颅底结构螺旋CT影像的三维定量测量

颅底结构螺旋ct影像的三维定量测量

中华口腔医学杂志2000年第5期第35卷论著

作者：张海钟步荣发李永海赵红赵绍宏

单位：张海钟（北京，解放军总医院口腔科100853）；步荣发（北京，解放军总医院口腔科100853）；李永海（北京，解放军总医院口腔科100853）；赵红（解放军总医院放射科）；赵绍宏（解放军总医院放射科）

关键词：解剖学；颅底；摄影测量法

【摘要】目的分析健康成人当下颌骨处在正常牙尖交错位时,髁突与颅底颈内动脉管外口、颈静脉窝、卵圆孔、棘孔、破裂孔等之间的空间位置关系，为术中对其他重要结构的位置评估提供依据。方法选择健康成人100名，在正常牙尖交错位时，用螺旋ct扫描、颅底三维影像重建，测量各结构间的最短距离和空间角度。12个定点，测量28项距离和空间角度以极坐标表示，髁突内缘点为中心点，髁突长轴为0°轴作为参照系。结果颌下入路能顺利显露髁突内缘点和髁突长轴的方向，以此为参照系，确定颈内动脉管外口外缘点为12.01±2.71mm,5.14±1.22°,颈静脉窝外缘点为15.11±2.72mm,-56.27±14.05°。结论以髁突内缘点为中心点，髁突长轴为0°轴参照系有助于为颌下入路颅底手术的术中定位及颅底解剖教学提供参考。

quantitative3dmeasurementsoftheskullbasebyusingspiralvolumatricctimages

zhanghaizhong,burongfa,liyonghai，etal.

（departmentofstomatology,chineseplageneralhospital,beijing100853，china）

【abstract】objectivetostudythespatialrelationshipsofmandibularcondyleandcarotidcanal,jugularfossa,foramenovale,foramenspinosumwhenmandibleinnormalphysicalposition.methods100nativeadultswereexaminedbyspiralvolumatricct.thedataweretransferredtoworkstation,three-dimensional(3d)cranialbaseimageswerereconstructed,3dmeasurementswereperformedbyusingspecific3dctlandmarks.12pointsweredefinedand28distancesandanglesweremeasuredintheskullbasefromsubmandibularviewpoint.theinternalpoleofcondyleandthecondylarlongaxiswereregardedasthecenterpointand0°axisinthereferenceframe.resultssubmandibularapproachprovidedaclearvisionoftheinternalpoleofcondyleandcondylarlongaxis.theeccwaslocatedat12.01±2.71mm,5.14±1.22°,jugwaslocatedat15.11±2.72mm,-56.27±14.05°accordingtothereferenceframe.conclusionsquantitativemeasurementsof3dskullbasecanbeveryprecise.mandibularapproachiseasytoshowthemandibularcondyle.thereferenceframeishelpfultolocatedotherimportantstructuresofskullbaseinoperation.

【keywords】anatomy；skullbase；photogrammetry

颅颌面外科的发展将传统的神经外科和颌面外科紧密结合，打开了两科之间的屏障——颅底。颅底骨结构错综复杂，有诸多重要血管神经通过且部位较深，术野较小，手术难度相对较大，对颅底行三维定量测量，为术者提供重要结构立体印象，有助于手术顺利完成。随着计算机技术的飞速发展，利用螺旋ct影像技术能准确显示颅底三维结构［1，2］。从颅底手术角度出发，利用螺旋ct测量重要骨性标志之间的空间位置，有助于准确了解颅底的骨性标志，为颅底手术及选择径路提供参考。

材料和方法

1．志愿者包括健康志愿者和需行腮腺、鼻咽部、上颌窦、眶底等ct检查志愿者。志愿者100名，男50名，平均年龄28.1岁（20～38岁），女50名，平均年龄29.6岁（18～39岁）。选择标准：①五官端正，侧貌轮廓协调；②正位面部左右对称，3等分协调；③上下牙弓为中性关系，前牙覆盖、覆在正常范围；④开口度及开口型正常范围；⑤无正颌手术史及正畸治疗史［3］。

2．影像学检查:受测者均在牙尖交错位进行ct扫描，扫描基线为听眦线，采用philipstomoscansr-7000型螺旋ct机，三维重建工作站philipseasyvision工作站，扫描参数:层厚3mm,螺距3mm/s,球管电流225ma,电压120kv,矩阵512,重建薄层厚度1mm,阈值为110～180hu，选择骨组织窗观察横断面、冠状面和矢状面，重建三维颅底骨影像。

3．定点方法（图1，2）。

图1颅底定点示意图

图2颅底分区示意图

图3颅底结构正位采用直接测量法，数据显示(↑骨性外耳道假孔鼓板)

