论文摘要
基底神经节区位于人脑深部，包括纹状体、背侧丘脑、底丘脑核等众多结构和功能复杂的核团组织，它们与大脑皮质共同构成运动和情感控制环路。在神经外科立体定向手术中，针对该区域核团及功能分区的准确定位是手术成功的关键。然而目前的MRI、CT等常规影像资料由于不具备组织学信息，尚无法清晰分辨出基底神经节核团的准确边界以及功能分区。本实验选取中枢神经系统无肉眼可见病变的成人脑新鲜标本，取右半球基底神经节区组织块，经梯度脱水、明胶包埋、设置定标点等预处理后进行60μm层厚冰冻连续切片，同时在固定位置用高分辨率数码相机采集连续断面图像；等距离抽取两个序列的组织切片，分别进行尼氏染色和钙结合蛋白免疫组化染色，经高分辨率数码扫描仪后获得数字化染色切片图像数据。利用课题组自行开发的图像处理软件先对连续断面图像及染色切片图像进行对位、配准，再对染色切片图像中的核团以及部分核团的功能区进行分割、标识，以获得二维数字化组织学图谱，并将图谱中核团和功能分区的二维轮廓配准映射到患者的MRI图像上，以实现图谱的个性化应用。利用分割后图像进行基底神经节区核团三维重构并建立与临床上一致的脑标准空间三维坐标系，以获得基底神经节区核团三维模型和各核团、亚核团以及功能分区在三维坐标系中的中心点坐标、轮廓范围和体积等三维解剖数值。主要研究结果：1.以可视人头部连续断层图像体绘制模型为参照，实现了人脑深部基底神经节区的可视化取材，获得包括基底神经节区主要核团在内的4cm×5cm×6cm组织块；在可视化人体技术理论基础上，根据冰冻切片机连续切片和组织块断面数据采集的实际需要，对大组织块的包埋、定标点设置等技术方法进行了改进和探索，并对组织切片装置以及断层数据采集方法进行了相应的改良，建立了一套针对大组织块取材、切片、染色和数据采集的技术方法。2.通过冰冻切片的方式，获得了一套人脑基底神经节区连续组织切片集，每张切片层厚为60μm，共计879张；等距离抽取两个序列的组织切片分别进行了尼氏染色和钙结合蛋白D-28K（CB）免疫组化染色，并通过高清扫描获得了尼氏染色和钙结合蛋白D-28K免疫组化染色组织切片原始图像数据集各一套。3.利用课题组自行开发的图像配准软件，对组织块连续断面图像进行了对位配准；并分别对两套染色切片图像与相应的断面图像进行了配准，纠正了染色切片在切片、裱片、染色等过程中产生的形变，同时完成了染色切片图像之间的配准。获得一套配准后的基底神经节区连续断面图像数据集和两套配准后的基底神经节区组织化学染色图像数据集。此部分资料为神经外科和影像诊断提供了基于组织学水平的参考资料。4.采用Photoshop软件，完成了尼氏染色切片图像中的尾状核头体部、壳核、内外侧苍白球、伏核、基质、底丘脑核、红核、黑质、未定带等核团，背侧丘脑中的前核、腹前核、腹外侧核、腹后外侧核、腹后内侧核、中央正中核、背内侧核、背外侧核、后外侧核、丘脑枕前部等亚核团，以及前后连合的轮廓分割和解剖标识；完成了对钙结合蛋白D-28K染色切片图像中尾状核、壳核、内外侧苍白球的感觉运动区、边缘区及联合区的分割和标识，构建了人脑基底神经节区的二维数字化组织学图谱。5.利用自行开发的二维图像配准软件，将具有核团解剖标识和功能分区信息的基底神经节区核团分割图像与患者的MRI等临床影像资料进行了个性化配准，为基于临床影像资料的靶点核团定位提供了二维形态学参考。6.采用Amria软件的面绘制方法对分割图像进行了三维重建，构建了包括22个灰质核团、亚核团及相关白质纤维束在内的人脑基底神经节区三维模型以及尾状核头体部、壳核、内外侧苍白球的功能分区三维模型。重建的结构可通过多种方式显示，任意旋转缩放，并可对模型中的径线和角度进行方便地测量。建立了以前后连合间线中点为原点的人脑三维空间坐标系，并获得了基底神经节区核团、亚核团及部分核团功能分区在三维坐标系中的中心点坐标、投影范围以及体积等解剖数值。为针对该区域的神经外科靶点核团坐标定位提供了参考。
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- [1].鸣禽前脑基底神经节X区与语言学习[J]. 生理科学进展 2010(03)