人體橈神經連續(xù)組織切片計算機輔助三維重建研究.pdf

1、背景： 神經損傷后的修復與再生一直是國內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損傷后，同一神經束的遠近端往往不能準確對接導致運動或感覺神經纖維之間的錯向縫接。橈神經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量。在橈神經損傷修復術中，最理想的是能做到相同功能性質的神經束進行準確對接。這就對橈神經內各神經束的定性和定位研究提出了更高的要求。由于神經干內部

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

3、建人體橈神經的三維立體結構，包括橈神經的外輪廓及其內部神經束的立體行徑，同時探索一種橈神經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橈神經的全長進行連續(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)別出橈神經各斷面內部神經功能束的性質、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斷面的數(shù)字信息。將橈神經所有連續(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部結構信息，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、精確的橈神經連續(xù)內外部結構的三維重建。 結果： 1、重建結果真實地再現(xiàn)橈神經的三維立體結構及其內部各神經束的三維立體行徑，精確地顯示橈神經中每一

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

6、情況。 2、橈神經內部神經束結構相當復雜，它們相互間不斷交叉重組，形成獨特的神經束網絡結構。而橈神經束內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網絡。 3、橈神經內部神經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)，但各神經束的邊界(即束膜)顯示不夠清楚。而HE染色后的神經斷面無法區(qū)分感覺束、運動束及交感束，但各神經束邊界較清楚。提示乙酰膽堿酯酶染色法更適用于神經的染色。 5、本文有效利用現(xiàn)有算法，并根據(jù)周圍神經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的三維可視化。 結論： 1．本研究在國內外首次應用橈神經連續(xù)組織切片較為成功地重建了橈神經的三維立體

8、結構及其內部神經束的立體行徑，確立了一種人體周圍神經顯微結構三維重建的實用方法，為中國數(shù)字化虛擬人的神經系統(tǒng)模型的構建作了有益嘗試?？蔀榕R床上橈神經損傷修復方式的選擇提供幫助，對于將來人工神經的構建和多自由度自體神經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