定标点图像特征,采用基于2点的刚体变换算法实现图像的自动配准。结果配准后图像定标点与基准配准点的误差小于1个像素,达到亚像素水平。结论采用外定标的图像配准算法可建立亚像素级的配准数据集,定位标记物的准确识别是获得亚像素级配准数据集的保证。     

火棉胶切片标本盒装的保存方法

随着显微外科和影像医学的进展，对断层解剖学的研究要求也越来越深入和细致，传统的断层标本制作有如下几种方法：①锯切法：包括分部、划线、冰冻、锯切几步，层厚4-5mm，待点锯耗大、欠精确，难以显示细微结构。②生物塑化包埋法：用生物塑化技术制备断层切片层厚1.2mm，锯耗0.3mm。但塑化技术设备要求高、费用贵，现在国内尚未普及。     

成人海马标本横断面图像与正常活体MRI的对比研究

目的：为海马的影像学检查诊断及手术治疗提供解剖学依据。方法：采用薄层冰冻铣切技术取成年男性颅脑标本平行于眦耳线的横切面图像，与相应活体层厚5mm的1．5T磁共振图像进行对比观察。结果：海马在视交叉下方平面开始出现，视束及前连合平面最为典型，室间孔平面变小并逐步消失，大约占据4cm的厚度。结论：1．5T磁共振T，加权像能较好显示海马及相关结构，侧脑室及其内部结构是确定海马位置及分部的最佳标志。     

儿童肝超薄铣削断层解剖及可视化重建

目的：了解儿童肝胆系统形态结构、走行规律，辨清儿童及成人肝的差异，为编写儿童解剖图谱提供素材，丰富对儿童肝胆系统的认识。方法 ：选取男童标本1具，利用数控冷冻铣削技术，采用从足到头逐层超薄铣切，进行数字儿童肝胆系统图像手动分割，分割提取后将数据导入Digihuman Reconstruction System，并建立三维模型，将初步建立的模型进行微调和修改。采用描述法对重建后的儿童三维肝胆系统模型进行显示。结果 ：获得肝连续薄层解剖断面图像1 234张，获得了儿童三维肝胆系统及儿童断层解剖图谱。结论 ：通过对肝断层解剖结构的分析与处理，可以立体地展示肝胆系统的解剖关系；三维图像可形象、动态地显示肝胆系统的解剖特点。     

成人大脑中央后沟及缘上回在冠状断面上的定位

目的：为给MRI冠状图像精确定位大脑内微小占位性病变及脑功能的影像学研究提供断层解剖学依据。方法：选用成年男性头部标本30例和活体健康成年男性6例，以经AC-PC线中点的垂线为基线，获得4mm层厚的颅脑连续冠状断层MRI图像。将扫描后的头部标本，开颅取脑，重要脑回涂以不同颜色，切制成与MRI扫描一致的脑连续冠状断层标本。把标本与相应MRI图像对照观察、统计，以确定中央后沟和缘上回在冠状MRI图像上的定位。结果：⑴在中央后沟首次出现的断面上，锥体束大多消失，其出现率左侧13%、右侧37%；背侧后脑半数仍然存在，其出现率左侧43%、右侧53%。⑵扣带沟缘支出现以后，中央后沟渐移至大脑半球上缘，顶内沟出现。⑶外侧沟由“Y”形变为“-”形时，缘上回完整显现，左侧77%、右侧83%。结论：⑴多数中央后沟首次出现在锥体束消失而背侧丘脑仍然存在的断面上；在切及侧脑室后角末端的断面上，中央后沟消失。⑵缘上回的辨认以外侧沟由“Y”形变为“-”形作为标志。     

蝶鞍区薄层横断面解剖与MRI对照研究

目的 研究蝶鞍区的薄层断层解剖与对应的MRI图像,探讨该区域结构在薄层断层解剖上的变化规律.为影像学诊断及临床开展该区手术提供详细的形态学资料.方法取2例成人头部标本,用1.5T MRI以眦耳线为基线进行扫描获取薄层MRI图像,经冷冻包埋后采用铣削精度为0.001mm的SKC500型数控机床由下往上铣削层厚为0.1mm的薄层标本,其中蝶鞍区层厚为0.05mm.从标本中选取典型断面,与相应的MRI图像相对照,观察蝶鞍区的重要解剖结构. 结果 共获得MRI图像T1加权40幅和41幅,T2加权40幅和41幅,薄层断层图像304张和310张.在薄层断层标本上进行连续追踪,并与相应的MRI图像对照,总结其规律.在垂体层面能清楚地显示海绵窦内结构及其相互关系:1.颈内动脉弯曲走行于海绵窦内,且与海绵窦之间形成几个间隙;2.第Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ脑神经以及三叉神经的眼神经支、上颌神经支在海绵窦外侧壁由前向后依次排列.在视交叉层面能够清楚地看到垂体柄穿过鞍膈与垂体相连.结论冷冻数控铣削技术获得的超薄断面与MRI图像对照能精确显示蝶鞍区的微细解剖结构,为该区病变的断层影像诊断和临床治疗提供实用的亚毫米断层解剖学依据.     

