基于中国数字化人体的肩袖间隙薄层断面解剖与MRI对照研究

李锦青，宋凌恒，禹智波，乔 清，张云泉，李福锁，张宏光，兰晓川，张绍祥

(1.中国人民解放军第324医院医学影像科，重庆 400020；2.第三军医大学生物医学工程学院重庆市数字医学研究所，重庆 400038)

·方法技术学·

基于中国数字化人体的肩袖间隙薄层断面解剖与MRI对照研究

李锦青1，宋凌恒1，禹智波1，乔 清1，张云泉1，李福锁1，张宏光1，兰晓川1，张绍祥2*

(1.中国人民解放军第324医院医学影像科，重庆 400020；2.第三军医大学生物医学工程学院重庆市数字医学研究所，重庆 400038)

目的 探讨基于中国数字化人体(CVH)和MRI对照，观察肩袖间隙(RI)薄层断面解剖特点，为临床应用提供影像解剖学依据。方法 获取5个CVH肩关节解剖数据集，以斜冠状位、斜矢状位虚拟重建显示RI连续薄层断面解剖，并与20侧肩关节MR平扫T1WI，5侧肩关节MR造影(MRA)对照，用PhotoShop CS2软件观察RI。结果 3种显示方法中，CVH显示RI各边界最佳，优于MRI平扫T1WI和MRA。3个显示平面中，斜矢状位显示RI各边界结构及内容物最佳。在RI各边界显示中，其下界肩胛下肌腱、内界喙突在轴位、斜矢状位及斜冠状位3个平面中及CVH、平扫T1WI、MRA 3种显示方法中最易清楚显示。结论 基于CVH的数据集研究RI边界及毗邻关系是较好的方法，以其斜矢状位显示肩袖间隙边界、内容物及毗邻关系为最佳，为肩袖间隙疾病影像诊断提供了重要的识别标志。

中国数字化人体；磁共振成像；解剖学，横断面；肩袖间隙

由于肩袖前上部有喙突穿出，致使冈上肌腱前缘和肩胛下肌腱上缘分开，形成的解剖间隙称为肩袖间隙(rotator interval, RI)[1-6]。RI内容物主要由喙肱韧带(coracohumeral ligament, CHL)、盂肱上韧带(superior glenohumeral ligament, SGHL )、肱二头肌长头腱(long head of the biceps tendon, LBT)构成[1-6]。由于长期以来对RI结构及功能认识不足，导致RI损伤性病变、挛缩性病变难以得到及时诊断及合理治疗而影响预后。因此，探讨RI边界显示规律及薄层断面解剖影像学特征对于认识RI解剖、功能及病变诊断至关重要。本研究将基于中国数字化人体(Chinese Visible Human， CVH)[7]与MRI影像对照，观察RI各边界薄层断面解剖特点及显示规律，为临床应用提供影像解剖依据。

1 资料与方法

1.1一般资料 获得5个(5侧肩)CVH肩关节数据集，其中女3个，男2个。另募集健康志愿者10名，男、女各5名，年龄25～55岁，中位年龄32.5岁；体质量48～80 kg，中位体质量60.5 kg；扫描双肩关节共20侧肩；其中5名(5侧肩)接受MR肩关节造影，男2名、女3名，中位年龄45.0岁。本研究获得第三军医大学伦理委员会批准，受检者均知情同意。

1.2仪器与方法

1.2.1仪器 MR扫描仪：采用Siemens Magnetom Avanto 1.5T MRI系统。图像处理软硬件配置：硬件平台为 HP xw9300 高性能图形工作站，配三维可视化软件为 Amira 4.1。

1.2.2CVH的制作方法 人体标本经外形测量、血管灌注后，用5%明胶包埋，置入-30℃盐水池冰冻1周，然后在-25℃低温实验室中用TK-6350型数控铣床(铣切精度0.001 mm)从头至足逐层用高清晰度数码相机摄影，完成人体模型数据获取，得到人体结构数据集，层厚0.1～0.5 mm。

