颅骨三维空间测量的研究

颅骨三维空间测量的研究 第 19 卷 第 2 期 湖北医科大学学报V o .l 19, N o. 2 1998 年 4 月 A p r, 1998 A c ta A cadem iae M ed ic inae H ube i 颅骨三维空间测量的研究 1 2 刘元清黄辉 1 2 ( ) 附二医院耳鼻咽喉科, 武汉 430071; 湖北省梨园医院, 武汉 430071 摘要 取成人颅骨标本 32 个, 采用解析几何原理, 探讨建立颅骨某些结构的空间坐标和三维 测量的方法。测出了颅底内面骨性解剖标志 27 项, 共 50 个测点的三维坐标值, 临床可根据坐标值 测算有关结构在颅表的投影, 以及推算各标志之间的位置关系。为临床检查、手术、穿剌、照射提供 各种参考数据。 主词 颅骨; 颅骨测量法; 数学; 方法 中图分类号171322R 有关颅底的骨性测量, 国内外文献有过报114 测量方法 在桌上放 2, 3 块 5 平板 mm 1 , 3 道。但其三维坐标的研究尚未见到。本 () 玻璃 玻璃板加厚能减少重力对平面影响, 使文通过三维坐标定颅器建立了颅骨空间坐标 玻璃面呈水平面, 在玻璃面上进行下列测量。系, 成功测出成人颅底内面部分骨性标志的三 11411 坐标的测量 将颅骨固定在定颅器 Z 维空间坐标值, 为临床颅脑疾病诊治提供了一 4 () 上, 使其处在眼耳 平面, 将测高游标卡 X Y 些参考数据。 (( )尺装上相应测头 图 1。 先测出定颅器 即 X Y ) 面高度, 再测各点, 其测值减去定颅器高, 差为 1 材料和方法各点的 坐标。 Z 111 取水平锯开的干燥国人成年颅骨标本 32 个, 性别未分。 112 测量工具 主要有定颅器和测高游标卡 4尺。其中定颅器由作者改进, 与摩里逊定颅器 比较有二个特点: 一是固定双耳门上点的二支 () 杆即二点只能在同一水平直线上滑动; 其二 是定颅器的三柱固定, 二后柱安有三个与其垂 直的脚, 能以双耳门上点为轴心, 整个定颅器向 后翻 90?, 使原来的水平面变为垂直面, 且双耳 门上点仍在同一水平面上。 113 坐标系的 本坐标系按空间解析几 54 () 何方法, 即以颅骨的眼耳 平面 F ran k fu r t (作为 面, 通过该面的垂线作为 轴即空间 X Y Z 测量 坐标的方法 图 1Z ) 或 坐标, 令该面的上为正, 下为负; 以正中 Z 11412 将定颅器连同固定在坐标的测量 Y (矢状面为 面, 通过该面的垂线为 轴即横Y Z X 上面的颅骨向后翻 90?, 此时, 垂直通过双耳门) 或 坐标, 令其右为正, 左为负; 以垂直通过 X () ()上点的额状 面变成了水平面 图 2。用测 ZX 双耳门上点的额状面为 面, 通过该面的垂ZX ( ) 高 游标卡尺先测出双耳门上点 即 面高 ZX ( ) 线为 轴 即纵或 坐标, 令其前为正, 后为 Y Y 度, 再测各点, 其测值减去该测高, 差为 坐 Y 负。 三面的交点为原点。O 标。由一人按统一方法完成。11413 坐标的测量 常在颅骨的前额部, 后 X () 枕部和硬腭部的正中矢状 面上各取任意 Y Z 一点, 可与双耳门上点用互为对称点的方法加 2 结果以检验和校正, 将这三点分别水平固定在定颅 共测颅底内面骨性标志 27 项, 测点 50 个,() 器上, 右侧朝上 图 3, 此时, 面变成了水平 Y Z () 面可用测高游标卡尺再次检验, 同样, 用各点 测量结果见附表。测值减去定颅器高, 差为 坐标。 全部测量均X 图 2测量 坐标的方法 图 3测量 坐标的方法 Y X θ () 颅底内面各骨性标志三维空间坐标值 ?, xsm m 表 ()()( ) 测点横坐标 纵坐标 空间坐标 X Y Z ( ) 额筛缝前外缘点左- - 4. 21?1. 21?3. 93+ 69. 73右 - + 4. 30?0. 97+ 69. 95?3. 93左 3 蝶筛缝外缘点- 7. 44?1. 85+ 48. 38?3. 32?2. 64+ 19. 84右 3 + 7. 11?1. 71+ 48. 32?3. 38+ 19. 70?2. 54左 ( ) 中颅窝最前上缘中点+ 31. 38?3. 78- 38. 34?4. 85+ 41. 47?3. 73右 + 38. 28?4. 78+ 41. 10?3. 52+ 31. 55?3. 61左 眶上裂下缘点+ 9. 71?2. 01- 17. 45?1. 99+ 35. 29?2. 83右 + 9. 80?2. 09+ 17. 29+ 35. 15?1. 50?2. 83 蝶棱中点0 + 34. 69?3. 30+ 21. 17?2. 23圆孔外缘点 左- 21. 58?2. 53+ 33. 03?2. 93+ 4. 21?2. 21右 + 21. 31?2. 17+ 32. 60?2. 92+ 4. 01?2. 25左 鞍结节点- 5. 20?0. 99+ 30. 14?3. 