周围神经功能束三维可视化中完整信息的二维全景图像获取

目的 探讨用于周围神经功能束三维可视化重建的带完整信息的神经断面二维全景图像获取的关键技术.方法 新鲜成人截肢腓总神经及尺神经标本各一段,以4根成年女性头发作为标志线,连续冰冻切片,乙酰胆碱酯酶组织化学染色:分别以100倍光学显微镜下分区摄影后拼接及光学扫描仪和体视全景数码成像仪一次性获取全景图像,观察染色前后人发标志点贴片情况,比较不同全景图像效果;以数码全景成像仪获取染色前、后同一切片的全景图像,通过Photoshop CS2处理获取含4个完整定位标志点的神经断面二维全景图像.结果 体视全景数码成像仪一次全景成像精确,功能束易于鉴别,基本具备高倍光学显微镜下拼接图像的特点,且获取简单快捷;二次成像Photoshop合成图像功能束轮廓吻合良好,标志点定位精确,操作简单快捷.结论 结合高像素体视全景数码成像装置一次性全景数码成像、二次成像技术和Photoshop图层处理技术,可用于海量获取带完整信息的神经断面二维全景图像进行三维重建,提高重建效率及精度,可为临床上周围神经损伤修复方式的选择以及组织工程神经的构建提供直观的解剖依据.     

短段腓总神经功能束三维重建的初步研究

目的 基于组织学连续断层切片,利用计算机技术进行短段腓总神经功能束三维重建.方法 取自愿捐献的成人约5 cm长胭窝段腓总神经,连续横断冰冻切片,片厚10 μm,切片间距0.25 mm,共切取200张切片.采用乙酰胆碱酯酶组织化学染色,镜下观察神经束变化规律,通过数码摄像系统将染色切片转化为数字图像,图像拼接获取放大100倍的二维全景图像,人工判断功能束性质,图形处理软件配准分割后,利用Amira 3.1三维重建软件实现腓总神经功能束的三维重建.结果 (月国)窝段腓总神经内部功能束可划分为感觉神经束、运动神经束、混合神经束和以运动神经纤维为主的混合神经束.其中,腓深神经和腓浅神经间无神经束的交叉融合,神经束的交叉融合主要发生在腓深神经和腓浅神经内部的功能束间.三维重建结果能较真实地再现周围神经的三维立体结构及其内部功能束组的三维立体行径,重建结构能单独或搭配显示,还能任意角度显示.结论 基于组织学和计算机技术,可以三维重建短段腓总神经功能束,为长段周围神经功能束的三维重建提供可行性依据.     

人体尺神经显微结构三维可视化研究

目的 将人体尺神经行连续冰冻组织切片,经染色、扫描后获取尺神经连续断面二维图像信息,通过3D Nerve三维可视化软件系统勾画出完整的尺神经干三维解剖图谱.方法 取自愿捐献死亡3 h内38岁男性左侧尺神经全长(自臂丛内侧束至腕横韧带)标本1例,长约50cm,经定位、包埋、连续冰冻组织切片、乙酰胆碱脂酶组织化学染色,获取尺神经连续二维图像信息,应用3D Nerve三维可视化软件系统对尺神经内部结构进行三维重建.结果 尺神经在不同断面神经束的数量、位置及内部神经纤维的性质均有变化.应用尺神经3D Nerve三维可视化软件系统可在任意断面、任意角度观察尺神经内部的显微结构,追踪各神经束的立体行径,动态地展示尺神经内部神经束的复杂结构.结论 尺神经的3D Nerve三维可视化软件系统可真实地再现尺神经干全长及其内部各神经束的三维立体行径,为医学教学与临床修复尺神经损伤提供精确的神经任意断面三维立体解剖图像,有助于提高神经修复的疗效.     