1.2.3CVH肩关节薄层轴位解剖图像数据集的获取 从重庆市数字医学研究所中心数据库获得5个CVH图像数据集，选取其肩关节图像数据集。利用PhotoShop CS2批量裁切，并以“*.png”格式储存以便在HP xw9300 高性能图形工作站运行。

1.2.4CVH肩关节斜冠状位、斜矢状位虚拟薄层断面重建 ①用PhotoShop CS2 软件打开CVH冈上肌腱层面，取肩关节，确定冈上肌腱长轴与冠状面的夹角。②用软件成批顺时针旋转肩关节，并成批裁剪CVH肩关节旋转后的图形数据集。③在“HP xw9300”图形工作站导入成批裁剪后CVH肩关节的图形数据集文件，进行正交冠状位、正交矢状位虚拟断层处理。④在 PhotoShop 8.0 软件中批量调整重采样后图像原z方向上像素大小，原x或y方向上的像素大小不变，完成肩关节斜冠状面、斜矢状面虚拟断层解剖图像的插值处理。

1.2.5肩关节MR扫描 健康志愿者肩关节MR平扫：将轴位扫描定位线垂直于盂肱关节腔；SE T1WI, TR 624 ms，TE 11 ms，层厚3 mm，层间距0.3 mm，视场180 mm×180 mm, 矩阵512× 512；T2WI，TR 3 700 ms，TE 84 ms；压脂PDWI, TR 3 000 ms，TE 34 ms。斜矢状位定位线垂直于冈上肌腱长轴；T1WI，TR 550 ms，TE 15 ms；T2WI, TR 4 800 ms，TE 68 ms；压脂PDWI, TR 3 000 ms，TE 34 ms。将斜冠状位定位线平行于冈上肌腱长轴；T1WI, TR 624 ms，TE 11 ms；T2WI, TR 3 700 ms，TE 84 ms；压脂PDWI, TR 3 000 ms，TE 34 ms。

肩关节MR造影：经前上途径向肩关节腔内注入10～15 ml稀释的Gd-DTPA(1 ml的Gd-DTPA用生理盐水稀释至250 ml时的浓度),充分活动肩关节，然后进行压脂轴位T1WI(TR 624 ms，TE 11 ms)、斜矢状位压脂T1WI(TR 550 ms，TE 15 ms)、斜冠状位压脂T1WI(TR 624 ms，TE 11 ms) 。

1.3图像评价方法 由2名放射科医师(1名主治医师和1名副主任医师)分别阅片，不同意见在共同阅片后协商，直到取得一致意见。逐一肉眼观察CVH薄层连续断面，采集后的图像用PhotoShop CS2软件处理及标注，并与之相应的MRI图像进行对照。评价结果：显示清楚、欠清楚和不清楚。

表2 肩袖间隙斜矢状位薄层断面解剖CVH与MRI比较

分类上界(SST前缘)下界(SSC上缘)内界(CP根部)外界(顶点，BG)顶部(RIC)底部(CHH)CVH+、直观+++++平扫T1WI+、直观++±--MR造影+、直观++±--

注：+：显示清楚；±：显示欠清楚；-：显示不清楚

2 结果

2.1RI轴位连续薄层断面解剖 RI上界是冈上肌腱(supraspinatus tendon, SST )的前缘，下界是肩胛下肌腱(subscapularis tendon, SSC)的上缘，内界(三角形的肩袖间隙的底部)是喙突(coracoid process, CP)的根部，外界(三角形的肩袖间隙的顶点)是结节间沟(bicipital groove, BG)。SST 及SSC在CVH呈致密白色，平扫T1WI及MR关节造影呈低信号；CVH、平扫T1WI及MR造影均清楚显示RI上界、下界、内界及外界。轴位观察RI的上界和下界不能在同一层面显示，因此其空间关系不直观，尤其上界，见表1、图1。

