成人大脑颞平面的三维重建及三维可视化

颞平面是人类听觉认知的重要功能联系区，引起了解剖学家及心理学家等多学科、多领域的广泛关注。颞平面是位于外侧裂底部近似三角形的皮质区，而外侧裂是神经外科中基底核区、岛叶及鞍区等病变手术的天然通路[1]，因此外科手术中对该区域的保护尤为重要。颞平面的三维重建及可视化能够反映其整体观，并能直观反映其形态特征及与周围脑组织结构的空间位置关系，为经外侧裂的手术以及颞叶局部手术的立体定位提供准确的解剖定位，为术前策划及实施过程提供重要参考。

1 材料与方法

1.1 材料 数据来源于1名经知情同意的健康男性成年志愿者，24岁，经检查无神经系统及精神系统疾病。硬件设备：Signal 3.0超导磁共振(3.0 MRI Echospeed)扫描仪及头颅正交线圈，General Electric Co，USA；HP Z820工作站(CPU主频：1.8 GHz，显卡：NVIDIA Quadro 4000)，惠普公司。软件设备：Able Software 3D-Doctor，V 1.2.0.1 Co，USA；RadiAnt DICOM Viewer 3.4.2。

1.2 方法

在进行人工河道森林生态建设时，必须充分考虑河道防洪的基本要求，结合工程运行特性，做好前期规划，使规划发展目标符合水利发展目标和林业发展的总体要求，与国家生态文明建设的发展目标相一致，追求生态效益、社会效益、经济效益和景观效果的整体优化，保证河道生态建设的有效实施。

1.2.1 图像的配准与结构分割 以AC-PC线为基线，取横、矢和冠状断层的T1WI图像。头颅MRI 冠状面T1WI数据直接以Dicom3.0格式导入3D-Doctor软件中。由于扫描野为大小不变的正方形，颅断层影像域相对于正方形的四个顶点位置固定，图像配准由软件自动完成。手工分割、边界提取大脑颞平面、大脑纵裂、侧脑室、大脑的外表面轮廓等，用不同的颜色标记上述结构(见图1)。

在对参加留学生汉语教学实践的二年级学生的实践过程的观察中，笔者发现，学徒观察对实践学生造成的影响主要体现在以下几个方面：课堂的管理与师生关系方面。在实习教师成长的过程中，他们所观察到的传统课堂，教师对学生的管理是课堂中规范的制定与执行、师生之间的对抗与服从、营造课堂环境。

2 结果

2.3 额上沟与侧脑室、脑表面的三维可视化模型将大脑表面、两侧侧脑室及两侧颞平面同时显示，使三种脑结构的空间位置及毗邻关系更加立体直观，结果显示，大脑颞平面位于外侧裂底后部，颞上回的顶后部，外侧边与颞上回的外侧缘后部重合，后部边界与外侧裂升支重叠；上面大部分被顶下小叶覆盖，内侧靠近大脑纵裂池，向内毗邻岛叶。且该模型可通过调节上述结构的透明度，突出其他结构的关系(见图3)。

2.2 颞平面与侧脑室的三维可视化模型 侧脑室位于大脑深部，呈基本对称的、开口向前的“C”字形，位于两侧颞平面之间；从任意角度及整体观察，可发现标准解剖体位上侧脑室前角及体部位置高于颞平面，侧脑室三角区及下角与颞平面距离最近，且走形方向与侧脑室下角方向基本一致(见图2D～F)。

1.2.2 三维重建 通过原点(大脑连合间线中点)作3条相互垂直的坐标线，定 X 轴为左右横轴，Y轴为前后纵轴，Z 轴为上下竖轴，确立三维坐标系统。对上述分割提取的断层进行三维重建。采用充分复杂面绘制法，在3D-Doctor软件状态栏中依次选择“3D Rendering”“Surface Rendering”“Full Complex Surface”，完成三维重建。

2.1 颞平面的三维可视化模型 成功构建活体状态下双侧颞平面三维可视化模型。构建出的颞平面双侧形态基本相似，呈底为颞上回顶部外侧缘后部，尖端指向脑深部的类三角形的皮质结构，外高内低，中部稍凹陷，表面凹凸不平。其整体与水平面成一锐角。重建的颞平面可以在空间内任意角度观察和旋转，且可任意缩放(见图2A～C)。

