基于CT图像骶神经管三维数字模型构建及可视化研究

发布时间：2019-07-30 19:12

【摘要】：目的：骶骨骨折在骨盆骨折中约占20％-30％，其中22％-60％合并神经症状。骶骨受到强大暴力时，容易骨折并导致骶骨丧失对称性，从而造成骶孔变形，缩小，出现骶神经嵌压等，并产生相应的功能障碍。骶骨骨折合并骶神经损伤是临床常见的严重创伤，目前临床治疗仍以手术为主。因此，掌握骶神经管的空间占位及走行，可使临床医生在骶骨骨折及骶神经减压等手术的过程中对骶神经的了解更为透彻。要想观察骶神经前后支在骶神经管内的走行有尸体解剖学和影像解剖学两种方法。骶神经管为骶骨内密封的管道，如通过尸体解剖明确骶神经管在骶骨中的确切走行位置，须对骶神经管进行剖切、观察、测量或铸型等操作，无疑加大了实验研究的难度。其次，本研究所用尸体数量较多，而尸体来源较少，尸体价格较高，这些都会影响我们尸体解剖学研究的开展。虽然CT工作站也能够对骨盆、骶骨进行三维重建，重建图像也较清晰，能够确定骨折部位、特征，并通过层扫显示骶孔形态及骶孔内有无骨块嵌压，但目的主要是用于诊断及观察表面情况，对于骶神经管的内部空间走行结构特征不能很好的反映。为此，本实验通过交互式医学图像控制系统(Mimics)软件对骨折中最易发生神经损伤的骶神经在骶骨中的走行通道进行三维可视化数字模型建立，观察骶神经管通道的走行及测量相互间所成角度，效果直观便于观察，以帮助术者在临床上加深对骶神经管在骶骨中空间占位走行的认识。目的在于：（1）探索骶神经管三维数字模型构建及可视化方法（2）了解骶神经管结构及骶1前后神经管所成角度，帮助术者增强骶神经通道空间占位走行的认识，对诊断治疗骶骨骨折及骶神经损伤提供基础;（3）丰富临床研究的方法，对术中骶神经管的投照角度提供有效参考,提高骶骨骨折螺钉置入及骶神经减压手术的准确性。方法：选取20名受试者行骶骨CT连续扫描。应用SIEMENS64层螺旋CT（SIEMENS公司，德国），扫描条件：电压120KV，电流150MA，厚度5.0mm，矩阵512×512。在CT室SIEMENS64排螺旋CT WORKSTATION工作站中将连续的图像以.dicom格式存储并刻录到CD-ROM上，共获得20名志愿者骶骨CT影像数据。在个人计算机系统中，应用Materialise公司的交互式医学图像控制系统(即为Materiaise's interactive medical imagecontrol system.Mimics)软件导入CT数据，运用其“动态区域增长”(Dynamicregion Growing)工具分割出骨骼,用“蒙罩编辑器”(Edit Masks)逐层绘制骶神经管，，从而实现骶神经管的三维可视化。而后在Mimics软件中选择3D角度测量工具（measure3D angle）对骶1椎体前后神经管所成角度进行三维立体测量，并且于骶1前后神经孔之间模拟放置圆柱体模型，分别测量此圆柱体模型中心线在矢状面及横断面与床面垂线所成角度。结果：成功建立了骶神经管的三维可视化模型，直观的显示了骶神经管在骶骨中的占位及走行。测得左侧骶1前后神经管所成角度平均为94.10°±3.72°，右侧骶1前后神经管所成角度平均为93.21°±4.19°，两者之间比较差异无统计学意义；测得左侧骶神经孔轴位矢状面与垂直线所成角度平均为46.24°±4.24°，右侧骶神经孔轴位矢状面与垂直线所成角度平均为47.74°±5.32°，两者之间比较差异无统计学意义；测得左侧骶神经孔轴位横断面与垂直线所成角度平均为26.27°±3.75°，右侧骶神经孔轴位横断面与垂直线所成角度平均为26.66°±2.65°。两者之间比较差异无统计学意义。结论：本研究中,通过交互式医学图像控制系统(Mimics)软件，首次建立了骶神经的骨性通道——骶神经管的三维可视化模型，使其具有实际物体的物理特性，全面、准确、直观的反映了骶神经管形态学特征，具有较高的真实性。通过对骶1前后神经管所成角度以及骶1神经孔的轴位像在矢状面和横断面与床面垂线所成的角度进行测量，用以帮助术者在临床中增强骶神经通道空间占位走行的认识，并且提出了骶神经孔轴位像的透视角度，提高骶骨骨折螺钉置入及骶神经减压等手术的准确性。
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R687.3;R816.8

【参考文献】