断层影像解剖学.docx

1、断层影像解剖学断层影像解剖学定义和特点断层影像解剖学（human sectional anatomy）是用断层方法研究和表达人体正常形态结构及其基本功能的科学。与系统解剖学和局部解剖学相比，断层影像解剖学有以下特点：能在保持机体结构于原位的状态下，准确地显示其断面形态变化及位置关系；可通过追踪连续断层或借助计算机进行结构的三维重建和定量分析；密切结合影像诊断学和介入放射学，是断层影像技术对疾病作出诊断并进行介入性治疗的形态学基础。 发展历史断层解剖作为一种研究方法早在16世纪初就被用于人体解剖的研究。 当时，意大利画家Leonardo da Vinci（达芬奇）绘制了男、女躯干部的正中矢状断面

2、图；现代解剖学的奠基人Vesal研究了脑的横断层解剖。17世纪，一些学者分别展示了脑、眼和生殖器等的断面。18世纪，Haller、 S.Soemmering和Vicq dAzgr绘制了脑的各种断面图；Camper镌印了盆部的纵断面图；Scarpa则用盆部的断面来表达取石手术途径。1618世纪，阻碍断层解剖发展的重要原因是缺乏使尸体变硬以维持结构于原位的方法。从19世纪至20世纪上半叶，是人体断层解剖学发展的重要时期，一是完善了断层解剖方法，再一个是出版了许多具有重要价值的人体断层解剖学图谱。 荷兰解剖学家Riemer(1818)率先使用冰冻法制备断层标本并出版了图谱。Gerota(1895)将

3、5%的福尔马林溶液灌注尸体再冰冻切片，从而完善了冰冻切片法。目前，仍沿用这个原则制备人体断层标本。Huschke(1844)利用18个月的女孩尸体发表了10幅颈、胸、腹、盆的横断面图，这些精美而有用的断面令他兴奋不已。伟大的俄国解剖学家和外科医生Pirogoff于1852年至1859年间以天然冰冻法制备断层标本，出版了具有里程碑意义的断层解剖学著作。这部巨著包括五卷：一卷八开本的描述资料共796页和四卷包括213幅断面图的特大对折本，其断面含有头部横断面、胸部横、矢状断面、男女腹部的横、矢、冠状断面和四肢的横断面。法国人Gendre(1858)用石膏包埋尸体，制备了含有25个断面、自然大小的全

4、身各部的横、矢和斜状断层解剖学图谱，每个断面伴有简要的文字说明。德国人Braune(1872)完成了人体各部三种基本断面的解剖学图谱，并仔细描述了器官的毗邻和评述了前人的工作。他的著作再版两次，并被译成英文。Henke在读到其第二版时便注意到了通过断面来进行结构重建的问题，他重建了心脏并将其轮廓投影至胸壁。Rudinger(1873)、Dwight(1881)和Symington(1887)分别研究了儿童的断层解剖。Dalton(1885)出版了三卷脑断层解剖学图谱，横、矢、冠状断面各1卷，图片由离体脑断层标本黑白照片与相应线条图组成，文字部分包括图注和断面特点的简要说明。Hart(1885)

5、编绘了女性盆部的局部和断层解剖图谱，但断面较少，切片甚厚。Macewen(1893)出版了头部断层解剖图谱一书，由7套头部的连续断面图组成。 由于冰冻切片法日趋完善，故在20世纪早期，断层解剖学研究取得了重要进展。1903年，Sellheim研究了不同年龄女性盆部的三种断面。1911年，美国的Eycleshymer和Schoemaker经过九年的研究，在50具尸体中选材，出版了一部全身连续横断层解剖学图谱。此部图谱绘制精美，标注细致，是人体断层解剖学的经典之作。1924年，Desjardins绘制了人体躯干部横断层解剖图谱，其特点为简洁明快，重点突出。1944年，Morton制作了人体横断层解

6、剖学手册，含人体全身各部的横断层解剖线条图。1951年，Ludwig研究了脑横断层解剖；而Singer于1954年绘制了人脑矢状断层解剖图谱。1956年，Symington出版了人体横断层解剖图谱，断面图均为自然大小，绘制精良。 1970年以后，由于超声成像（Ultrasonography, USG）、X线计算机断层成像（X-ray computed tomography, CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）等断层影像技术的临床应用，开辟了断层影像解剖学研究的新纪元。 研究现状现代断层解剖学研究以密切结合断层影像诊断和介入放射学治疗为其主要特征