数字儿童颅底及颈部可视化模型建立研究

目的 对儿童颅底及颈部进行数字化三维重建,创建三维可视化模型。 方法 通过冷冻数控铣切及数字摄影技术获取1例中国6岁男童连续高精度超薄断层标本数字解剖图像数据集,选取从颅底至T1上缘之间的横断面,利用PhotoShop.2021逐张进行手动分割,使用三维重建软件Digihuman Reconstruction System将手动分割的结构重建,再导入3-matic Research 13.0软件进行调整和修改。 结果 成功建立首例中国男童的颅底及颈部三维可视化模型,多方位多角度清晰再现所分割结构三维形态及空间位置关系,完成对颅底及颈部椎骨、血管、神经及肌肉的详细观察,对颈部动静脉神经及椎体相关数据测量,分析解剖结构特点及手术注意事项。 结论 利用数字儿童颅底及颈部三维可视化模型,可多方位立体直观地显示详细解剖结构及毗邻关系,结合对颈部血管神经及椎体结构数据测量,为儿科临床诊治、虚拟手术、医学教学提供重要参考依据。     

侧颅底水平位火棉胶断层数据集获取及与CT影像对照观察

目的　制作侧颅底火棉胶水平位断层连续薄层切片,获取数字化图片库,为影像学断层研究及侧颅底疾病临床诊断提供参考。 方法 用2例尸头标本进行螺旋CT扫描后制作侧颅底区标本。火棉胶包埋后,用德国产大型轮式切片机沿水平位切片,厚度100 μm,每切一片均采用Sony F-717数码照相机（500万像素）摄影并保存在计算机。将断层照片与HE染色照片和CT影像进行对照观察,选取代表性层面进行描述,包括外半规管层面,面神经水平段层面,前庭窗层面,圆窗层面。 结果 共获取数字化连续图片2套,分别为300、340张,断层图像分辨率1920×2560 像素,结构毗邻关系显示清晰。与HE照片和CT片对照,可以更清楚地定位断层结构。 结论 火棉胶包埋技术是制作侧颅底大切片,获取高分辨率的数字化图片的理想方法,对颞骨内解剖结构的毗邻关系显示清晰,组织学与CT对照观察是研究侧颅底水平位断层解剖特点的重要方法, 对指导影像学诊断具有重要参考价值。     

基于3D人脸数据库的儿童面部发育评估

研究发现,患有遗传性疾病的人脸常伴有面部发育异常的问题,如患有威廉姆斯综合征（WS）和唐氏综合征（DS）的人脸。为此,对儿童面部发育的研究有助于遗传性疾病的早筛查与早诊断。基于目前国内还没有儿童3D人脸数据库的现状,通过3dMDface人脸采集系统,采集人脸5 600例,对原始数据进行预处理使人脸稠密对应,从而构建3D人脸数据库。利用人体测量学标定面部各器官的关键点,建立标准测量指标,建立儿童面部发育评估系统。其中,对浙江地区分别患有DS的人脸55例和患有WS的人脸30例的19项测量指标与正常人脸比较分析。结果发现,DS人脸两眼内宽分布在第90百分位以上的样本为763%,鼻长分布在第10百分位以下的样本为618%,耳长分布在第10百分位以下的样本为872%,上面深分布在第10百分位以下的样本为89%,颅面变异指数为1630～2117,T检验分析为T=10130,P=.000;WS人脸鼻宽与口裂宽分布在第75百分位以上的样本分别为50%和667%,而两耳屏间宽分布在第25百分位以下的样本为633%,颅面变异指数为1714～2365,T检验分析为T=12213,P=.000。这表明,该两种特殊人脸与正常人脸差异具有明显的统计学意义。因此,利用该评估系统能正确反映患有遗传性疾病特殊人脸的显著性特征,基于3D人脸数据库建立的面部发育评估系统对儿童生长发育及面部异常的评价具有临床应用价值。     

Alignment of CT images of skull dysmorphology using anatomy-based perpendicular axes

Rigid body registration of 3D CT scans, based on manual identification of homologous landmarks, is useful for the visual analysis of skull dysmorphology. In this paper, a robust and simple alignment method was proposed to allow for the comparison of skull morphologies, within and between individuals with craniofacial anomalies, based on 3D CT scans, and the minimum number of anatomical landmarks, under rigidity and uniqueness constraints. Three perpendicular axes, extracted from anatomical landmarks, define the absolute coordinate system, through a rigid body transformation, to align multiple CT images for different patients and acquisition times. The accuracy of the alignment method depends on the accuracy of the localized landmarks and target points. The numerical simulation generalizes the accuracy requirements of the alignment method. Experiments using a human dried skull specimen, and ten sets of skull CT images (the pre- and post-operative CT scans of four plagiocephaly, and one fibrous dysplasia patients), demonstrated the feasibility of the technique in clinical practice.     

