周围神经功能束维可视化系统开发的技术路线前期研究.pdf

，’6、 咿中山六学博士论文 用m神经功能束三维町视化系统开发的技术路线前期研究中文摘要 周围神经功能束三维可视化系统开发的 技术路线前期研究 专 业：外科学 博士生：戚 剑 导 师：刘小林 教授 中山大学附属第一医院骨科一显微外科医学部 中文摘要 研究背景 神经损伤后的修复与再生一直是国内外学者重点研究的课题，但迄今仍未找 到令人满意的提高功能恢复率的方法。其主要原因就是周围神经损伤后，同一神 经束的远近端往往不能准确对接导致的运动或感觉神经纤维之间的错向吻合。因 此，神经损伤修复术中，最理想的是能做到相同功能性质的神经束进行准确对接。 这就对神经内各神经束的定性和定位研究提出了更高的要求。由于神经干内部各 神经束的组成在功能性质上互相交叉混合，已有的部分神经断层功能束组定位图 谱仅提供了神经在某一平面的二维图像信息，根本不能反映此神经在其全程中神 经束交叉重组的错综复杂变化过程，因此如何精确地显示神经内部神经束和神经 纤维的错综复杂的立体结构已成为该领域的当务之急。而完成对这一层面解剖与 生理机能的三维可视化系统可能是一重要有效途径。此外，周围神经组织工程学 研究发现，仿生化的神经修复材料的空间结构具有关键性作用，这就需要我们对 周围神经的亚显微结构有清楚的认识，以便于模仿；且神经缺损选择组织工程化 人工神经修复也必须按照匹配性原则从虚拟神经数据库中获取参数信息。通过周 围神经功能束三维可视化系统建立一个相对准确完整的虚拟周围神经数据库，还 将在各种神经与亚神经单位的移位、移植的合理选择，各种神经损伤与疾病的精 细诊断与准确定位，神经显微解剖的直观教学等方面均具有重要的价值。 由此可见，进行周围神经功能束三维可视化系统的开发作为今后周围神经领 ◇中山大学饽士论文 周嗣神经功能束三维可视化系统开发的技术路线前期研究中文摘要 域更高水平的教学、科研和临床应用的研究平台和技术支撑，已经成为阻碍周围 神经外科进一步发展的一个瓶颈问题亟待解决。 目前，基于神经连续组织切片和AChE染色的周围神经功能束三维可视化研 究尚处于初始阶段，由于周围神经内外部的信息难以抽取，至今全世界还没有完 整的神经系统三维可视化模型。周围神经功能束三维可视化系统的开发研究作为 一个需要医学与计算机科学互相协作的跨学科课题，面临众多的技术难题，重建 软件固然是最后的体现形式，但三维重建计算机编程需考虑的相关医学因素包括 怎样才能获取达到目的又能为计算机所识别的二维图像，其图像制作的标准技术 流程；在从二维向三维转化过程中会遇到哪些困难，怎样在符合医学规律又能达 到目的的情况下去寻找计算机语言能接受的方法予以解决，现市售可用的一些普 通三维重建软件在应用于神经可视化研究的过程中的可适性怎样，还存在哪些必 须考虑而尚未考虑的因素，这些都是急待解决的问题。本研究针对这一需求，基 于周围神经连续组织切片和AChE染色，拟对三维重建可视化周围神经功能束的 前期技术流程、标准化图像获取及连续组织切片的图像配准和分割等关键技术路 线进行研究，并尝试市售三维重建软件重建的可适性，为今后计算机科学开发相 关软件提供医学背景和技术要求，从而为进一步确立成熟标准的技术路线提供合 理化建议。 目的 规律，确定可作为周围神经功能束三维重建切片染色识别功能束性质的标准孵育 时间。 2．通过对比3．OT核磁共振、神经横断染色切片镜下显微摄影和神经横断染 色切片扫描仪扫描获得的数字化神经断面二维图像的特点，并尝试不同的图像拼 接软件对周围神经横断染色切片40和100倍光学显微镜下矩阵图像的拼接对比， 以评价可用于神经功能束三维重建获取二维全景图像的适合方法，选取实现高倍 镜下获取神经切片二维全景图像最优的图像拼接软体，并确定合理的放大倍数。 3．以胭窝段5cm腓总神经为研究对象，确立基于Photoshop实现连续神经 组织切片二维图像的配准和分割技术流程，通过Amira三维重建软件观察腓总神 经功能束三维重建的效果，验证该技术流程的可靠性，评价Amira用于周围神经 功能束三维重建的可适性，为今后计算机科学开发相关软件提供医学要求和技术 ◇中山大籼丈 周围