3 讨论

我却摇了摇头说，蔡大姐，你就不要鼓励我了。你看，这次换届哪个想升迁的不在跑不在送？当了这些年的副局长，我已经烦透了。

三维可视化技术从计算机学科出发，已经广泛运用到各个学科中，并且在一定程度上促进这些学科的发展，比如医学、建筑学等。传统的医学影像检查技术，如US、CT等，只是显示某个层面的二维信息，仅基于二维的影像断面，有时使影像医生的判断与实际情况不一致，这可能是导致相关治疗失败或术后并发症的重要原因[2]。医学图像三维可视化在此基础上应运而生，通过对二维数据的三维重建，达到重构人体的器官组织及病变部位结构的目的，而且可对重建后的结构进行不同视角的观察、定位、测量和剖切等，为诊断疾病、制定术前方案和评估术后预后提供更为准确的数字式信息[3]。

医学图像三维可视化的主要任务是三维可视化显示、操作及分析，是为诊断和治疗目的提供的多模医学图像数据[4]。目前，三维可视化技术已广泛应用于组织结构及解剖关系复杂的疾病的诊治过程中，如肝脏、器官移植等[5-6]，使术区及周围结构在术前能够得到充分评估，取得了很好的效果。有研究[7]显示，与二维图像相比，三维可视化能够对所选手术路径距术中危险结构的距离有更好的判断。三维可视化也为肿瘤治疗后转归模式的研究提供了一条新的途径[8]。在生物医学领域，随着三维冷冻电镜技术算法及重建策略的发展与改进，处理单个单颗粒样品方法[9]的提出标志着单颗粒重建技术的诞生和发展，是如今冷冻电镜领域广泛使用的大分子结构解析方法的基础[10]。

三维可视化技术实现主要以软件的形式体现出来，目前主要分为建模软件、平台软件和应用软件3类，主要算法有三维面绘制和三维体绘制两大类方法[11]。本研究主要采用的是可视化算法，为三维面绘制。该法所处理的数据通常为整体数据的一小部分，基本思想是将整体数据分为多张平行的二维切片数据，并分别进行处理，首先根据灰度信息在每张切片中分割出感兴趣区域的闭合轮廓,然后将相邻切片之间的轮廓连接并生成物体表面模型[12]，绘制速度快，并且可以进行旋转和变换光照效果。就图像质量而言，其可提供较真实的三维医学图像，也便于医生观察和分析，在辅助医生诊断、手术仿真、引导治疗等方面发挥着重要的作用[13]。与面绘制相比，三维体绘制则需要对每个体数据分别进行处理，而且透明度的引入增加了显示效果，这就使得体绘制的计算量更加庞大，因而图像生成显示、改变外部光照及视角速度慢，由于数据量庞大，对计算机的硬件设备要求较高。根据体绘制的方法又可分为间接体绘制和直接体绘制[14]。

国内最早对颞平面的研究[15]是基于尸脑的解剖研究。解剖学上，颞平面位于大脑纵裂池的底部，隶属于颞上回结构的一部分。本研究采用活体MRI研究，成功构建大脑颞平面的三维可视化模式图，成功显示大脑颞平面、侧脑室及脑表面的立体形态以及与周围脑组织的结构关系。不仅显示了正常健康成人颞平面的真实形态，也全面而立体地显示了颞平面的全貌。国内外研究[16-17]发现，颞平面是脑内高度偏侧化的结构之一，具有明显的侧别差异；功能上，它是参与听觉认知的重要皮质区[18]。有研究[19]发现，某些精神及心理疾病的发生也与颞平面有关，如精神分裂、失语症等。神经外科手术学中，外侧裂是现代神经外科最常用的外科手术路径之一[20]。就颞平面的位置而言，术前手术策划及术中保护都是相当必要的。在对颅内肿瘤手术策划中，对脑表标志及邻近血管结构的识别是极其重要的[21]。当病灶位于脑深部和功能区时，手术风险及术后并发症将会大大增加。而颞平面可视化可作为脑深部手术中脑内立体定位及术中定位的标志，为神经外科医师提供了一种安全有效的治疗途径[22]。因此，颞平面三维可视化模型的建立对于其临近结构的手术的实施及其本身结构及功能的研究都具有重要的意义。

2.2.3 分镜头3： 分析种群数量J型增长的条件 那么，为什么仅是澳大利亚野兔泛滥成灾，而其他地方却不会是这样的呢？也就是野兔种群J型增长的原因有哪些？原来，由于澳大利亚没有鹰、狐狸和狼等这些天敌，来到这里的欧洲兔子发现自己简直是来到了天堂： 这里气候宜人，遍地是可口的青草，四周又看不到天敌的踪影；另外这里土壤疏松，打洞做窝也非常方便。于是，一场几乎不受任何限制的可怕扩张就开始了。概括一下就是食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害，也就是理想环境条件导致了野兔种群数量的飞速增长。

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