基于在线字典学习的医学图像特征提取与融合

提出一种基于在线字典学习(ODL)的医学图像特征提取与融合的新算法。首先,采用大小为8像素×8像素的滑动窗处理源图像,得到联合矩阵;通过ODL算法得到该联合矩阵的冗余字典,并利用最小角回归算法(LARS)计算该联合矩阵的稀疏编码;将稀疏编码列向量的1范数作为稀疏编码的活动级测量准则,然后根据活动级最大准则融合稀疏编码;最后根据融合后的稀疏编码和冗余字典重构融合图像。实验图像为20位患者的已配准脑部CT和MR图像,采用5种性能指标评价融合图像的质量,同两种流行的融合算法比较。结果显示,所提出算法的各项客观指标均值最优,Piella指数、QAB/F指数、MIAB/F指数、BSSIM指数和空间频率的均值分别为0.800 4、0.552 4、3.630 2、0.726 9和31.941 3,融合图像对比度、清晰度高,病灶的边缘清晰,运行速度较快,可以辅助医生诊断和临床治疗。     

New insights into the relationship between suture closure and craniofacial dysmorphology in sagittal nonsyndromic craniosynostosis

Premature closure of the sagittal suture occurs as an isolated (nonsyndromic) birth defect or as a syndromic anomaly in combination with other congenital dysmorphologies. The genetic causes of sagittal nonsyndromic craniosynostosis (NSC) remain unknown. Although variation of the dysmorphic (scaphocephaly) skull shape of sagittal NSC cases has been acknowledged, this variation has not been quantitatively studied three‐dimensionally (3D). We have analyzed the computed tomography skull images of 43 infants (aged 0.9–9 months) with sagittal NSC using anatomical landmarks and semilandmarks to quantify and characterize the within‐sample phenotypic variation. Suture closure patterns were defined by dividing the sagittal suture into three sections (anterior, central, posterior) and coding each section as ‘closed’ or ‘fused’. Principal components analysis of the Procrustes shape coordinates representing the skull shape of 43 cases of NSC did not separate individuals by sex, chronological age, or dental stages of the deciduous maxillary first molar. However, analysis of suture closure pattern allowed separation of these data. The central section of the sagittal suture appears to be the first to fuse. Then, at least two different developmental paths towards complete fusion of the sagittal suture exist; either the anterior section or the posterior section is the second to fuse. Results indicate that according to the sequence of sagittal suture closure patterns, different craniofacial complex shapes are observed. The relationship between craniofacial shape and suture closure indicates not only which suture fused prematurely (in our case the sagittal suture), but also the pattern of the suture closure. Whether these patterns indicate differences in etiology cannot be determined with our data and requires analysis of longitudinal data, most appropriately of animal models where prenatal conditions can be monitored.     

Raf-1基因可能与口腔上皮癌细胞多药耐药性发生机制有关

目的 通过检测Raf-1基因在口腔上皮癌多药耐药细胞株(KBV)及敏感细胞株(KB)中表达的差异,探讨Raf-1基因在口腔上皮癌细胞多药耐药性发生中的作用. 方法 体外培养口腔上皮癌多药耐药株及敏感株,通过RT-PCR技术及免疫荧光技术、免疫印迹技术检测Raf-1基因在KB及KBV细胞中转录及翻译水平的差异,通过MTT法及流式细胞检测技术(FCM)检测KB及KBV细胞对长春新碱(VCR)敏感度的差异.结果 KB组细胞株在Raf-1基因转录和翻译水平均非常显著地低于KBV组(P<0.01);MTT法检测结果显示,KBV组细胞对长春新碱的耐药性是KB组的16.5倍;流式细胞术检测结果显示,KB组细胞凋亡率显著高于KBV组(P<0.01).结论Raf-1基因可能参与口腔上皮癌耐药性的发生过程,成为引起肿瘤细胞耐药的重要原因之一.     

Sagittal craniofacial growth evaluated on children dry skulls using V<Subscript>2</Subscript> and V<Subscript>3</Subscript> canal openings as references

The purpose of this study was to investigate the relationship between standard cephalometric landmarks and lines and those using ovale, rotundum, greater palatine and infra-orbital foramina as references. Thirty-four children dry skulls, 19 males and 15 females aged 0-6 years, were examined by computed tomography scanning. The classical cephalometric dimensions of skull base were measured from middle sagittal plane crossing over basion, nasion and sella turcica. Those of hard palate (maxilla and palatine bone) were measured from axial plane intersecting posterior nasal spine and anterior nasal spine. The dimensions between ovale and rotundum foramina, rotundum and infra-orbital foramina, greater palatine and infra-orbital foramina were determined by using constructed tomographic planes enclosing these different foramina. Biostatistical analysis using partial correlations showed that the linear variables with nerve canal openings as references are strongly related to length of both the skull base and of the hard palate. The results highlight the importance of the nerve canal openings of skull base and bone facial components in normal or pathologic craniofacial growth investigations.