唐 勇，王汉东，马驰原，詹朝双，王守巨，何宜盛

0 引 言

解剖学上，头颅是一个相对密闭结构，颅底实验往往需要在开颅情况下才能得到颅底骨性结构的重要评估参数和指标。同时由于位置较深，实验和临床上往往需要借助导航技术或大型计算机软件进行颅底影像学资料的三维重建［1-2］，增加了实验步骤和成本。本实验基于薄层头颅CT平扫，建立三维坐标系，结合空间解析几何原理，利用图像处理和计算机软件进行编程，通过程序运算直接得出颅底骨性结构相关数据，可大大节约实验成本。

1 资料与方法

1.1 标本与器械 5例(10侧)成人头颅湿性标本(10%甲醛溶液固定)均由南京大学医学院解剖教研室提供，无外伤，无颅底骨质破坏;64排Phillips螺旋CT;自制三钉解剖头架;常规开颅器械和显微手术器械;游标卡尺(精确到0.02 mm);两脚规。

1.2 计算机软件 Adobe Photoshop CS5图像处理软件;Microsoft visual C++6.0计算机编程软件。

1.3 空间直角坐标系的建立和三维坐标值的确立将5例(10侧)成人头颅湿性标本仰卧位固定，行薄层CT头颅平扫，层厚设定在0.75mm，扫描起始于眦耳线水平，将扫描断层图像刻盘并导入电脑。空间直角坐标系的建立见图1，以O为原点，分别以垂直于矢状面、冠状面和轴面作直线X、Y、Z 3条直线互相垂直。将标本扫描断层图像进行逐层编号:1，2，3，……n。首先在连续的断层图像上定位骨性结构所在层面，将该层面图像利用Adobe Photoshop CS5图像处理软件打开(100%缩放)，在“窗口”菜单下勾选“信息”栏，鼠标置于图像上任意位置，则可自动在信息栏中显示鼠标所在点的 x、y坐标值［3］，结合层厚和层数，可得出该点的Z坐标值，即z(mm)=(n-1)×0.75(n代表目标点所在层面编号)。综合上述信息，可以确立所有骨性结构目标标志点的三维坐标值(x，y，z)。

图1 空间直角坐标系的建立和骨性结构标志点三维坐标值的确立Figure 1 The establishment of spatial Cartesian coordinate system and the definition of three-dimensional coordinate values of bone structures

1.4 计算方法和编程运算 空间任意2点(x1，y1)和(x2，y2)之间的距离为:

空间任意2条直线之间的夹角为:

a1=x2-x1;b1=y2-y1;c1=z2-z1;

空间任意一点到任意平面的距离为:

空间任意2个平面之间的夹角为:

空间任意三点构成的三角形的面积以及该三角形在任意平面上的投影面积为:

结合空间解析几何原理和关系式，运行Microsoft Visual C++6.0软件进行编程(程序文件扩展名为.cpp)。在Microsoft Visual C++6.0界面输入相应程序以及对应标志点的三维坐标值，即可得出上述结果。

1.5 颅底骨性结构直接测量 为了便于对该方法的准确性和可靠性进行比较，我们再分别对5例成人头颅湿性标本行常规开颅，沿眉弓上缘和枕外隆凸上1cm连线水平锯开并去除颅盖骨，再利用水煮法［4-5］彻底去除剩余脑组织、血管、神经、硬脑膜、韧带等结构，仅保留颅底骨性结构完整，制作颅底骨性标本。本实验选取前床突中心点、弓状隆起最高点、鞍背中心点和斜坡中线上一点(平双侧内耳孔水平)共4点，见图2。通过对上述骨性结构之间的距离进行直接测量，得出实际测量结果。

图2 颅底骨性标本上对解剖标志点的距离直接测量示意图Figure 2 Direct measurement of anatomic landmarks of bone structural specimen in skull base

1.6 统计学分析 利用Bland-Altman分析对2种测量方法进行一致性评估，当2种测量方法所得结果的差值位于95%CI内时，说明2种方法的测量结果具有较好的一致性。