表1 肩袖间隙轴位薄层断面解剖CVH与MRI比较

分类上界(SST前缘)下界(SSC上缘)内界(CP根部)外界(顶点，BG)CVH++++平扫T1WI++++MRA++++

注：+：显示清楚

2.2RI斜矢状位连续薄层断面解剖 斜矢状位RI顶部是RI前方关节囊(rotator interval capsule, RIC)，底部是肱骨头软骨(cartilage of the humeral head, CHH)。RI上界SST前缘在斜矢状位上空间关系清楚直观，下界SSC上缘在CVH上呈多条致密白色肌腱汇聚，在平扫T1WI及MRA见多条低信号肌腱并汇聚；CVH显示RI斜矢状位各边界清楚，T1WI平扫及MRA显示其上界、下界及内界清楚，但显示RI外界(BG)、顶部(RIC)及底部(CHH)却不清楚。斜矢状位是显示RI内滑轮结构(LBT、CHL、SGHL)的最佳层面。见表2、图2。

2.3RI斜冠状位连续薄层断面解剖 CVH、平扫T1WI及MR造影的 RI斜冠状位上均不能显示RI上界，但均能清楚显示下界、内界，CVH可显示其外界(表3、图3)。

3 讨论

RI在解剖学上是盂肱关节内的一个复合区域，对维持肩关节稳定性和保护LBT功能起重要作用[1-6]。

3.1RI薄层断面解剖的重要意义 RI病变种类较多：Ⅰ型，RI表面组织由于组织感染所致的挛缩性疾病，如冻结肩；Ⅱ型，RI损伤所致脱位性疾病；Ⅲ型，包括Ⅲa型创伤撕裂病变，Ⅲb型喙突下撞击征；Ⅳ型，导致LBT脱位的CHL、SGHL、SSC疾病[1-6,8-10]。由于长期以来对RI结构及功能认识不足，导致RI病变难以得到及时诊断、合理治疗。因此，明确RI薄层断面解剖影像学特征对于认识RI病变诊断至关重要。

3.2基于CVH薄层断面解剖的技术优势 CVH较美国、韩国报道的可视化人体层厚更薄，像素分辨率高，标本更年轻，为整个标本的连续断面，无节段性数据缺损，因此，CVH在设备先进性、数据完整性、代表性及精确性上都超过美国及韩国的可视化人体[7]。

与传统断层解剖标本比较，CVH层厚更薄(0.1～0.5 mm)，可数字化保存，并可以导入软件进行后处理,因此，相对于传统断层解剖(层厚较厚、不能数字化保存、不能用于后处理等)，基于CVH的薄层断面解剖具有明显优势。

图2 肩袖间隙斜矢状位薄层断面解剖 CVH(A)、T1WI(B)、MRA(C)斜矢状位显示肩袖间隙(A：肩峰；CP：喙突；SST：冈上肌腱；IST：冈下肌腱；SSC：肩胛下肌腱；HH:肱骨头；CHH：肱骨头软骨；CHL：喙肱韧带；SGHL：盂肱上韧带；RIC：肩袖间隙前方关节囊；LBT：肱二头肌长头腱) 图3 肩袖间隙斜冠状位薄层断面解剖 CVH(A)、T1WI(B)、MRA(C)斜冠状位显示肩袖间隙[C：锁骨远端；CHL：喙肱韧带；CP：喙突；LBT：肱二头肌长头腱；HH：肱骨头；SSC：肩胛下肌腱(多条肌腱显示)]

分类上界(SST前缘)下界(SSC上缘)内界(CP根部)外界(顶点，BG)CVH-+++平扫T1WI-++-MR造影-++-

注：+：显示清楚；-：显示不清楚

3.3基于CVH和MRI对照的RI显示特点及原因分析 基于CVH和MRI对照的RI显示特点：①RI上界在轴位清楚显示，但空间整体观不强、不直观，斜矢状位SST显示清楚而整体观强、容易判断空间关系、很直观，斜冠状位不清楚也不直观，因此RI上界SST以斜矢状位显示最佳。分析原因可能是RI在肩部靠前，而显示SST在肩部比较靠后的层面，因此即使CVH在斜冠状位上也不易显示RI的上界。②CVH、平扫T1WI、MR造影的轴位、斜矢状位、斜冠状位均可清楚、直观显示RI的下界及内界。③RI的顶点(外界)以BG表达，在T1WI、MR造影斜冠状位不能显示，可能与MRI层厚较厚(3 mm)有关。以CVH显示 RI外界最佳。④顶部RIC及底部CHH仅在CVH显示，原因是RIC和CHH均较薄，RIC厚度1.8 mm(1.7～2.0 mm)[11]，且在T1WI、 MR造影呈低信号，所以不易观察清楚。