7、。20世纪50年代，超声断层仪研制成功。1970年以来，USG、CT和MRI等断层影像技术相继出现并应用于临床，从而使断层影像解剖学研究形成高潮。这些断层影像技术既需要断层解剖学为其提供详尽的诊断依据，又成为研究活体断层解剖的有力手段。从此，断层解剖学摆脱了以往纯尸体研究的状态，其研究范围扩展为紧密联系着的两个方面：解剖断层和影像断层，前者是后者的形态学基础，后者又从诊治的需要不断提出新的要求，两者相辅相成，共同发展。 结合影像诊断编制人体断层解剖学图谱 传统的断层解剖学图谱由于其切片较厚，横断面图均是以上表面绘制，而与CT输出断层下表面的习惯相反，从而限制了它们在医学影像学诊治中的应用。为此

8、，人体断层解剖学图谱又不断出版。从研究手段上，大致可把现代人体断层解剖学图谱分作三类： 第一类，据断层标本制作图谱。Takahashi率先按断层的下表面制图从而确立了现代断层解剖学图谱的特征。1977年，松井孝嘉制作了脑的断层解剖图谱，但颅骨是后配的，难以保证颅内结构与颅骨的原位关系；Dagostino绘制了离体脑的厚片断层图谱。1980年，Peterson制备了人体各部的横断层解剖图谱，不妥之处在于把严重的癫痫病人选来绘图。1983年，Koritke和Sick制作了男女成人头颈、胸、腹和盆部的连续横、矢、冠状断层解剖学图谱，对断面上的结构作了较详细的标注，但其切片较厚（1.52.5cm）。1

9、978年至1992年间，王永贵等利用90余具成年男性尸体完成了国人连续横、矢、冠状断层解剖学图谱，并附有大量描述资料和统计数字。1989年，徐峰主编了人体断面解剖学图谱，此图谱绘制精细，但横断层标本均为上面观，与CT、MRI观察下面观的习惯不相一致；同年，Lyons编制了配有线条图的胸、腹、盆三种基本断面的彩色图谱。1991年，Bergman等出版了人体横断层解剖学图谱；Richter和Lierse等编制了新生儿断层解剖图谱。美国科罗拉多大学的Spitzer和Whitlock等选择一具男尸，在-70条件下，使用大型冰冻切片机（cryomacrotome）进行铣削，历时9个月，取得了1878幅层

10、厚为1mm的人体全身横断层图像，并通过计算机进行了矢、冠状断层图像重建。这部图谱于1998年出版，堪称“自Vesalius 1543年出版人体构造以来对解剖学的最大贡献”。 第二类，依断层影像编制图谱。1977年，Ledley制作了CT横断层图谱，但其线条图中未画出心包、腹膜等。1980年，Ell等出版了单光子发射计算机断层显像（single photon emission computed tomography, SPECT）图谱，书中重点介绍了脑的正常及病理SPECT解剖及生理图像，对骨、关节、心、肺、肝和脾的SPECT图像亦作了较详尽介绍；Chiu和Schapiro出版了人体躯干和四肢的

11、CT图像。1982年，Cosgrove制作了正常人肝、胰和脾的横、矢和斜状断层超声图谱，并附有简要描述和部分变异图像。1983年，Wegener依CT图像绘制了正常人体全身横断层图谱，对复杂部位附加了详尽的轮廓图；Hammerschlag出版了正常及病理眼、眶的CT图谱。1986年，Bowerman制作了正常胎儿超声解剖图谱。1990年，EL-Khoury编著了MRI和CT断层解剖学图谱。1991年，Merram出版了CT and MRI Radiological Anatomy一书，用大量图像全面介绍了人体各部的CT和MRI解剖。1992年，Weir和Abrahams使用X线平片、血管造影、