图4颅底结构右后旋转位三维影像向后旋转30°，再向右旋转30°，l6：ecc，l11：jug′,l12:cdi′

图5颅底结构左旋位三维影像向左旋转45°，l6：ecc′，l12：cdi′，l15：jug′.landmarkmeasure显示测量数据

图6切除上下颌骨、颈椎显露图“切除”第一颈椎平面以下的结构，显露颈静脉窝，下颌升支亦“切除”，l1：cdi，l2：ecc，l3：jug，l4：cdi′，l5：ecc′，l6：jug′，l7：lac，l8：ova，l9：spi，l10：枕骨大孔前缘中点，↑翼外板

4．测量内容：线距测量（表1），角度测量（表2）。

结果

计算机三维定量测量软件测量颅底不需定位平面，能客观显示2点间距离和3点间角度，可将图像放大、旋转以求精确测量(图3)。采用直接测量软件，测量值显示于当前窗口，采用间接测量软件，由十字光标定点，在另一窗口显示测量值（图4～6）。

以髁突内侧缘点为中心，髁长轴为轴线，以此为参照系，用表1，2结果换算，以极坐标形式（半径和角度）确定其他重要颅底骨标志的相对位置（表3）。假孔：上颌窦和乳突区出现的孔洞是由于上颌窦和乳突气房里存在气体，其ct值在所选定阈值之下，因而重建的三维影像在此区域出现孔洞。

表1颅底三维线距测量*(mm,±s)

测量项目男（n=50）女（n=50）

1cdi-ecc12.52±2.0111.71±2.15

2cdi-jug15.05±2.6515.63±2.09

3cdi-ova16.14±1.3715.96±2.18

4cdi-spi12.01±1.9211.81±1.43

5ecc-lac19.96±1.1818.35±1.07

6ecc-ova17.31±1.2317.82±1.34

7ova-lac13.08±1.4713.75±1.56

8cdi-lac27.62±2.8325.91±2.54

9spi-ova5.55±0.675.26±0.82

10cdi-sty12.95±2.0410.68±2.78

11ecc-ecc'52.09±3.3250.64±4.28

12cdi-cdi'86.54±6.3783.58±4.93

13ova-ova'44.40±3.1942.17±2.72

14spi-spi'49.81±3.6648.14±2.69

15lac-lac'26.28±0.6726.36±1.35

16mas-mas'110.37±5.79108.50±6.71

17cdi-cde23.25±2.4321.58±2.80

注:*线距为最小距离；ecc左侧颈内动脉管外口外缘点；ecc'右侧颈内动脉管外口外缘点;1:髁突内缘点到颈内动脉管外口;2:髁突内缘点到颈静脉窝;3:髁突内缘点到卵圆孔;4:髁突内缘点到棘孔;5:颈内动脉管外口外缘点到破裂孔外缘点;6:颈内动脉管外口外缘点到距离卵圆孔外缘点;7:卵圆孔外缘点到破裂孔外缘点;8:髁突内缘点到破裂孔外缘点;9:髁突内缘点到茎突上缘;10:棘孔外缘点到卵圆孔外缘点;11:两侧颈内动脉管外口外缘点;12:两侧髁突内缘点间;13:两侧卵圆孔外缘点;14:两侧棘孔外缘点;15:两侧破裂孔外缘点;16:两侧乳突顶点;17:髁突内缘点到髁突外缘点

表2颅底三维角度测量(°，±s)

测量项目男（n=50）女（n=50）

1∠ramus31.47±5.6939.07±5.16

2∠spi-cdi-ecc57.41±3.8264.55±11.74

3∠condyle23.64±6.3125.73±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-ovaspi9.77±2.7314.33±5.24

8∠canal-sagittal58.31±2.5254.68±3.07

9∠cdi-ecc-jug61.75±4.0864.37±9.71

10∠lac-ova-spi84.18±3.0679.50±4.85

11∠ramus-base80.63±4.7871.36±5.18

注：1:两侧下颌升支轴线交角；2:棘孔到髁突连线与髁突到颈动脉管外口连线交角；3:髁突长轴与两侧动脉管外口中心连线交角;4:两侧髁突长轴交角;5:髁突长轴与颈内动脉管轴线交角;6:髁突长轴与棘孔、卵圆孔连线交角;7:动脉管轴线与棘孔、卵圆孔连线的交角;8:动脉管轴线与矢状线交角;9:髁突内缘点颈内动脉管外口外缘点与颈静脉窝外缘点交角;10:破裂孔外缘点、卵圆孔外缘点与棘孔外缘点交角;11:升支轴线与颅底平面交角

表3颅底各结构的换算值(±s)

颅底结构名称半径角度

(±s)(±s)

髁突外缘点(cde)21.89±2.87180±9.11

髁突内缘点(cdi)00

颈内动脉管外口

外缘点(ecc)