周围神经虚拟三维重建中神经束功能及形态定位的组织化学染色方法研究

目的探索周围神经虚拟三维重建中不同性质神经纤维与功能束的组织学水平的形态学定位方法。方法取自愿捐献新鲜成人尸体右侧正中神经作为样本进行连续冰冻切片,取形态完整标本切片30个,首先采用单纯Karnovsky-Roots法对神经切片染色(A组,n=30),再依次行甲苯胺蓝染色(B组,n=28)以及丽春红2R染色(C组,n=21)。每种染色完成后即于光学显微镜下分区显微摄影(×100)并拼接成全景图像,比较不同染色方法下全景图像的纹理特征、乙酰胆碱酯酶活性部位数量及平均灰度;并对比计算机自动获取神经束轮廓结果,以确立获取理想图像的染色方案。结果 A、B、C组乙酰胆碱酯酶活性位点数量分别为(21.63±4.06)×102、(20.64±3.51)×102、(20.54±5.71)×102个;平均灰度分别为(1.41±0.06)×102、(1.10±0.05)×102、(1.14±0.07)×102。各组间乙酰胆碱酯酶活性位点数量差异无统计学意义(F=0.64,P=0.54);与A组比较,B、C组平均灰度均较低,差异有统计学意义(P<0.001)。A组仅乙酰胆碱酯酶活性部位着色;B组髓鞘显示不满意;C组可同时显示神经纤维轴突及髓鞘染色,神经束和不同性质神经纤维纹理特征最显著,神经束边界轮廓最清晰,计算机处理时假阳性容易去除,图像分割最精确。结论 Karnovsky-Roots-甲苯胺蓝-丽春红2R三重复染方法不影响神经纤维乙酰胆碱酯酶阳性位点的表达,图像纹理清晰,较符合周围神经虚拟三维重建时在组织学水平分辨及获取神经束功能状态二维图像的相关要求,有望解决周围神经组织形态学表达方式这一技术难题。     

鼻唇部连续组织切片的计算机三维重建

目的:通过获取鼻唇部连续组织切片图像,初步建立可视化虚拟三维唇鼻模型。方法:将鼻唇部组织标本行连续切片,染色后用数码相机获取切片图像数据,进行三维重建及重建后可视化应用。结果:成功探索大块组织标本石蜡切片的制作方法,重建出的鼻唇部数字化模型有良好的展示特性并可进行简单的可视化应用。结论:运用三维重建软件将连续组织切片进行三维重建及可视化应用是可行的。     

人体正中神经内部显微结构的三维重建与可视化研究

[目的]探索应用计算机处理人体正中神经全长连续冰冻组织切片的二维图像信息,开发3DNerve神经三维可视化系统,重建人体正中神经内部显微结构并实现三维可视化.[方法]取新鲜人尸正中神经标本1例,以人长发为定位线、OCT包埋剂包埋、采用连续冰冻组织切片、乙酰胆碱脂酶组织化学法染色、高分辨率扫描仪获取二维数码信息后、应用3DNerve对正中神经显微结构进行三维重建.[结果]正中神经在不同断面神经束的数目、位置以及神经束内神经纤维的性质变化较大.连续断面观察显示各神经束均是混合束,未见有纯粹的感觉束或运动束的出现.通过3D Nerve可在任意断面放大的视野下观察正中神经的显微结构,追踪各神经束在正中神经内的立体行径.从而动态地展示正中神经内部神经束的复杂结构.[结论]重建的正中神经三维可视化真实地再现正中神经干全长及其内部各神经束和束组的三维立体结构,可为临床修复正中神经损伤提供精确的断层解剖图像.     

臂丛神经显微结构的计算机三维重建

目的：重建臂丛神经的外轮廓及其内部神经束的精细三维行径，同时探索一种臂丛神经显微结构计算机三维重建的实用方法。方法：取健康成年尸体的臂丛神经标本2例(从神经根管出口至正中神经交叉处，平均长20cm)，作好标记，以女性头发作为定位线，采用连续组织切片后胆碱脂酶组织化学染色，高分辨率数码摄像系统获取二维数码信息后对臂丛神经显微结构进行三维重建。结果：三维重建真实地再现臂丛神经的三维立体结构及其内部各神经束的三维立体行径，并可显示臂丛神经中神经束的任意断面及其全长的解剖结构与相互关系，形象地展示臂丛神经内部神经束的复杂重组过程。重建结构均能单独或搭配显示，还能任意角度显示：在臂丛的五个根中，C6-C8内部神经束数目较C5、T1多。在C6-C8中，又以C7神经根内部神经束数目最多。结论：臂丛神经内部神经束结构相当复杂，相互间不断交叉重组，形成独特的神经束网络结构。臂丛神经显微结构三维重建由于采用了较为精确的定位材料和方法，三维图像显示效果较好，是一种较为实用的方法。     