12、CT、MRI和B超图像，制作了影像解剖学图谱。1993年，刘军等利用正常人CT、MRI图像，编写了影像断面解剖学一书。1994年，Wicke著名的教科书Atlas of Radiologic Anatomy第5版出版，由MRI、血管造影、CT、超声、淋巴造影、支气管镜及核医学的基本图像组成；Truwit和Lempert等还编著了High Resolution Atlas of Cranial Neuroanatomy一书。1995年，El-khoury等完成了Sectional Anatomy by MRI一书，全面介绍了人体各部的MRI表现。1997年，Kelley和Petersen出版了S

13、ectional Aantomy for Imaging Professionals一书，显示了人体各部的CT和MRI图像。1999年，郭启勇和姜树学等还分别出版了CT与MRI解剖图谱。2000年，Jinkins利用X线、CT和MRI图像等编制了神经系统胚胎、解剖和变异图谱；Pop等制作了四肢和脊柱区的MRI图谱。这些图谱取材于活体，正常与异常图像对照一目了然，对一些临床诊断的兴趣部位有较细致的显示，但由于受到CT等影像技术分辨能力的影响，无法显示一些细微结构，在依其所绘制的线条图中也常见不妥或错误之处。 第三类，用断层标本结合临床影像制备图谱。这类图谱很多，因其将断层标本同CT、MRI或US

14、G图像直接进行对照研究，故临床实用价值较大，也克服了前两类图谱的不足。1978年，Wyman编绘了人体胸、腹、盆部横断层图谱。1979年，Binder等制备了脑的横、矢、冠状断层解剖学图谱，书中强调了脑冠状断面的重要性，但其所用材料为离体脑标本，失去了与颅骨的对照。1980年，在Bo等制作的图谱中，对各断层结构的解剖特点和临床意义作了较详细描述和探讨，但其所用标本在脑实质内有一较大的梗死灶，胸部也有病变。该书不断修订，分别于1990年和1998年出版了第2版和第3版。1982年，Wagner和Lawson制作了含有全身各部的横、矢、冠状断层的正常断层解剖图及部分病理解剖图的图谱，各断层均附有相

15、应的CT和B超图像，并有显示该断层在整体位置的定位图，对于较有意义或细微的部位尚有放大图，这部图谱的另一特点在于以局部器官制作连续断层图，具有明确的目的性。1984年，苏济豪等先将尸体标本作CT扫描，再按扫描层面作断层标本，并将断层标本拍成X线片，因此其图谱同时提供了同一尸体的断层标本照片、X线图片及CT图像。1985年，Schnitzlein和Murtagh等主要利CT及MRI图像、整体标本和断层标本制作了头部和脊柱区的断层解剖图谱，经修订后，该书于1990年出版了第2版。1986年，Isaacson等制作了婴儿断层解剖与超声和MRI对照图谱。1987年，Staudach利用活体超声图像和胎

16、儿断层标本编制了胎儿断层解剖与超声图像对照图谱。1988年，Nelson等制备了2036周胎儿的断层标本与B超图像对照图谱，图片精美，并有断层标本的X线照片；吴德昌等编绘了人体断层解剖学（横断断层），描述资料详实，标注细致，在我国临床影像诊治和断层解剖学教学中发挥了重要作用；作者又于1994年编著了该书的姊妹篇人体断层解剖学（矢冠斜状断层）。在1988年间，国外亦出版了一批断层解剖学图谱：Milis等主编了头部、颈部和脊柱区的断层标本与MRI对照图谱；Gerhardt和Frommhold编制了人体头和躯干部的断层解剖与CT、MRI对照图谱，其标本部分均为线条图，但切片甚厚；Christofor

17、idis等利用11具尸体（其中9具为新鲜尸体）制作了全身各部的横、矢、冠状断层标本与CT、MRI对照图谱，但其断层标本层厚在2cm左右；Sick和Burguet编制了膝部断层解剖图谱，由冠状、矢状和横断层标本的黑白照片与CT、MRI图像组成；Sick和Veillon使用8个7月龄以后胎尸颞骨，经脱钙和石蜡包埋，切制了1012m的颞区横、矢、冠状断层标本，配上成人CT图像后，出版了图谱。1989年，Middleton和Lawson制作了全身关节的断层标本彩色照片与MRI对照图谱；韩国的Han和Kim出版了Sectional Human Anatomy Correlated With CT and