2 结 果

利用软件计算和直接测量2种方法得出关于颅底4个骨性结构标志点之间距离的4组数据，即前床突中心点到鞍背中心点的距离，前床突中心点到弓状隆起最高点的距离，鞍背中心点到弓状隆起最高点的距离和斜坡中线上一点到弓状隆起最高点的距离见表1和表2。对4组数据分别行Bland-Altman分析，见表3。2种测量结果的差异(bias)均位于95%CI内，见图3。这一结果说明2种方法的测量结果具有较好的一致性，在实际操作中可以互相代替使用。

表1 利用软件计算方法得出颅底骨性结构标志点之间距离(mm)Table 1 The distances of bony structure landmarks in skull base calculating by the computer software(mm)

表2 利用直接测量方法得出颅底骨性结构标志点之间距离(mm)Table 2 The distances of bony structure landmarks in skull base calculating by direct measurements(mm)

表3 使用Bland-Altman分析比较2种方法的一致性情况(mm，n=10)Table 3 Consistency analysis between the two methods by Bland-Altman analysis(mm，n=10)

图3 2种方法测量的4组数据的Bland-Altman分析图Figure 3 The Bland-Altman analysis picture about 4 groups of data gained by 2 methods

3 讨 论

3.1 局部解剖及影像学技术在颅底外科的应用颅底外科是神经外科、眼科、耳鼻喉科等学科的交叉学科，由于位置深在，解剖结构复杂，颅底外科在相当长一段时期内发展缓慢，一度被称为手术禁区［6］。20世纪80年代，随着颅底解剖学和影像学技术的发展，颅底外科的研究也越来越多元化［7-9］。除了在局部解剖学基础上对颅底重要结构参数进行测量和描述外，人们开始结合影像学技术和计算机模拟可视化的三维颅底重建模型，更加直观地呈现颅底结构［10］。同时，结合术中神经导航技术［11］，可有效避免损伤颅底重要神经、血管等结构，减少手术并发症，降低致残率和致死率。近年来，随着术中影像技术的发展，特别是术中MRI的应用，可以帮助神经外科医师判断术中病变切除情况，有效降低了复发率。因此，颅底外科也成为实验研究的热点，包括对颅底部分骨性标志坐标点的描述［12-13］，结合影像学技术研究计算机三维重建［3，14］以及导航技术比较颅底手术入路涉及的颅底重要结构的距离、操作角度、显露面积等参数［15］。实验研究主要采用的影像学技术包括CT和MRI，从适用范围来看，CT主要应用于骨性结构的定位，干扰因素少，准确性高，但其对软组织的密度变化敏感程度欠佳，并且扫描的层厚和间隔可影响其精确程度。MRI对信号变化敏感，对颅底软组织的评估效果好，如颅底硬脑膜、脑实质和骨髓等结构，但由于受磁场稳定性和伪影的干扰，对骨性结构定位的准确性不如CT［16-17］。颅底病变的占位效应、手术体位改变、术中脑脊液释放和脑叶牵拉等因素往往容易造成软组织移位，而骨性标志点不易因病变生长和侵蚀发生位置变化，因此，颅底重要骨性结构的参数结果对颅底病变的治疗和评估更具有参考依据［18-20］。

3.2 实验方法的优越性 本实验采用64排Phillips高分辨率螺旋CT，层厚仅为0.75 mm，可通过减少层间隔、增加扫描层面来有效提高数据的精确性。该方法利用空间解析几何原理，可通过程序运算得出2点之间的距离、两直线的夹角、点到面的距离、两平面的夹角、空间三角形的面积以及在任意平面的投影面积等重要参数。根据空间解析几何关系反映颅底骨性结构的距离、颅底手术入路的操作角度、显露面积等关键问题，同时可以避免使用导航，简化了实验步骤和节约了实验成本［2］。另外，该方法在距离、角度和面积的计算上具有相对性，因此不必严格遵循特定的扫描起始层面和扫描角度，降低了实际操作难度。

3.3 实验方法的局限性 在实际操作中，该方法也有一定的局限性。首先，所有的骨性结构标志点的定位均在CT图像上完成，这对实验人员的影像及解剖学知识要求较高，尽可能在专业解剖老师及影像学人员帮助下进行定位分析，否则定位的准确性可能会降低;另外，该方法仅对骨性结构有良好的适用性，如果进行软组织、血管、神经的研究，可能还需结合大型计算机软件进行三维重建或者结合神经导航技术进行注册和标记。

