顱底結構螺旋CT影像的三維定量測量

　　顱底結構螺旋ct影像的三維定量測量

　　中華口腔醫學雜誌 2000年第5期第35卷 論著

　　作者：張海鍾　步榮發　李永海　趙紅　趙紹宏

　　單位：張海鍾（北京， 解放軍總醫院口腔科　100853）；步榮發（北京， 解放軍總醫院口腔科　100853）；李永海（北京， 解放軍總醫院口腔科　100853）；趙紅（解放軍總醫院放射科）；趙紹宏（解放軍總醫院放射科）

　　關鍵詞：解剖學；顱底；攝影測量法

　　【摘要】　目的　分析健康成人當下頜骨處在正常牙尖交錯位時,髁突與顱底頸內動脈管外口、頸靜脈窩、卵圓孔、棘孔、破裂孔等之間的空間位置關係，為術中對其他重要結構的位置評估提供依據。方法　選擇健康成人100名，在正常牙尖交錯位時，用螺旋ct掃描、顱底三維影像重建，測量各結構間的最短距離和空間角度。12個定點，測量28項距離和空間角度以極座標表示，髁突內緣點為中心點，髁突長軸為0°軸作為參照系。結果　頜下入路能順利顯露髁突內緣點和髁突長軸的方向，以此為參照系，確定頸內動脈管外口外緣點為12.01±2.71 mm, 5.14±1.22°, 頸靜脈窩外緣點為 15.11±2.72 mm,-56.27±14.05°。結論　以髁突內緣點為中心點，髁突長軸為0°軸參照系有助於為頜下入路顱底手術的術中定位及顱底解剖教學提供參考。

　　quantitative 3d measurements of the skull base by using spiral volumatric ct images

　　zhang haizhong, bu rongfa, li yonghai，et al.

　　（department of stomatology, chinese pla general hospital, beijing 100853，china）

　　【abstract】　objective　to study the spatial relationships of mandibular condyle and carotid canal, jugular fossa, foramen ovale, foramen spinosum when mandible in normal physical position. methods　100 native adults were examined by spiral volumatric ct. the data were transferred to workstation, three-dimensional(3d) cranial base images were reconstructed , 3d measurements were performed by using specific 3d ct landmarks. 12 points were defined and 28 distances and angles were measured in the skull base from submandibular viewpoint. the internal pole of condyle and the condylar long axis were regarded as the center point and 0° axis in the reference frame. results　 submandibular approach provided a clear vision of the internal pole of condyle and condylar long axis. the ecc was located at 12.01±2.71 mm, 5.14±1.22°, jug was located at 15.11±2.72 mm,-56.27±14.05°according to the reference frame.　conclusions　quantitative measurements of 3d skull base can be very precise. mandibular approach is easy to show the mandibular condyle. the reference frame is helpful to located other important structures of skull base in operation.

　　【key words】　anatomy ；　skull base；　 photogrammetry

　　顱頜面外科的發展將傳統的神經外科和頜面外科緊密結合，開啟了兩科之間的屏障――顱底。顱底骨結構錯綜複雜，有諸多重要血管神經透過且部位較深，術野較小，手術難度相對較大，對顱底行三維定量測量，為術者提供重要結構立體印象，有助於手術順利完成。隨著計算機技術的飛速發展，利用螺旋ct影像技術能準確顯示顱底三維結構［1，2］。從顱底手術角度出發，利用螺旋ct測量重要骨性標誌之間的空間位置，有助於準確瞭解顱底的骨性標誌，為顱底手術及選擇徑路提供參考。

　　材料和方法

　　1．志願者包括健康志願者和需行腮腺、鼻咽部、上頜竇、眶底等ct檢查志願者。志願者100名，男50名，平均年齡28.1歲（20～38歲），女50名，平均年齡29.6歲（18～39歲）。選擇標準：①五官端正，側貌輪廓協調；②正位面部左右對稱， 3等分協調；③上下牙弓為中性關係，前牙覆蓋、覆在正常範圍；④開口度及開口型正常範圍；⑤無正頜手術史及正畸治療史［3］。