18、 MRI第2版，使用断层标本彩色照片与CT、MRI图像相对照，该书1995年出版了第3版，但其头部标本不佳，脑室明显扩大。1991年，Ellis等出版了横断层标本彩色照片与CT图像对照图谱，由于其断层数目较少，比较适合于初学者；Swobodnik等制作了Atlas of Ultrasound Anatomy一书，由断层标本彩色照片及其线条图和B超图像及其线条图组成，并附有较详细的文字说明；Meals和Seeger主编了前臂和手的横断层标本彩色图片与CT、MRI图像对照图谱。1992年，Hagens以生物塑化技术制备了可见的人体：一部断层解剖学图谱一书，透明的断层标本用环氧树脂塑化而成，厚24m

19、m，在个别部位配合了CT或MRI图像；在Wagner和Lawson制作的胸部影像图谱中，横、矢、冠状断层标本与相应的MRI及CT图像相对照，既系统又完整，是胸部断层解剖学图谱中较好的一本；Lane和Sharfaei编著现代断层解剖学一书，由全身各部的横、矢、冠状断层标本和MRI图像组成，使用了部分塑化标本，但标注欠详。1993年，在Mink等主编的膝部MRI一书中，横、矢、冠状断层标本彩色照片与相应的MRI相对照，把膝关节的解剖展示得淋漓尽致。1994年，Litteton和Durizch以断层标本与CT、MRI相对照，制备了胸部横、矢、冠、左后斜和右后斜断断层解剖学图谱；Lillie和Romr

20、ell等还分别出版了头、颈部断层解剖与影像学对照图谱，其中后者使用生物塑化断层标本。1996年，在张绍祥等编著的颅底断层解剖学图谱中，使用了生物塑化薄层断层标本与MRI进行对照，这是我国第一部用生物塑化技术制备的断层解剖学图谱。1997年，姜均本主编了人体断面解剖学彩色图谱与CT、MRI应用一书，主要由头、颈、躯干部横、矢、冠状断层标本彩色照片组成，配有详尽的文字描述。1998年，姜树学编著了断面解剖与CT、MRI、ECT对照图谱，标注较为详细；Cahill等出版了人体断层解剖学图谱一书，由断层标本线条图和CT、MRI组成。1999年，Duvernoy编著了人脑三维断层解剖学图谱，其标本制作精

21、良，标注详细，MRI图像清晰，是近来难得的断层解剖学佳作；Ellis等编制了人体断层解剖学第2版，由头颈部与大关节横、矢、冠状断层标本及躯干部横断层标本的彩色照片和CT、MRI图像组成，并配有CT、MRI图像线条图。2000年，Dean和Herbener制作了人体横断层标本及其线条图与CT、MRI图像对照图谱，线条图绘制精良，标准适当，是一本很好的断层解剖学教科书。2002年，刘树伟等编著并出版了人体各部断层标本彩色照片与CT、MRI图像对照图谱，图片清晰，标注细致。 断层解剖学图谱不但被应用于影像诊断，还被应用于经穴研究，严振国于1983年至1990年间就相继出版了四肢、头颈和胸部的经穴断层

22、解剖学图解，为发展祖国医学作出了贡献。 前景展望（一）脑 1颅脑扫描基线研究 1990年，张再明和张萱如研究了颅脑横断扫描中，眶耳线及上眶耳线与Reid基线之间的关系。脑立体定向手术和X-刀、-刀治疗是依标准脑水平断面图谱进行的，而CT和MRI扫描多以眦耳线（CML）为准，以致在临床应用时常需进行复杂的靶点坐标转换。为此许多学者探索了以颅外结构所作径线与连合间线（AC­-PC线）的关系。姚家庆等提出以外眦上方20mm之点与外耳门中点上方35mm之点的连线作为CT扫描的一条新基线，由此向上扫描几个层面，便能获得相当于H。平面的CT图像。为在正电子发射计算机断层显像（positron em

