哑门穴区解剖结构的三维重建

          作者：张海东 余安胜 严振国 赵振美 葛兆茹 朱继明

【关键词】  断面解剖

　　Threedimensional reconstruction of YaMen Acupoint's regional anatomic structure

　　【Abstract】 AIM: On the base of the sectional images, reconstruction and cut of body were performed using the 3D reconstruction software in computer to demonstrate the anatomic structures from different layers where the acupoint lies in. METHODS: Faultage specimens of the area of YaMen Acupoint were shot into images, which were put into the computer. The input was reconstructed with software into stereo shape or cut into planes to show the structure around the acupoint. RESULTS: The sagittal plane, coronal plane and horizontal plane of the area of YaMen Acupoint were obtained. CONCLUSION: The reconstructional images made of the entity images with the software show the clear structures, bright color and satisfactory resolving power, which provides pharmocological basis for clinical application and mechanism research.

　　【Keywords】 sectional anatomy; 3D reconstruction; YaMen Acupoint

　　【摘要】 目的：利用三维重建软件在断面图像的基础上、在机上进行人体的重建和切割，从多层面显示穴位所处的各种解剖结构. 方法：将制作的哑门穴所在部位的断面标本拍摄成图像输入计算机，利用软件进行重建和切割. 结果：得到经哑门穴所在部位的矢状、冠状、横断和斜切面. 结论：实体图像经软件重建和切割后，图像结构清晰，色彩鲜明，具有满意的分辨率. 为临床应用和机制研究提供形态学依据.

　　【关键词】 断面解剖；三维重建；哑门穴

　　0引言

　　形态解剖学研究表明，穴位是多种正常组织共同组成的、具有一个多层次空间立体结构的区域. 这些研究成果对证实经穴的存在和组成具有重要意义，而更重要的是对于针灸学教学和临床应用，直观地显示经穴区域的解剖位置和结构. 过去，经穴区域解剖结构的研究多采用器械操作的方法，费时费力，没有可重复性，标本利用率低. 计算机图像重建技术的出现较好地解了这一问题. 目前，计算机三维重建技术已被应用于人体器官重建，但未见到对该穴位区进行结构重建的报道. 我们［1］应用自己编制的三维重建软件，对连续切割的头部断面图像进行重建，从而可以对穴位所在区域的解剖结构进行仔细观察.

　　1材料和方法

　　1.1材料①尸体经甲醛固定（男性，40岁，病故，头颈部没有病变），用于断面切割. ②试剂：均为化学纯. 购自上海市药品站的有：100%乙醇、苯酚、丁酮、多聚甲醛（每瓶均为500 mL/瓶），甲醛和ABS（规格均为500 g/瓶）；大红颜料（30 g/瓶）来自上海马利颜料厂；肝素（2 mL*10/瓶）来自上海市龙华.

　　1.1.1主要硬件配置科海电脑（PentiumⅢ500，科海计算机公司），美能达照相机（X500，日本美能达照相设备公司），低温冰柜（ELQC32，商邱低温设备部），Sony摄像机（M3500，Sony公司），HP扫描仪（IIEX，科海总公司），尸体切断机（34110，日本Katoman Seisakvsho光电公司），高速钢刨（1900B，海爱尔机电设备公司），电钻（JIZSD036A，上海日立电动工具公司）.

　　1.1.2主要软件配置①操作系统：Win98/95简体中文版；②应用软件：Office97中文版， Photoshop5.0版，Photostyler2.0英文版，三维重建软件（由本课题组与华南师范大学计算机研究所联合编制，应用Borland C++语言编写）.

　　1.1.3定位标准1990年颁布的《中华人民共和国国家标准经穴部位》.

　　1.2方法用ABS溶液灌注血管至充盈，ABS溶液中加入适量的大红油画颜料，以便在断面以及切割平面中显示大血管. 依据国家标准将哑门穴定位，定位后低温(-30℃)冰冻，取出用高速钻头在穴位区打孔，深度为常用穴位针刺深度，再用红色橡皮泥填塞，用于在断面中显示穴位所在区域. 制作一个与标本大小相符合的木制标本盒，放入冷冻标本，逐次加水冰冻并在多个冰层中放置定标物，直至将尸体全部覆盖. 由于水是逐次加入包埋尸体，且标本盒上口敞开，因此水在0℃以下结冰时向上膨胀，对尸体造成的影响甚小，可以忽略（Fig 1）.

　　图1未经处理的原始切割图片　(略)

　　按图像免配准技术（详见讨论）的要求，将摄像机和照相机位置确定，并在每次切割时保持位置不变. 将标本盒取出、固定后，用高速钢刨以<2 mm厚度由头端向足端进行切片，每次切割后，将切割面恢复标定位置，照相与摄像同步拍摄切割面（即上面）.
拍摄的照片经扫描仪输入计算机，图像处理软件只保留组织结构图像，按顺序保存为图像库.

　　利用三维重建软件分别重建出正面图像和背面图像，并在此基础上分别进行人体矢状切面、冠状切面和穴位所在的各角度平面的切割.