　　2．影像學檢查:受測者均在牙尖交錯位進行ct掃描，掃描基線為聽眥線，採用philips tomoscan sr -7000型螺旋ct機，三維重建工作站philips easy vision工作站，掃描引數 : 層厚3 mm,螺距3 mm/s,球管電流225ma, 電壓120kv, 矩陣512,重建薄層厚度1 mm, 閾值為110～180hu，選擇骨組織窗觀察橫斷面、冠狀面和矢狀面，重建三維顱底骨影像。

　　3．定點方法（圖1，2）。

　　圖1　顱底定點示意圖

　　圖2　顱底分割槽示意圖

　　圖3　顱底結構正位　採用直接測量法，資料顯示(↑骨性外耳道　假孔　鼓板)

　　圖4　顱底結構右後旋轉位　三維影像向後旋轉30°，再向右旋轉30°，l6：ecc，l11：jug′,l12:cdi′

　　圖5　顱底結構左旋位　三維影像向左旋轉45°，l6：ecc′，l12：cdi′，l15：jug′.landmark measure顯示測量資料

　　圖6　切除上下頜骨、頸椎顯露圖　“切除”第一頸椎平面以下的結構，顯露頸靜脈窩，下頜升支亦“切除”，l1：cdi，l2：ecc，l3：jug，l4：cdi′，l5：ecc′，l6：jug′，l7：lac，l8：ova，l9：spi，l10：枕骨大孔前緣中點，↑翼外板

　　4．測量內容：線距測量（表1），角度測量（表2）。

　　結果

　　計算機三維定量測量軟體測量顱底不需定位平面，能客觀顯示2點間距離和3點間角度，可將影象放大 、 旋轉以求精確測量(圖3)。採用直接測量軟體，測量值顯示於當前視窗，採用間接測量軟體，由十字游標定點， 在另一視窗顯示測量值（圖4～6）。

　　以髁突內側緣點為中心，髁長軸為軸線，以此為參照系，用表1，2結果換算，以極座標形式（半徑和角度）確定其他重要顱底骨標誌的相對位置（表3）。假孔：上頜竇和乳突區出現的孔洞是由於上頜竇和乳突氣房裡存在氣體，其ct值在所選定閾值之下，因而重建的三維影像在此區域出現孔洞。

　　表1　顱底三維線距測量*(mm, ±s)

　　測量專案男（n=50）女（n=50）

　　1 cdi-ecc　12.52±2.01　11.71±2.15

　　2 cdi-jug　15.05±2.65　15.63±2.09

　　3 cdi-ova　16.14±1.37　15.96±2.18

　　4 cdi-spi　12.01±1.92　11.81±1.43

　　5 ecc-lac　19.96±1.18　18.35±1.07

　　6 ecc-ova　17.31±1.23　17.82±1.34

　　7 ova-lac　13.08±1.47　13.75±1.56

　　8 cdi-lac　27.62±2.83　25.91±2.54

　　9 spi-ova　5.55±0.67　5.26±0.82

　　10 cdi-sty　12.95±2.04　10.68±2.78

　　11 ecc-ecc'　52.09±3.32　50.64±4.28

　　12 cdi-cdi'　86.54±6.37　83.58±4.93

　　13 ova-ova'　44.40±3.19　42.17±2.72

　　14 spi-spi'　49.81±3.66　48.14±2.69

　　15 lac-lac'　26.28±0.67　26.36±1.35

　　16 mas-mas'110.37±5.79108.50±6.71

　　17 cdi-cde　23.25±2.43　21.58±2.80

　　注:*線距為最小距離；ecc左側頸內動脈管外口外緣點；ecc'右側頸內動脈管外口外緣點;1:髁突內緣點到頸內動脈管外口;2:髁突內緣點到頸靜脈窩;3:髁突內緣點到卵圓孔;4:髁突內緣點到棘孔;5:頸內動脈管外口外緣點到破裂孔外緣點;6:頸內動脈管外口外緣點到距離卵圓孔外緣點;7:卵圓孔外緣點到破裂孔外緣點;8:髁突內緣點到破裂孔外緣點;9:髁突內緣點到莖突上緣;10:棘孔外緣點到卵圓孔外緣點;11:兩側頸內動脈管外口外緣點;12:兩側髁突內緣點間;13:兩側卵圓孔外緣點;14:兩側棘孔外緣點;15:兩側破裂孔外緣點;16:兩側乳突頂點;17:髁突內緣點到髁突外緣點