23、ission computed tomography, PET）图像上辨认出更多的脑部结构和有利于X-刀治疗，避免对影像融合（co-registration or image fusion）的依赖，Minoshima等以AC-PC线为标准对脑PET图像的标准化进行了一系列研究。 2脑实质 由于新生儿脑的化学成分与成人不同且又处于生长发育阶段，故其形态结构也有别于成人。Slovis、Shuman和沈宗文等一批学者，利用未闲合的婴儿前囟为“声窗”，广泛开展了婴儿颅脑的冠状位和矢状位超声图像与尸体断层标本的对照研究，为婴儿脑积水、脑出血等的诊断提供了形态学基础。日本的有泉基水、山口信夫等，进行了新生

24、儿的正常CT图像研究。在MRI诊断方面，新生儿脑的T1和T 2值较成人长得多，其正常及病理MRI图像与成人亦有许多不同。MRI能显示婴儿的髓质形成过程，在出生后开始几个月中视放射的髓质形成，接着是感觉成分、运动束、大脑连合纤维。Martin等用MRI研究了4岁以内儿童的中脑发育，依上丘平面SE序列T2加权像的变化类型，找到了中脑发育变化的5个具有特征性的年龄。近几个来，MRI在研究胎脑和新生儿脑髓鞘发育方面的文章逐渐增多，但如何利用功能影像技术如功能磁共振成像（functional MRI, fMRI）, 从形态和功能角度，研究脑的胚胎发育和生后的年龄变化是亟待开展的研究课题。 CT显示脑的灰

25、质、白质结构是极其有限的，即使采用第4代高分辨率CT，灰白质对比仍然很差。而MRI图像既能清晰地显示脑的三种基本灰度：灰质、白质和脑脊液，还允许探讨脑的代谢及生化变化。在PET图像上能绘出大脑局部葡萄糖利用图，这样可研究脑的功能。依解剖位置，CT可大致辨认豆状核、尾状核和内囊，但难确定其边界，显示脑干的核团根本不可能。而MRI则可清晰显示尾状核、豆状核、内囊、屏状核和外囊，在IR程序还可看到红核、黑质、下橄榄核等中脑核团。 断层解剖研究还可以对比大脑左右半球的特定解剖学差别。Galaburada等认为左颞面宽大提示较高的语言能力，右颞面宽大则与音乐才能有关。Chang等认为大脑左右不对称与脑的

26、语言优势区有关。王跃、钱学华等则在脑的断层标本上，利用大量的测量数据和相关分析，研究了大脑语言区的不对称性与大脑半球的不对称性、基底核区与松果体区的侧差及性别差异等。 为给大脑内微小占位性病变的精确定位、立体定位手术、x刀和治疗及脑功能的fMRI和PET研究等提供形态学依据，许多学者利用解剖、影像或解剖与影像相结合的方法探讨了大脑沟、回在断面上的定位。王跃和姜均本（1992）以大脑表面形态与其内部结构及周围骨性标志相对照的方法，对大脑语言区在各个典型横断面上的识别标志进行了描述。Iwasaki(1991)和刘丰春（1998）等采用CT图像，探索了一种以大脑白质的髓突辨认脑叶与脑回的方法。Nai

27、dich、李振平和耿道颖等采用脑标本和MRI图像，对大脑主要沟、回在MRI矢状图像上的定位、出现率、侧差等进行了统计。1993至于1995年间，沈宗文等对大脑沟、回在薄层冠状面上的定位进行了研究，获得了10个MRI冠状面上沟、回定位的知识。1998至1999年，刘树伟和丁娟等利用30例头部断层标本及其相应MRI图像，以AC-PC线为基线，详细研究了大脑沟回在薄层冠状面上的定位，并得出了大量统计数字。 利用断层标本和影像手段对边缘系统各结构的辨认、毗邻和大小进行研究，对颞叶癫痫、缺氧后健忘症和Alzheimer病的诊断和治疗具有重要意义，为此，许多学者等利用MRI测量了中国正常成人、癫痫病人和轻

28、度Alzheimer病人的海马结构。但随着fMRI和PET在神经心理学研究及精神疾病诊断中的应用，还需要探讨边缘系统更为细致的断层解剖。 利用组织化学和免疫细胞化学技术与影像学相结合，研究脑内各种元素和神经递质断面分布的化学神经断面解剖学，亦是亟待开展的重要工作。将影像学与分子、细胞生物学技术结合起来，利用动物尤其是灵长类动物，研究脑的损伤与修复、神经退行性病变的病理机制、诊断与治疗效果的追踪等，在国外已深入开展，而国内尚未见报道。 3脑膜和脑室、脑池 脑室系统某些平面的径线测量已成为临床检查神经系统疾病的重要手段，许多学者利用CT或头部断层标本研究了侧脑室的容量及其年龄变化。Thamos和刘