　　2结果

　　经处理后用于哑门穴三维重建成的图片200张. 将处理后的图片按顺序编号后，用重建软件进行外形及各种切面的重建，得到重建后的正、背面图像各一幅，能清晰地分辨出面部各器官；得到经哑门穴的矢状、冠状和斜切面各一幅，穴位、血管、肌肉等组织结构可以较清晰地分辨出来.

　　哑门穴矢状切面图像较清楚地显示出大脑、小脑和脊髓等结构的形态，可以清楚地看到大脑及小脑皮质和髓质的分布. 由于在制作断面标本时尸体僵硬，致使摆放的头部位置向右偏，所以图像中可以看到侧脑室. 哑门穴深面正对延髓部位. 另外还可以看到眶腔、鼻腔和口腔内的结构（Fig 2）.

　　图2经哑门矢状断面图像　(略)

　　在哑门穴冠状切面图像上，图像中黄褐色的为筋膜组织，深褐色或黑色的为肌肉，位于哑门穴两侧的肌肉为头半棘肌. 图像中还可以看到端脑枕叶的皮质和髓质（Fig 3）.

　　图3经哑门冠状断面图像　(略)

　　在哑门穴水平切面图像上，可以看到小脑半球底面的形态，小脑前方的圆形白色结构是延髓，位于哑门穴两侧的深色肌肉为头半棘肌. 在图像前部的是鼻中隔及下鼻甲（Fig 4）.

　　图4经哑门水平断面图像　(略)

　　哑门穴的斜切面是一幅前后位图像，图像后部正中的哑门穴为红色标记. 在穴位一侧，浅层的深色薄层结构为头夹肌，深层的为头半棘肌，并可看到哑门穴深面正对延髓（Fig 5）.

　　图5经哑门斜切面图像　(略)

　　3讨论

　　机三维重建技术在中医学领域中的应用并不多. 在穴位解剖方面，上海中医药大学的严振国教授和余安胜教授对内关、足三里穴进行了三维图像和立体构筑研究，分别提出了“内关穴的立体构筑理论”和“足三里穴的立体构筑理论”［2］. 穴位立体形态结构是临床医生和针灸研究者所关心的问题，能够揭示进针层次和附近重要结构，对穴位的实验研究和临床应用将起到非常重要的作用［3］. 本项目是利用三维重建技术对人的穴位组织结构进行重构，将计算机的三维重构技术运用到中医针灸腧穴解剖形态研究中，在国内刚刚起步，国外尚未见报道［4］.

　　在对穴位结构进行重建的过程中，如何取得清晰的二维图像是一个关键性的技术,因为二维图像的清晰度直接影响到重建后的三维图像质量. 在预实验时曾设想用数码像机拍摄，以方便输入计算机，但由于手中的数码像机分辨率不是很高，其图像质量不如高级中焦相机的照片质量，于是采用相机拍摄再将照片扫描入计算机. 如果有分辨率很高的数码像机，图像质量会大大提高.

　　图像的输入采用照片扫描输入，扫描分辨率采用1024×768，属于较高分辨率. 扫描分辨率的高低直接影响图像细微结构的清晰度，采用普通的800×600，则会损失较多像素；而扫描分辨率太高，则使图像文件过大，引起文件存储及处理困难.

　　进行穴位断面图片处理的目的就是使图片断面结构更清晰更真实，并以某些定位标准进行图片的准确定位，即以其中的一张图片为标准参照，让其他所有穴位断面图片中的定位标志物和标准参照物的定位标志物准确地重叠在一起，从而保证了三维重建课题的穴位断面图片的位置连续性. 为了避免由于配准所带来的误差，以及由于配准所带来的巨大工作量，在解剖三维图像重建中对二维图像的数据采集设计了一套免配准的图像数据采集方法，即在整个操作过程中，保持断面、照像机几何位置的固定，从而为以后的二维图像标定打下良好的基础［5］.

　　经络与穴位的解剖学多媒体教学目前正处于起步阶段，它具有提高教学和临床治疗效果的广阔前景. 穴位解剖结构三维图像重建是一项全新的课题，在现有解剖三维重建以及多年从事经络穴位断面结构的研究基础上，建立“中国三维穴位人”，在“中国三维穴位人”中逐步将全身穴位进行解剖学三维图像重建，可以方便而逐步观察全身各个经络和穴位与其周围组织的关系，结合多媒体技术，通过计算机屏幕显示中国三维穴位人图像，使解剖和腧穴教学简便、生动.

 　　【】

　　［1］ 余安胜， 赵英侠， 李西林， 严振国. 内关穴的三维图像重构形态学研究［J］. 上海针灸杂志, 1996；15(1):30-31.

　　［2］ 刘利兵， 陆松鹤， 张英梅， 陈健康， 黄裕新. 电针刺大鼠足三里对胃功能影响中神经的作用［J］. 第四军医大学学报，2003；24（5）：封3.

　　［3］ 余安胜， 赵英侠， 严振国， 李西林， 张建华. 足三里穴巨微结构形态观察［J］. 针刺研究，1998；（1）：76-79.

　　［4］ 余安胜， 赵英侠， 严振国， 李西林. 穴位解剖与计算机三维重构的研究进展［J］. 中医研究，1999； 12（1）：47-49.

　　［5］ 鲍苏苏， 余安胜， 严振国. 三维图像重建的免配准图像输入［J］. 解剖学杂志；1998; 21（5）：473-474.