断层影像解剖学简介

断层影像解剖学sectional and imaging anatomy是用断层方法研究和表达人体正常形态结构及其基本功能的科学。它具有以下特点:①能在保持机体结构于原位的状态下,准确地显示其断面形态变化及位置关系;②可通过追踪连续断层或借助计算机进行结构的三维重建和定量分析;③密切结合影像诊断学和微创外科学。研究和学习断层影像解剖学的目的是探讨人体主要结构在连续断层内的形态变化规律,为疾病的影像诊断、介入治疗和外科手术提供坚实的形态学基础。

断层解剖作为一种研究方法早在14世纪就被用于人体解剖的研究。16世纪初,意大利画家达•芬奇(Leonardo da Vinci)绘制了男、女躯干部的正中矢状面图(图1)。16~18世纪,断层解剖学发展缓慢。从19世纪至20世纪上半叶,是断层解剖发展的重要时期,一是完善了断层解剖方法,再一个是出版了许多具有重要价值的人体断层解剖学图谱。伟大的俄国解剖学家和外科医生Pirogoff于1852年至1859年间以天然冰冻法制备断层标本,出版了具有里程碑意义的断层解剖学著作。1911年,美国的Eycleshymer和Schoemaker经过九年的研究,在50具尸体中选材,出版了一部全身连续横断层解剖学图谱。此部图谱绘制精美,标注细致,是人体断层解剖学的经典之作。

图1 达·芬奇绘制的男性正中矢状面图

图2 7.0TfMRI图像正在显示更多的大脑解剖与功能的细节(引自Blow, 2009.)

1970年以后,由于超声成像(Ultrasonography, USG)、X线计算机断层成像(X-ray computed tomography, CT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)等断层影像技术的临床应用,开辟了断层解剖学研究的新纪元。这些断层影像技术既需要断层解剖学为其提供详尽的诊断依据,又成为研究活体断层解剖的有力手段。从此,断层解剖学摆脱了以往纯尸体研究的状态,其研究范围扩展为紧密联系着的两个方面:解剖断层和影像断层。前者是后者的形态学基础,后者又从诊治的需要不断提出新的要求,两者相辅相成,形成了断层影像解剖学的全新体系。概括起来,主要有以下进展:一是结合影像诊断编制断层影像解剖学图谱,二是发表了大量研究论文。这些研究涉及人体的各个部分,为影像诊断和微创外科手术提供了坚实的解剖学基础。进入21世纪以来,利用MRI和计算机图像后处理技术研究活体脑结构及其与行为、心理关系,是十分活跃的研究领域(图2)。应用磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)研究脑白质纤维及其结构与功能连接网络是目前脑成像研究的热点之一。

随着现代影像技术的不断更新及其在解剖学研究中的应用,断层影像解剖学正从横断层向多维断层、从标本向结合活体、从厚片向薄层、从宏观向微观、从描述向量化、从真实到虚拟、从正常向结合病理、从断面向三维和四维、从单纯形态向结合功能和代谢等方向迅速发展。总之,断层影像解剖学应需要而生,在应用中发展,不断提出的临床需要是其学科发展的根本动力。随着功能影像学、分子影像学以及人体信息的数字化和虚拟化技术的研究和发展,断层影像解剖学将大有可为。