4 结 语

综上所述，这种在薄层头颅CT平扫基础上建立三维坐标系，利用空间解析几何原理进行图像处理和计算机软件编程并通过程序运算直接得出颅底骨性结构相关数据的方法，在具体的颅底解剖学研究和颅底入路比较过程中，简化了实验步骤和节约了实验成本，具有良好的可重复性、准确性及实用价值，值得在颅底外科的实验研究中进一步推广和应用。

［1］ Forsberg A，Kullberg J，Agartz I，et al.Landmark-based software for anatomical measurements:a precision study［J］.Clin Anat，2009，22(4):456-462.

［2］ Whitley E，Valverde P，Wells K，et al.Establishing common cost measures to evaluate the economic value of patient navigation programs［J］.Cancer，2011，117(15 Suppl):3618-3625.

［3］ 陈 禹，韩 锋，王 伟，等.数字人体头部的坐标转换及断面重建［J］.中国临床解剖学杂志，2010，28(5):554-556.

［4］ 李克攻.人体断层解剖与临床［J］.大理医学院学报，1999，8(4):68-71.

［5］ 史二栓.利用学生解剖操作过的尸体制作骨骼标本的方法［J］.包头医学院学报，2002，18(4):339.

［6］ 李劲松，史继新，王汉东.颅底沟通性肿瘤术后颅底重建［J］.医学研究生学报，2007，20(12):1254-1256.

［7］ Stevens WP.Reconstruction of three-dimensional anatomical landmark coordinates using video-based stereophotogrammetry［J］.J Anat，1997，191(Pt 2):277-284.

［8］ 顾康康，靳 晶，费 强，等.多层螺旋CT三维血管造影对颅内动脉瘤的诊断价值［J］.医学研究生学报，2012，25(4):387-391.

［9］ 陆新宇，史继新，林毅兴.枕下远外侧入路的显微解剖及临床应用［J］.医学研究生学报，2006，19(7):600-602.

［10］ Laurent CP，Jolivet E，Hodel J，et al.New method for 3D reconstruction of the human cranial vault from CT-scan data［J］.Med Eng Phys，2011，33(10):1270-1275.

［11］ Freeman HP，Rodriguez RL.History and principles of patient navigation［J］.Cancer，2011，117(15 Suppl):3539-3542.

［12］ 刘元清.颅底内面部分骨性标志三维空间坐标的研究［J］.解剖学杂志，1999，(5):455-459.

［13］ 邱明国，张绍祥.侧颅底解剖学研究及其临床意义［J］.中国临床解剖学杂志，2002，20(4):318-320.

［14］ 付升旗，王 华，苗莹莹，等.侧颅底的断层影像及其三维重建［J］.中国临床解剖学杂志，2010，28(4):401-404.

［15］ Staecker H，O'malley BW，Eisenberg H，et al.Use of the LandmarXtrade mark Surgical Navigation System in Lateral Skull Base and Temporal Bone Surgery［J］.Skull Base，2001，11(4):245-255.

［16］ Morani AC，Ramani NS，Wesolowski JR.Skull base，orbits，temporal bone，and cranial nerves:anatomy on MR imaging［J］.Magn Reson Imaging Clin N Am，2011，19(3):439-456.

［17］ 张宗军，卢光明.双源CT及其临床应用［J］.医学研究生学报，2007，20(4):416-418.

［18］ Krayenbuhl N，Isolan GR，Al-Mefty O.The foramen spinosum:a landmark in middle fossa surgery［J］.Neurosurg Rev，2008，31(4):397-401.

［19］ Ray B，Rajagopal KV，Rajesh T，et al.Morphometry and CT measurements of useful bony landmarks of skull base［J］.Rom J Morphol Embryol，2011，52(3):873-877.

［20］ Harvey RJ，Shelton W，Timperley D，et al.Using fixed anatomical landmarks in endoscopic skull base surgery［J］.Am J Rhinol Allergy，2010，24(4):301-305.