ヒト解剖標本と医用コンピュータグラフィックスの融合による脳幹機能マッピング

结合人体解剖标本和医学计算机图形绘制脑干功能图

• 批准号: 19K18380
• 负责人: 河島 真理子
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K18380/
• 关键词: 脳深部解剖; 医用画像; 三次元コンピュータグラフィックス; 手術シミュレーション; 神経機能マッピング; 医用コンピュータグラフィックス; 脳幹機能アトラス

脳深部解剖においては神経核の詳細な形態や正確な線維連絡に関し未解明な部分が多い。また、脳神経外科手術では術野をあらかじめ予測し、近傍に位置する重要神経構造に注意を払うことが必要である。そこで本研究は、ヒト解剖標本をもとに脳深部解剖の三次元モデルを作成し、臨床応用することを目的とした。ヒト基底核～脳幹ホルマリン標本を正中線で左右に分断し、連続断面撮影装置付きミクロトームを使用して50μm厚の矢状断切片を作成しデジタルカメラにて撮影、位置・画質調整を行い、デジタル処理可能な解剖標本画像を得た。まず、医用画像では描出が難しく、第三脳室近傍手術の際損傷に留意する必要があり、近年では電気刺激のターゲットとしても知られるPapez回路に着目した。画像処理ソフトウェアにて解剖標本画像上の乳頭体、脳弓、乳頭体視床路、視床前核のセグメンテーションを行い3次元画像を作成した。解剖標本画像では固定の際に生じた歪みがあるうえ、別個体かつ頭蓋内病変を有するを医用臨床画像にそのまま重ね合わせることはできないが、両者の同一神経構造の3次元データをレンダリング後に位置合わせすることで、乳頭体視床路や視床前核をMRI上に投影することを可能にした。本研究により、微小解剖標本をもとにして神経回路を3次元化し医用画像に取り込むことで、損傷を回避すべき神経構造の位置が可視化される可能性が示された。将来的には、手術ナビゲーションシステムにおいても3次元モデルを表示・連動させることにより、あらゆる角度からの手術操作シミュレーションが可能になると期待される。

在深脑解剖结构中，关于神经核和准确的纤维通信的详细形态存在许多未知领域。此外，有必要事先预测外科手术领域并注意附近的重要神经结构。因此，这项研究旨在根据人体解剖标本创建三维深脑解剖模型，并将其用于临床应用。人类基底神经节向脑干福尔马林标本在中线左右分开，并使用带有连续的横截面成像装置的微型机制备了50μm厚的矢状截面，并使用数码相机，位置和图像质量进行拍摄，并根据可以数字化处理的解剖学标本的图像进行拍摄。首先，很难绘制医学图像，并且有必要注意第三脑室附近手术期间的损害，近年来，我们专注于Papez电路，这也被称为电刺激的靶标。三维图像是通过使用图像处理软件在解剖样品图像上分割乳头，拱形，乳头状玻璃体和丘脑核来创建的。尽管在解剖标本图像中固定过程中会导致失真，但通过对同一神经结构的三维数据，渲染后，可以将单独的个体和颅内病变直接叠加在医学临床图像上，这是可以将乳头状性丘脑和丘脑丘脑的乳头核核和MRI投射到乳头状丘脑丘脑症状上。这项研究表明，通过将神经回路转换为基于微解剖标本并将其导入医学图像的三个维度，可以看到应避免的神经结构的位置。将来，可以预期，通过在外科导航系统中显示和链接三维模型，可以从各个角度进行手术操作模拟。