　　表2　顱底三維角度測量(°，±s)

　　測量專案男（n=50）女（n=50）

　　1 ∠ramus　31.47±5.69　39.07±　5.16

　　2 ∠spi-cdi-ecc　57.41±3.82　64.55±11.74

　　3 ∠condyle　23.64±6.31　25.73±　7.69

　　4 ∠cdei-cdei'135.29±6.27130.63±　7.08

　　5 ∠condyle-canal120.83±5.61117.16±　8.66

　　6 ∠condyle-ovaspi100.49±6.41106.21±12.29

　　7 ∠canal-ovaspi　9.77±2.73　14.33±　5.24

　　8 ∠canal-sagittal　58.31±2.52　54.68±　3.07

　　9 ∠cdi-ecc-jug　61.75±4.08　64.37±　9.71

　　10 ∠lac-ova-spi　84.18±3.06　79.50±　4.85

　　11 ∠ramus-base　80.63±4.78　71.36±　5.18

　　注：1:兩側下頜升支軸線交角；2:棘孔到髁突連線與髁突到頸動脈管外口連線交角；3:髁突長軸與兩側動脈管外口中心連線交角;4:兩側髁突長軸交角;5:髁突長軸與頸內動脈管軸線交角;6:髁突長軸與棘孔、卵圓孔連線交角;7:動脈管軸線與棘孔、卵圓孔連線的交角;8:動脈管軸線與矢狀線交角;9:髁突內緣點頸內動脈管外口外緣點與頸靜脈窩外緣點交角;10:破裂孔外緣點、卵圓孔外緣點與棘孔外緣點交角;11:升支軸線與顱底平面交角

　　表3　顱底各結構的換算值(±s)

　　顱底結構名稱半徑角度

　　(±s)(±s)

　　髁突外緣點(cde)21.89±2.87180±　9.11

　　髁突內緣點(cdi)0　　0

　　頸內動脈管外口

　　外緣點(ecc)

　　12.01±2.715.14±　1.22

　　頸靜脈窩外緣點(jug)15.11±2.72-56.27±10.05

　　卵圓孔外緣點(ova)16.01±2.1654.82±　9.53

　　棘孔外緣點(spi)12.01±1.9253.08±　7.78

　　乳突頂點(mas)26.79±2.78-117.41±　8.29

　　破裂孔外緣點(lac)26.33±2.8737.30±　9.63

　　莖突上緣點(sty)12.59±2.04-67.82±10.31

　　骨性外耳道內緣點(eam)12.46±2.85-125.84±　9.26

　　喙突點(cor)42.51±3.77119.73±　5.61

　　水平軸(hor)0　　23.61±　6.57

　　矢狀軸(sag)0　　113.18±　6.27

　　注:髁突長軸為0°軸，逆時針為正值，順時針為負值

　　討論

　　以往顱底測量多集中在屍體解剖和顱骨標本方面，對手術特別是頜下徑路手術無直接指導作用。隨著醫學影像技術的發展，90年代以來，螺旋ct可對受測物件進行連續掃描、三維影像重建。三維定量測量系統日趨完善，可進行各種複雜三維空間測量。

　　naser［4］在對顱底骨標本測量中，確定了與顳骨巖部相平行的　⒑廷６ㄎ幌擼ㄍ2），∠嘰域ㄏ買⒐亟諼涯誆嚶牘牧哿嚴嘟壞悖經棘孔、卵圓孔到翼外板根部，⑾咦躍ネ唬經於顳骨巖部前緣，至翼內板根部，Ｏ嘰尤櫫弧⒕蹦誥猜隹拙顳骨巖部後緣線到破裂孔後緣線。測量3線間距離，應用顱底骨結構天然分界線為各解剖結構定位具有簡潔明瞭的特點。由於顱底骨結構溝窩孔參差不齊，手工測量很難反映三維空間的客觀位置關係。kuman等［5，6］以枕骨大孔外緣到破裂孔的矢狀線將顱底分為中線區和兩外側區(圖2)，再以翼外板根部到顳下頜關節窩內緣連線，將外側區分為顳下區和顳骨巖區，由於術中體位不同，術者無法看到患者大部分顱底骨結構，因而定位仍有一定困難。本研究以髁突內側緣點為基點，測量髁突至顱底各重要神經血管進出顱底之間的角度和距離，因髁突是顱底常規手術較安全、易暴露的解剖部位，根據測量結果，可判斷出重要神經血管的位置。