因此，本研究表明在3种显示方法中，CVH由于切层薄、图像质量好，因此显示RI各边界及内容物最清楚，优于常规MRI的平扫T1WI和MR造影。在3个显示平面中，斜矢状位在显示RI各边界结构及内容物最清楚、最直观。在RI各边界显示中，其下界(SSC)、内界(CP)轴位、斜矢状位及斜冠状位3个平面及CVH、平扫T1WI、MR造影3种显示方法最易清楚显示。

3.4本实验的不足 ①MR肩关节造影不能很好地显示RI肩关节囊。②扫描层厚相对于CVH的亚毫米级厚度来说，扫描层厚仍较厚，因此RI的MR图像难以与CVH图像做到一一对应。

总之，基于CVH的RI三维可视化研究，将为RI的三维断层影像解剖、疾病影像诊断、三维有限元力学分析及虚拟肩关节镜手术提供更为广阔的研究前景。

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Comparison of thin sectional anatomy based on the Chinese Visible Human with MRI of rotator interval

LIJinqing1,SONGLingheng1,YUZhibo1,QIAOQing1,ZHANGYunquan1,LIFusuo1,ZHANGHongguang1,LANXiaochuan1,ZHANGShaoxiang2*

(1.DepartmentofMedicalImaging, 324thHospitalofPLA,Chongqing400020,China;2.SchoolofBiomedicalEngineering,ThirdMilitaryMedicalUniversity，MedicalComputedResearchInstituteofChongqing,Chongqing400038,China)

Objective To explore the morphologic features of the rotator interval (RI) through the comparative study of the thin sectional anatomy based on the Chinese Visible Human (CVH) and MRI sectional anatomy of the RI, and to provide imaging anatomic data for the diagnosis of lesions. Methods The thin slices of sagittal oblique plane and coronal oblique plane by visualizational reconstruction based on 5 data set of the Chinese visible human (CVH) were compared with the corresponding MR images from 20 shoulder joints of the normal volunteer individuals with routine MR imaging, 5 shoulders without abnormalities with MR arthrography. The detailed sectional anatomy structure of the RI was marked from the CVH, routine MRI and MR arthrography one by one with Photoshop CS2 software. Results Among the three methods of depicting the RI, the CVH was the most suitable for evaluation of the borders of the RI and was better than MR T1WI and MR arthrography. Including axial, coronal oblique, and sagittal oblique plane, the sagittal oblique images was the most optimal for manifestation of the edges and components of RI. Both the inferior margin of the RI (the scapularis tendon) and the base of the RI (the coracoid process) were the most markedly displayed on the three methods (CVH, MR T1WI and MR arthrography), and on the three of views (axial, coronal oblique, and sagittal oblique plane) of depicting the RI. Conclusion The CVH has been shown to be the imaging modality of choice for identifying the borders of the RI and its adjacency. The sagittal oblique plane is the best view for displaying the margins, the components and adjacent structures of the rotator interval, which provides helpful position mark for the diagnosis of the lesions in the rotator interval.

Chinese visible human; Magnetic resonance imaging； Anatomy cross-sectional； Rotator interval

重庆市科委自然基金资助项目(cstc2014jcyjA10011)。

李锦青(1971—)，男，四川简阳人，博士，主任医师。研究方向：神经肌骨数字化影像断层解剖与疾病影像诊断。

E-mail: ljq200255@163.com

张绍祥,第三军医大学生物医学工程学院 重庆市数字医学研究所, 400038。E-mail: zhangcvh@aliyun.com

2016-06-30

2016-09-02

R322.7； R874.4； R445.2

A

1672-8475(2016)12-0762-05

10.13929/j.1672-8475.2016.12.012