大腦頂內溝立體定位數據集的構建及投影回歸分析

方 敏，王震寰，沈龍山，李 成，曹承亮，陳劉成

近年來，隨著先進影像技術的進步，現代立體定向神經外科的發展趨勢引人注目。頂內溝這個概念，第一次提出是在19世紀中期[1]，是位于中央后溝后方并與大腦半球上緣平行的一條溝，其上方為頂上小葉，下方為頂下小葉。頂內溝和注意負荷有關[2]，與其周圍皮層區域和許多高級認知功能密切相關，例如空間定向和重新定向[3]，在受到威脅時，頂內溝的神經活動和大腦的整體連接增加[4]。有關腦結構和功能及大腦半球不對稱性的研究多聚焦于整腦表面解剖學，本研究采用腦MRI圖像，構建頂內溝內側緣的立體定位數據集并進行回歸分析，以期為頂內溝及其周邊區域病變的立體定向神經外科手術及未來機器人精準手術的策劃提供解剖學基礎。

1 材料與方法

1.1 一般資料 成年人30名(均知情同意)，男15名，女15名；年齡20～40歲，均排除了家族病史、神經及精神病史。以聯合間線(AC-PC線)為基線，獲得橫斷、矢狀和冠狀斷層各層的T1WIMRI圖像。

1.2 設備、儀器及軟件系統 Signa1.5超導磁共振掃描儀及頭顱正交線圈(美國 GE 公司)；微型計算機(A8S，華碩公司)；圖像工作站:eFilm Workstation(美國 Merge Med 公司)，以及數據測量 Adobe Photoshop CS10.0 軟件包。

1.3 頂內溝內側面三維坐標值的獲取及回歸方程 將30例頭顱MRI T1WI圖像以DICOM3.0的格式導入eFilm工作站，將冠狀斷層的圖像導出保存為JPEG格式，然后將圖像導入Adobe Photoshop CS系統，選擇“圖像”-“圖像大小”，打開“圖像大小”的對話框，將圖像的高度和寬度均調整為240 mm，分辨率調整為54.186像素/英寸，使其與圖像實際參數相符，此時在Adobe Photoshop 上測量的數值與eFilm的測得值一致，在頂內溝內側緣測量其X值及Z值，Y值為所在圖像距離AC-PC平面的層數乘以圖像層厚的積，從而獲得其三維坐標值，所有取樣點的坐標組成頂內溝在三維坐標系中的立體定位數據集(見圖1)。將取樣點的坐標數據集導入SPSS 22.0軟件中，求解出其在橫斷面、冠狀面及矢狀面上投影的回歸方程。

1.4 統計學方法 采用曲線擬合二次方程(Quadratic模型)回歸分析。

2 結果

2.1 大腦頂內溝立體定位數據集的構建 30名健康成年人大腦T1WI MRI上，頂內溝所在的橫斷層MRI上共有795層，平均每例頂內溝13.22層，其中左側大腦半球頂內溝419層(男性202層，女性217層)，右側376層(男性184層，男性192層)。男女性頂內溝各層面上的X、Z坐標值的均值及標準差(見表1～2)。

表1 男性頂內溝內側緣各層取點三維坐標值(n=15)

3 討論

磁共振成像的高分辨率、高信噪比及獲取任意方位斷層影像等特點，促使立體定向手術更加完善和可靠[5-6]。頂內溝作為頂上小葉與頂下小葉的分界，頂下小葉又分為緣上回和角回，角回是視覺性語言區，這樣的結構特征使得頂內溝位于視覺、體感和聽覺聯合皮層的交叉點[7]，神經系統通過施加偏置信號自適應的調節正在進行的知覺、運動和認識功能來強化自上而下的控制，而頂內溝正是偏置信號的來源[8]，側腦室三角區的腫瘤選擇經頂內溝入路，可以較好地保留腦皮質并不對腦的重要功能區造成損傷[9]，這些都要求我們精準的識別和定位頂內溝。頂內溝位于大腦半球上外側面，其在橫斷面上自前向后走形，平行于大腦縱裂，根據其形態學特征，可以分為連續型、兩段型、3段型[10-11]。本研究通過對頂內溝立體定位數據集的構建，更好的對頂內溝進行識別和定位，為經頂內溝入路的手術提供解剖學基礎，并且通過對頂內溝立體定位數據集的構建，我們發現左右兩側大腦頂內溝的坐標值存在非對稱性，與張琪等[10]的研究結果大致相仿，在對猴腦的研究過程中[12]，發現頂內溝可以分成5個部分且不同的部分對應著不同的功能，推測人腦頂內溝結構的不對稱性可能也是導致功能不對稱性的原因。同時，頂內溝內側緣的立體定位數據集可以為未來機器人手術的策劃提供一定的數據支持，在教育教學以及臨床醫生的培訓等方面都有重要作用。

表2 女性頂內溝內側緣各層取點三維坐標值(n=15)

綜上，本研究所構建的冠狀面上大腦頂內溝在三維坐標系上的立體定位數據集不僅有助于大腦頂內溝的精準識別和定位，而且對頂內溝及其附近的病變的影像定位診斷及臨床手術和治療都有重要意義，對與頂內溝區域有關的疾病側腦室三角區的手術入路和精準醫學個性化治療方案的制定方面，也具有重要的指導意義。