人體橈神經(jīng)連續(xù)組織切片計算機輔助三維重建研究.pdf

1、背景： 神經(jīng)損傷后的修復與再生一直是國內(nèi)外學者重點研究的課題，但迄今仍未找到令人滿意的提高功能恢復率的方法。其主要原因就是周圍神經(jīng)損傷后，同一神經(jīng)束的遠近端往往不能準確對接導致運動或感覺神經(jīng)纖維之間的錯向縫接。橈神經(jīng)損傷是骨科臨床常見疾病，它往往導致肢體的殘疾，嚴重地影響了患者的生活質(zhì)量。在橈神經(jīng)損傷修復術中，最理想的是能做到相同功能性質(zhì)的神經(jīng)束進行準確對接。這就對橈神經(jīng)內(nèi)各神經(jīng)束的定性和定位研究提出了更高的要求。由于神經(jīng)干內(nèi)部

2、各神經(jīng)束的組成在功能性質(zhì)上互相交叉混合，因此如何精確地顯示橈神經(jīng)內(nèi)部神經(jīng)束和神經(jīng)纖維的錯綜復雜的立體結(jié)構(gòu)已成為該領域的當務之急。而現(xiàn)有的橈神經(jīng)斷面二維圖譜僅提供了橈神經(jīng)在某一平面的二維圖像信息，因此根本不能反映此神經(jīng)在其全程中神經(jīng)束交叉重組的錯綜復雜變化過程。目前國內(nèi)外還未見人體周圍神經(jīng)內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)重建的報道。數(shù)字化虛擬人計劃具有重大意義，目前尚未能完成神經(jīng)系統(tǒng)的構(gòu)建工作，迫切需要一種提取神經(jīng)信息的有效方法。 目的： 重

3、建人體橈神經(jīng)的三維立體結(jié)構(gòu)，包括橈神經(jīng)的外輪廓及其內(nèi)部神經(jīng)束的立體行徑，同時探索一種橈神經(jīng)計算機三維重建的實用方法。 方法： 本研究采用直徑0.08mm的頭發(fā)為定位線，通過對一根志愿捐獻成人新鮮尸體右側(cè)橈神經(jīng)的全長進行連續(xù)的冰凍組織切片(切片厚度為20μm)；切片間隔為0.1mm，并對切片進行Kamovsky-Roots鐵氰化銅法膽堿酯酶組織化學染色，區(qū)別出橈神經(jīng)各斷面內(nèi)部神經(jīng)功能束的性質(zhì)、組成和分布等詳細信息，在高倍顯

4、微鏡下用數(shù)碼攝像系統(tǒng)和高分辨率掃描儀兩種方法記錄神經(jīng)斷面的數(shù)字信息。將橈神經(jīng)所有連續(xù)切片的二維數(shù)字信息依次按順序輸入計算機后分析在每個斷面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，用基于Fisher線形判別的多通道半自動分割算法，進行切片間的輪廓對應乃至神經(jīng)束組中心線的獲得、分類，表面重建等，來進行立體、精確的橈神經(jīng)連續(xù)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的三維重建。 結(jié)果： 1、重建結(jié)果真實地再現(xiàn)橈神經(jīng)的三維立體結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部各神經(jīng)束的三維立體行徑，精確地顯示橈神經(jīng)中每一

5、神經(jīng)束的各個斷面及其全長的解剖結(jié)構(gòu)及其相互關系，各神經(jīng)束中任意斷面的感覺與運動纖維的準確定位資料，形象地展示橈神經(jīng)中神經(jīng)束的交叉穿插、混合重組的束型變化規(guī)律。既能單獨顯示橈神經(jīng)外輪廓或內(nèi)部神經(jīng)束立體行徑，又能二者一起混合顯示，還能顯示出橈神經(jīng)內(nèi)部神經(jīng)柬中任意一束的立體行徑。重建結(jié)構(gòu)均能在空間位置上繞任意軸旋轉(zhuǎn)任意角度，或者以不同的速度連續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時還能對整個橈神經(jīng)作任意剖割顯示，能精確地顯示出任意斷面的各神經(jīng)束內(nèi)感覺和運動纖維的準確分布

6、情況。 2、橈神經(jīng)內(nèi)部神經(jīng)束結(jié)構(gòu)相當復雜，它們相互間不斷交叉重組，形成獨特的神經(jīng)束網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。而橈神經(jīng)束內(nèi)部感覺和運動纖維等不同纖維之間大多混合在一起，即混合束，從而形成了極為錯綜復雜的橈神經(jīng)網(wǎng)絡。 3、橈神經(jīng)內(nèi)部神經(jīng)束的交叉重組有一定的規(guī)律性，在主干水平的交叉重組最為頻繁，在其他各分支段水平稍少，且橈神經(jīng)深支為純運動支。 4、乙酰膽堿酯酶染色和HE染色后在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，乙酰膽堿酯酶染色后的神經(jīng)斷面可以明顯區(qū)分

7、出感覺束、運動束及交感束(根據(jù)染色深淺區(qū)分)，但各神經(jīng)束的邊界(即束膜)顯示不夠清楚。而HE染色后的神經(jīng)斷面無法區(qū)分感覺束、運動束及交感束，但各神經(jīng)束邊界較清楚。提示乙酰膽堿酯酶染色法更適用于神經(jīng)的染色。 5、本文有效利用現(xiàn)有算法，并根據(jù)周圍神經(jīng)三維可視化的特殊需求提出了具有針對性的各種算法，實現(xiàn)了效果良好的橈神經(jīng)的三維可視化。 結(jié)論： 1．本研究在國內(nèi)外首次應用橈神經(jīng)連續(xù)組織切片較為成功地重建了橈神經(jīng)的三維立體

8、結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部神經(jīng)束的立體行徑，確立了一種人體周圍神經(jīng)顯微結(jié)構(gòu)三維重建的實用方法，為中國數(shù)字化虛擬人的神經(jīng)系統(tǒng)模型的構(gòu)建作了有益嘗試?？蔀榕R床上橈神經(jīng)損傷修復方式的選擇提供幫助，對于將來人工神經(jīng)的構(gòu)建和多自由度自體神經(jīng)信號控制電子假肢的研制也有較大指導意義。同時對于醫(yī)學教育等其它方面有著重要的意義。 2．采用頭發(fā)作為定位材料，將橈神經(jīng)進行連續(xù)組織冰凍切片后采用多聚賴氨酸涂層玻片進行貼片，然后采用膽堿酯酶組織化學染色，達到了較好的定