　　臨床上，頜下切口、下頜升支縱截進路可保留面神經、下牙槽神經，對於未侵及顱內的病變有許多優點。在計算機螢幕上三維影像結構從頜下入路可很好顯示髁突、卵圓孔、棘孔、破裂孔、頸內動脈管外口和頸靜脈窩。由於髁突與頸靜脈窩、頸內動脈管外口等均不在一個平面上，有些定點比較隱蔽，顱骨幹標本不易確定下頜骨的位置，對手工測量困難很大，而顱底結構在計算機工作站上三維重建後，三維影像可任意旋轉，能準確直觀地定點，將三維影像旋轉到一個角度，隱蔽點易於顯露確定。如頸內動脈管外口、頸靜脈窩常被第2頸椎橫突遮蓋，需將三維影像向後旋轉30°可顯露之，或“切除”第1頸椎平面以下的結構，也可顯露頸靜脈窩（圖3～6）。以髁突內側緣點為中心，髁突長軸為基線，以半徑和角度來確定其他重要顱底骨標誌的相對位置，即以極座標形式較容易記憶。

　　瞭解正常顱底三維結構關係有助於預測病變範圍。顱底特別是顱中窩底惡性病變可發生骨組織的改變，出現顱底孔洞的擴大和骨質破壞。神經源性顱中窩底腫瘤往往受鼓板莖突和第1頸椎橫突的阻擋而向顳骨巖部方向侵犯，髁突內緣cdi到鼓板垂直距離為8.8±2.5 mm，若術中發現腫物在沿髁突長軸方向增大超過10 mm，提示腫物往往越過鼓板到達顳骨巖部。

　　計算機對三維影像測量的準確性，由於螺旋ct連續掃描，使其採集的資訊更豐富，質量可靠，透過薄層連續掃描，所得資料傳送到計算機工作站，由相應的軟體進行三維影像的重建，由於三維影像結構在計算機裡是由三維矩陣表達，每一點的三維座標是確定的。三維影像以外空間點計算機沒有三維座標編碼是無法定點的，而三維影像內部的點必須“切開”三維結構才能定點，故所有定點均是在三維影像的表面，且每一點都有唯一性，這樣所測線距和角度均在顱骨表面進行，結果是可重複的、唯一的。任意兩點在三維空間中的相對位置是恆定的，無論影像怎樣旋轉或縮放，這種相對位置關係如實地反映了顱底客觀的位置關係。因此測量不需要再確定定位平面［7］。

　　參考文獻

　　1，matsuno im, kawakami m, yamamura, et al. three-dimensional morphological analysis for craniofacial deformity. j japan orthod soc, 1990,49:291-299.

　　2，fuhrmamn ra, frohberg u, diedrich pr.treatment prediction with three dimensional computer tomographic skull models. am j orthod dentofacial orthop, 1993,94:56-60.

　　3，張震康,張熙恩,傅民魁. 正頜外科學. 第1版.北京: 人民衛生出版社, 1994.45－46.

　　4，naser jg .a conceptual approach to leaning and organizing the surgical anatomy of the skull base. j otolartngol. 1990,19:114-121.

　　5，kuman a, valvassori g,jafar j, et al.skull base lessions: a classification and surgical approaches. laryngoscope. 1986,96:252-259.

　　6，周定標,張紀,主編.顱底腫瘤手術學. 第1版.北京:人民軍醫出版社, 1997. 192-193.

　　7，hildebolt cf, vannier mw, knapp rh. validation study of skull three dimensional computerized tomography measurements. am j phys anthropol, 1990, 82: 283-294.

　　(收稿日期：1999-08-27)