12.01±2.715.14±1.22

颈静脉窝外缘点(jug)15.11±2.72-56.27±10.05

卵圆孔外缘点(ova)16.01±2.1654.82±9.53

棘孔外缘点(spi)12.01±1.9253.08±7.78

乳突顶点(mas)26.79±2.78-117.41±8.29

破裂孔外缘点(lac)26.33±2.8737.30±9.63

茎突上缘点(sty)12.59±2.04-67.82±10.31

骨性外耳道内缘点(eam)12.46±2.85-125.84±9.26

喙突点(cor)42.51±3.77119.73±5.61

水平轴(hor)023.61±6.57

矢状轴(sag)0113.18±6.27

注:髁突长轴为0°轴，逆时针为正值，顺时针为负值

讨论

以往颅底测量多集中在尸体解剖和颅骨标本方面，对手术特别是颌下径路手术无直接指导作用。随着医学影像技术的发展，90年代以来，螺旋ct可对受测对象进行连续扫描、三维影像重建。三维定量测量系统日趋完善，可进行各种复杂三维空间测量。

naser［4］在对颅底骨标本测量中，确定了与颞骨岩部相平行的ⅰ、ⅱ和ⅲ定位线（图2），ⅰ线从颞下颌关节窝内侧与鼓鳞裂相交点，经棘孔、卵圆孔到翼外板根部，ⅱ线自茎突，经于颞骨岩部前缘，至翼内板根部，ⅲ线从乳突、颈内静脉孔经颞骨岩部后缘线到破裂孔后缘线。测量3线间距离，应用颅底骨结构天然分界线为各解剖结构定位具有简洁明了的特点。由于颅底骨结构沟窝孔参差不齐，手工测量很难反映三维空间的客观位置关系。kuman等［5，6］以枕骨大孔外缘到破裂孔的矢状线将颅底分为中线区和两外侧区(图2)，再以翼外板根部到颞下颌关节窝内缘连线，将外侧区分为颞下区和颞骨岩区，由于术中体位不同，术者无法看到患者大部分颅底骨结构，因而定位仍有一定困难。本研究以髁突内侧缘点为基点，测量髁突至颅底各重要神经血管进出颅底之间的角度和距离，因髁突是颅底常规手术较安全、易暴露的解剖部位，根据测量结果，可判断出重要神经血管的位置。

临床上，颌下切口、下颌升支纵截进路可保留面神经、下牙槽神经，对于未侵及颅内的病变有许多优点。在计算机屏幕上三维影像结构从颌下入路可很好显示髁突、卵圆孔、棘孔、破裂孔、颈内动脉管外口和颈静脉窝。由于髁突与颈静脉窝、颈内动脉管外口等均不在一个平面上，有些定点比较隐蔽，颅骨干标本不易确定下颌骨的位置，对手工测量困难很大，而颅底结构在计算机工作站上三维重建后，三维影像可任意旋转，能准确直观地定点，将三维影像旋转到一个角度，隐蔽点易于显露确定。如颈内动脉管外口、颈静脉窝常被第2颈椎横突遮盖，需将三维影像向后旋转30°可显露之，或“切除”第1颈椎平面以下的结构，也可显露颈静脉窝（图3～6）。以髁突内侧缘点为中心，髁突长轴为基线，以半径和角度来确定其他重要颅底骨标志的相对位置，即以极坐标形式较容易记忆。

了解正常颅底三维结构关系有助于预测病变范围。颅底特别是颅中窝底恶性病变可发生骨组织的改变，出现颅底孔洞的扩大和骨质破坏。神经源性颅中窝底肿瘤往往受鼓板茎突和第1颈椎横突的阻挡而向颞骨岩部方向侵犯，髁突内缘cdi到鼓板垂直距离为8.8±2.5mm，若术中发现肿物在沿髁突长轴方向增大超过10mm，提示肿物往往越过鼓板到达颞骨岩部。

计算机对三维影像测量的准确性，由于螺旋ct连续扫描，使其采集的信息更丰富，质量可靠，通过薄层连续扫描，所得数据传送到计算机工作站，由相应的软件进行三维影像的重建，由于三维影像结构在计算机里是由三维矩阵表达，每一点的三维坐标是确定的。三维影像以外空间点计算机没有三维坐标编码是无法定点的，而三维影像内部的点必须“切开”三维结构才能定点，故所有定点均是在三维影像的表面，且每一点都有唯一性，这样所测线距和角度均在颅骨表面进行，结果是可重复的、唯一的。任意两点在三维空间中的相对位置是恒定的，无论影像怎样旋转或缩放，这种相对位置关系如实地反映了颅底客观的位置关系。因此测量不需要再确定定位平面［7］。

参考文献

1，matsunoim,kawakamim,yamamura,etal.three-dimensionalmorphologicalanalysisforcraniofacialdeformity.jjapanorthodsoc,1990,49:291-299.

2，fuhrmamnra,frohbergu,diedrichpr.treatmentpredictionwiththreedimensionalcomputertomographicskullmodels.amjorthoddentofacialorthop,1993,94:56-60.

3，张震康,张熙恩,傅民魁.正颌外科学.第1版.北京:人民卫生出版社,1994.45－46.

4，naserjg.aconceptualapproachtoleaningandorganizingthesurgicalanatomyoftheskullbase.jotolartngol.1990,19:114-121.