尺神经功能束组走行模式的三维重建

目的 在组织学切片基础上，应用计算机三维成像技术，重建尺神经功能束组走行的三维图象，以期指导临床臂丛与尺神经损伤后的显微修复，为臂丛神经根性撕脱伤后手内肌功能的恢复提供必要的形态学基础。方法 制作尺神经连续断面组织切片，AchE组织化学染色，将切片转化为数字图象，人工判断功能束组性质，图形处理软件配准后，采用体数据场轮廓线表面重建方法，应用VC语言编制三维图象存储构建程序，在程序中重建尺神经功能束组走行的三维图象。结果 在程序中实现了尺神经功能束组走行的三维重建。对重建的各神经功能束的外表面进行三维显示，实现人机交互的任意三维旋转、任意断面切割。通过对感兴趣的显示对象(神经干和各束组)的选择，可以在同一三维空间同时显示任意神经功能束组的立体结构，结果反映出它们的在空问位置上的结构、毗邻关系和走行。通过与显微解剖结果对照，发现其显示图象与解剖结果基本吻合。结论 构建的尺神经功能束组的三维图象，能较真实的反映束组的走行分布情况，对临床医生理解神经内部结构，设计手术方案和在术中对照束组的分布方位调整手术方法有积极的作用。     

鼻唇沟区域软组织的三维可视化重建

目的 通过获取鼻唇沟区域连续软组织切片图像,初步建立鼻唇沟区域软组织三维可视化模型.方法 将鼻唇沟区域软组织标本行连续切片,染色后用专业微距照相系统获取切片图像数据,进行三维重建及重建后可视化应用.结果 ①成功探索了大块软组织标本石蜡切片的制作方法;②组织学显示鼻唇沟内外侧纤维及脂肪含量、肌肉附着有明显差别;③重建出的鼻唇沟区域数字化模型有良好的展示特性,并可进行简单的可视化应用.结论 三维重建软件对大块软组织进行可视化应用是可行的.三维模型为临床解剖的学习和外科医师的手术模拟提供了良好的平台.     

面神经的角神经三维可视化研究

目的 通过三维可视化技术,验证前期解剖学研究结果,并为失神经支配手术提供一定的理论依据.方法 取自愿捐献的甲醛固定的成人尸头,切取内眦角内侧全层软组织长3 cm、宽1 cm,以皮肤表面2平行刀痕为定位线,连续横断石蜡切片,片厚10 μm,切片间距0.25 mm,共切取120张切片.采用HE组织化学染色,高分辨率扫描仪获取二维数码图像后进行三维重建.结果 ①真实再现了角神经的三维立体结构及角神经与内眦动静脉的三维立体行径,且重建结构不但能单独或搭配显示,并可从任意角度显示.②证实了角神经显微解剖学研究的正确性.③角神经毗邻关系的三维重建技术可以应用到临床.结论 基于组织学和计算机技术,可以三维重建角神经的毗邻关系,为角神经的失神经支配手术提供更加准确的可行性依据.     

正中神经显微结构三维可视化研究

目的 将正中神经干全长作连续冰冻组织切片,采集系列切片的神经二维信息,开发3D Nerve可视化系统,实现正中神经内部显微结构的三维可视化.方法 取新鲜成人尸体正中神经标本,作好定位并标记、OCT包埋、采用连续冰冻组织切片、染色、用扫描仪获取切片染色前后的连续的正中神经断面二维信息数据库,开发并应用3D Nerve可视化系统.结果 通过3D Nerve可视化系统观察发现,在不同断面正中神经神经束的数量、位置以及神经束内神经纤维的性质变化较大.在该系统中可在任意断面放大的视野下观察正中神经的显微结构,追踪各神经束在正中神经内的立体行径;重建的正中神经能在空间位置上绕任意轴作任意角度旋转,便于从不同的角度对各神经束的形态、空间位置及相互毗邻关系进行观察,从而动态地展示正中神经内部的复杂结构.结论 正中神经3D Nerve可视化系统真实地再现正中神经干全长及其内部各神经束和束组的三维立体结构,可为临床修复正中神经损伤提供精确的断层解剖图像.     

周围神经三维重建与可视化研究进展

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.     

应用micro-CT实现兔坐骨神经显微三维结构可视化研究

目的探讨通过micro-CT扫描新西兰大白兔坐骨神经标本,利用三维可视化软件Mimics17.0重建兔坐骨神经内部显微三维结构。方法取6只成年新西兰大白兔坐骨神经组织标本分成A、B组(n=3),分别用1%、5%Lugol液对两组标本染色,于染色0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 h时,行光镜及micro-CT观察两组标本的显像变化,将显像良好的micro-CT图像序列导入Mimics软件,采用三维重建工具重建兔坐骨神经神经显微三维结构。结果 A组标本在染色2.5 h、B组标本在染色1.5 h时,经光镜及micro-CT观察可获得较为清晰的显微三维结构图像。图像显示新西兰大白兔的坐骨神经主要分3组神经束,且各神经束立体行径相对固定,Mimics软件测量各神经束横截面积分别为(0.425±0.013)、(0.038±0.007)、(0.242±0.026)mm~2,生成的数字化三维模型可在任意横断面观察坐骨神经内部显微结构。结论应用micro-CT可清晰真实显示兔坐骨神经显微三维结构,为建立大样本量周围神经显微解剖学数据库提供了可靠方法。     