29、丰春等分别研究了大脑镰和小脑幕的CT表现，并系统总结了脑池的CT解剖。李振平等分析了鞍上池的断层解剖与CT表现。 4脑血管 脑血管CT（cerebral computed angiotomography, Angio-CT）以静脉小量团注法可显示内径为1mm甚至象豆纹动脉这类细小分支。Berman等先后研究了大脑前、后、中动脉在CT横断层及冠状断层上的营养范围。Sanoiardo等还用CT和MRI分析了横、冠和矢状断层上不同血管于小脑和脑干的分布。增强的3D MRA可常规显示硬脑膜静脉窦、大脑大静脉、基底静脉、大脑内静脉、皮质静脉和豆纹静脉等，甚至小的隔静脉亦可显像。为配合脑梗塞部位和范围的多

30、维断层MRI诊断，对脑部中央动脉供血范围的断层解剖尚需进一步研究。 5脑神经 MRI可显示十二对脑神经及其出入颅部位，利用表面线圈，还能研究颞骨内和腮腺内的面神经。虽然一些学者使用断层标本或MRI研究了视神经、动眼神经、滑车神经、三叉神经、三叉神经节、展神经、面神经和前庭蜗神经，但工作仍然是初步的，还需加强对其脑内神经核团、传导路和颅外行径、分布的断层解剖研究。 6脑功能解剖 f MRI、PET、SPECT和磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy imaging, MRSI）被列为研究脑功能的尖端技术，组成了功能神经影像学（functional neur

31、oimaging）的核心设备。有关脑功能解剖的影像学研究国外十分活跃，主要涉及以下几个方面：躯体运动皮质，几年来的研究揭示第一躯体运动区不含有按顺序排列的倒置侏儒图，而应代之以由控制躯体不同部位神经元组成的复杂的镶嵌图案。躯体感觉皮质，当受试者接受温热性痛疼刺激时，对侧第一、二躯体感觉区及扣带回前部皮质局部葡萄糖代谢率增高。视觉皮质，有的研究视运动，有的研究视感觉。听觉皮质，单纯音乐旋律（无歌词）刺激时，主要为右侧颞叶代谢率增高；语言和乐曲同时刺激时则双侧颞叶和额叶代谢率增高。味觉皮质，以0.18%的盐水与纯水相对照，发现在丘脑、岛叶皮质、扣带回前部、海马旁回、舌回、尾状核和颞叶脑局部血流呈现

32、有意义的增加。认知研究，这方面研究工作很多，如语言作业、记忆单词和句子理解研究等，记忆作业均影响海马和双侧颞下回的局部脑血流。有关局部脑功能和认知之间关系的研究，为神经心理学开辟了广阔前景。睡眠与觉醒研究，PET为探讨睡眠发生机制及梦解释的研究提供了有力手段。情绪活动研究，George等用PET研究了11例健康成人妇女，发现短暂的悲伤使双侧边缘叶和边缘叶旁的结构（扣带回、额内侧回和内侧颞叶皮质）以及脑干、丘脑和尾状核或壳兴奋增加，而短暂的喜悦与广泛的局部脑血流减少有关，特别是右侧额叶前区和双侧颞、顶叶。男、女思维方式的比较研究，Pennsylvania大学以18F-FDG PET图像研究揭示：在什么都不想的时候，男、女脑的代谢活动总量并无什么不同，但有两个有意义的差别，就是男性比女性颞叶和边缘叶区域有较高的代谢，而在扣带回有较低的代谢。于是研究者推测到：男性更倾向于通过肉体侵略来表达情感，而女性则喜欢以语言进行。神经受体显像，PET神经受体显像摆脱了数十年来受体研究只能在动物和离体组织标本上进行的状况，为在人类活体上探讨脑思维活动与脑化学变化的关系提供了理想工具。目前11C-螺环哌啶多巴胺D2受体显像、11C-卡芬太尼阿片受体显像研究的较多。针刺作用机理研