虚拟人数据的下颌骨快速三维重建方法

目的 利用虚拟人数据资料，借助医学三维重建软件，快速重建人体下颌骨三维模型，对数字化虚拟人体进行技术探讨。方法 选择合适的尸体标本，经固定、动脉灌注、包埋、数据采集，获得虚拟人数据集，按照不同数据格式保存虚拟人切片图像数据，为今后不同规模的人体解剖结构重建做准备。取虚拟人切片数据图像中下颌骨切片部分图像共计280张，经二维图像处理软件去噪、描边后，导人专用医学三维重建软件进行下颌骨的三维重建，生成的下颌骨三维模型经表面光滑处理后进行渲染。结果 利用虚拟人的数据得到了下颌骨精细的三维模型，在三维方向上真实的再现了下颌骨的解剖形态。结论 采用应用软件重建方法获得的下颌骨三维模型，基本达到了比较满意的程度，为今后数字化整个人体模型做了积极探索。     

基于数字化虚拟中国人女性一号胰腺图像的三维重建及可视化研究

目的研究数字化虚拟胰腺及其周围结构图像的三维重建,创建三维可视化胰腺解剖学,为虚拟胰腺手术及临床胰腺外科提供数字化三维解剖学依据。方法采用南方医科大学虚拟中国人女性一号（VCH-F1）腹部胰腺段影像数据集,以现代看图软件（ACDSee）及图像处理软件（Photoshop）对图像进行分割,编程提取、三维重建胰腺并实现胰腺三维可视化。结果一次完成胰腺及与胰腺关系极为紧密的周围结构：十二指肠、胆总管、下腔静脉、门静脉主干及主要属支、腹主动脉、腹腔干动脉及分支、肠系膜上动脉的三维重建,并实现任意视角下的三维可视化,三维胰腺真实、立体感强,能三维可视化,以全新的胰腺三维结构反映复杂多变的胰腺外形及毗邻结构关系。结论基于VCH-F1的胰腺三维重建及三维可视化,以三维可视化的形式真实再现了胰腺及胰腺周围重要结构,是创建全新的三维可视化胰腺解剖学,虚拟胰腺手术及临床胰腺外科提供数字化三维解剖学依据的珲摁方法。     

三维可视化技术在肝胆外科临床应用的争议与共识

三维可视化技术已经成为肝胆外科疾病的术前诊断及评估、手术规划制定,术中指导、术后评估的重要工具,极大推动了肝胆外科疾病的精准诊疗水平。与CT和MRI自带图像后处理技术比较,三维可视化技术在图像三维重建和图像显示的方法步骤等方面均存在不同。CT和MRI的图像后处理软件采用多层面重组（MPR）、曲面重组（CPR）、容积再现技术（VRT）、多层面容积重组（MPVR）、表面阴影显示（SSD）、仿真内镜（VE）等技术对原始二维图像进行重组和二维显示,不涉及原始数据的预处理,图像显示技术为二维显像。而三维可视化技术经过对原始DICOM数据的预处理、图像分割、面绘制和体绘制重建等技术对原始二维图像进行三维重建,图像显示技术为三维可视化。两者均是对原始二维图像的二次处理和显示,存在一定程度的图像失真。三维可视化技术在肝胆外科疾病的定性诊断方面虽无优势,但在定位诊断、术前手术方案制定、提高手术成功率和预后等方面优于CT和MRI自带的图像后处理技术。外科医生应该根据疾病诊疗的临床需求选择合适的三维可视化软件。三维可视化技术开创了三维影像技术诊疗疾病的新模式,将成为精准外科不可或缺的重要组成部分。     

人皮肤显微结构三维可视化方法的初步研究与建立

目的建立一种基于计算机图形学实现人类皮肤显微结构三维可视化的方法。方法取1例接受除皱术的女性患者头皮及皮下组织,做连续石蜡切片并行HE染色,每层切片厚约4 lμm,20倍显微镜下按切片顺序获得原始皮肤二维图像共100张,像素为1280×960.将连续二维图像利用ImageJ软件进行人工配准,消除切片及拍照过程中发生的图片变形,基于不同图像特征对不同组织结构进行标定,设定局部阈值区间并重建三维图像。结果成功获得可用ImageJ软件进行动态显示的局部皮肤三维显微结构,且可重建各角度平面二维结构;另可构建动画显示文件(.gif)与视频显示文件(.avi),可用各类常见软件播放。结论初步建立了皮肤显微结构三维可视化方法,模拟了皮肤中各种细胞的空间分布情况,为最终实现皮肤细胞三维生物打印奠定基础。     

数字化虚拟腰椎的三维重建及可视化研究

 目的 研究数字化虚拟腰椎及其周围结构的三维重建,建立基于中国数字人数据的腰椎三维可视化模型。方法 采用南方医科大学虚拟中国人数据集,选取L4椎体上关节突上缘至L5椎体下关节突下缘的连续断层图像,为适当减少后期图像处理工作量,于每两层选取一张,总共185张断层图像。使用Photoshop软件对断层图像进行配准、分割、格式转换等处理。将不同结构的分割图像分别导入Mimics 10.01软件中,完成三维重建。将不同结构的STL格式的三维模型导入到Mimics软件中,配合软件中的各功能模块,完成对其结构的三维重建及可视化研究。结果 建立的数字化虚拟腰椎及其周围结构的三维模型各结构可单独显示,改变透明度,可观察各结构的位置毗邻关系,并具有任意移动、旋转、缩放、切割、三维测量和多重显示等功能,实现了任意视角下的三维可视化,并能为脊柱内镜手术仿真系统提供可靠的三维模型。结论 数字化虚拟腰椎的三维重建及可视化,可真实地显示腰椎及其周围组织的重要结构,为腰椎解剖学、个性化诊疗规划和虚拟腰椎手术提供了形态学依据。     

游离股薄肌移植在臂丛损伤治疗中的显微组织学及定量研究

目的 观察股薄肌移植在臂丛损伤治疗中显微组织学变化及神经纤维数量变化.方法 新鲜尸体下肢标本6具(成年男性),显微镜下分离观察股薄肌肌支神经,标记方位后在不同平面取材,4％甲醛溶液固定后冰冻切片,行改良Kamovsky-Roots法AchE组织化学染色,观察神经组织染色结果及不同断面上的神经束分布情况;石蜡包埋切片,行Loyez髓鞘染色法染色,应用图像分析系统对组织切片进行定量分析:测算各神经断面有髓神经纤维数目、神经束截面积和神经干截面积,计算神经束和结缔组织所占比例并采用配对样本t检验.结果 低倍镜下股薄肌肌支神经束大多数神经纤维呈现酶活性反应,有少量稀疏的块状酶染区.高倍镜下神经纤维形态清晰可见,轴突染色,髓鞘及周围结缔组织不染色.应用Loyez髓鞘染色法显示断面有髓神经纤维,通过图像分析系统,能够测算神经分支及各断面的神经纤维数目和结缔组织面积等指标.股薄肌神经有髓神经纤维数为(1958±375)根.前、后支有髓神经纤维数,前、后支截面积差异均有统计学意义,P＜ 0.05,后支的神经纤维数和截面积大于前支.股薄肌神经干上各个平面之间结缔组织面积差异均有统计学意义(P＜0.05),结缔组织所占比例向远端逐渐增加,而神经束所占比例的变化趋势和结缔组织相反.结论 应用AchE组织化学染色方法,股薄肌神经运动束的特征清晰可辨,结合显微解剖结果,能够明确股薄肌神经束的走行及分布情况.应用Loyez髓鞘染色法通过定量分析可明确神经纤维数,有助于选择合适的供体神经,保证两吻合神经之间达到相互匹配.     

快速成型的个体化人工半膝关节的研制--股骨髁的三维建模

目的探讨由螺旋CT扫描数据获取关节软骨表面轮廓信息的方法,为基于快速成型技术的个体化人工半膝关节研究奠定基础. 方法采用Picker 6000螺旋CT机对股骨远端进行层厚1 mm扫描,在CT机Voxel Q图像工作站进行三维容积重建,之后对重建数据间隔0.1 mm下载二维断层图像.应用自行开发的数据格式转换软件,对下载图像进行滤波、去噪等处理,求出断面图像的二维边缘轮廓矢量化数据,输入Surfacer 9.0软件进行矢量化三维重建.针对关节软骨轮廓的识别及假体设计的需要,提取出较精确的关节软骨表面轮廓三维图像,用于个体化人工半膝关节的计算机辅助设计. 结果实现了CT图像信息的矢量转换,获得了有关的关节软骨表面轮廓三维实体模型. 结论由螺旋CT数据进行关节软骨外形轮廓的矢量化重建,可获得精确的关节软骨轮廓三维实体模型,其可编辑性强,为复合大段异体骨移植的人工半膝关节假体计算机辅助设计和快速成型制造奠定了基础;对医学图像信息的矢量转换简便易行,在骨科、口腔颌面外科生物制造领域有较好的应用前景.