02+ 17. 66?2. 17右 + 5. 13?0. 96+ 30. 22?3. 39+ 17. 74?2. 17左 小翼突点- 12. 51?1. 70+ 26. 52?3. 16+ 17. 91?2. 10右 + 12. 07?1. 43+ 18. 29?2. 12+ 26. 21?3. 33 垂体窝中点0 + 24. 28?3. 37+ 10. 26?2. 49卵圆孔内缘点 左- 22. 16?2. 17+ 24. 12?2. 54+ 0. 34?2. 37右 + 21. 98?1. 74+ 0. 23?2. 47+ 23. 98?2. 68左 卵圆孔外缘点- 29. 56?2. 25+ 19. 73?2. 25- 1. 95?2. 09 , 等 1 颅骨三维空间测量的研究 刘元清第 2 期117 θ () 颅底内面各骨性标志三维空间坐标值 ?, 续表xsm m ()()( ) 测点横坐标 纵坐标 空间坐标 X Y Z 右+ 29. 43?2. 01+ 19. 34?2. 44?2. 37- 2. 13左 破裂孔内缘点- 8. 61?1. 49+ 19. 29?2. 57+ 9. 13?2. 41右 + 8. 60?1. 21+ 19. 27?2. 56+ 9. 16?2. 32左 破裂孔外缘点- 16. 21?1. 35+ 18. 11?2. 29+ 3. 16?2. 16右 + 16. 04?1. 16+ 17. 89?2. 36+ 3. 11?2. 16 0 鞍背突中点+ 17. 64?3. 07+ 15. 51?3. 75棘孔外缘点 左- 32. 89?2. 57+ 17. 26?2. 18- 2. 99?2. 02右 + 32. 73?2. 32+ 16. 79?2. 50- 3. 15?1. 93左 岩尖上缘点- 11. 88?1. 58+ 14. 01?2. 82+ 8. 26?2. 02右 + 11. 75?1. 30+ 13. 71?2. 98+ 8. 28?2. 26左 面神经管裂孔点- 35. 78?2. 61+ 6. 66?2. 42+ 3. 42?2. 12右 + 35. 77?2. 79+ 6. 11?2. 34+ 3. 29?2. 07左 - - 颈静脉孔内缘点- 19. 51?1. 710. 43?2. 95?2. 576. 32右 左 - - + 19. 59?1. 700. 36?2. 875. 95?2. 71右 - - 颈静脉结节点- 12. 52?1. 513. 64?2. 775. 84?2. 60左 - - + 12. 39?1. 343. 60?2. 785. 68?2. 62右 - - 27. 72?2. 05内耳门后缘点4. 07?2. 29+ 2. 54?2. 47左 - + 27. 60?2. 184. 34?2. 14+ 2. 45?2. 58右 - 弓状隆起最高点- 41. 67?2. 744. 37?1. 68+ 10. 39?1. 96左 - + 41. 41?3. 034. 79?1. 68+ 10. 39?1. 99右 左 - - 内淋巴囊裂上缘点- 36. 68?2. 429. 43?1. 830. 09?2. 34右 - - + 36. 60?2. 499. 82?1. 690. 21?2. 37左 - 颈静脉孔外缘点- - 30. 75?1. 789. 67?2. 039. 23?2. 32右 - - + 30. 89?1. 7610. 32?2. 239. 17?2. 33左 - - - 15. 38?1. 2710. 28?2. 6818. 43?3. 09舌下神经管内口后缘点右 - + 14. 99?1. 0110. 08?2. 69- 18. 30?3. 05左 - 岩上缘外侧点- 53. 52?3. 6921. 71?3. 84+ 7. 76?2. 55右 - + 53. 84?4. 1521. 93?4. 14+ 7. 40?2. 02 后颅窝最低点- - - 23. 12?3. 81 - - - 23. 31?3. 87 0 - 枕内隆突点+ 1. 90?4. 8162. 11?5. 35 3 为筛板最低点的坐标 于统一和推广。 坐标系是按解析几何方法设计 3 讨论5 的, 它是一个右手系, 有八个卦限, 面和轴的 在国内外文献中, 有关人类颅脑定位或三 , 是一个完整的空间坐标系。因命名也完全相同 5 维坐标的解剖文献, 还为数不多, 而颅骨三维坐 此, 它可与代数结合, 进行各种运算。 在临床标的研究资料, 目前还未见有报道。颅腔犹如一 应用时, 都可按各自的需要, 用几何公式和方法个不规则的几何球体, 颅底解剖复杂, 高低不 灵活运算。 坐标系三个坐标面是按颅表骨性标 4 平。 因此, 研究颅底标志三维坐标较为困难, 但 志: 双耳门上点, 眶下缘和极易辩认的正中矢又是颅脑外科医生和解剖学家迫切希望解决的 状面来确定的, 所以在活体上, 可直接测量定问题。从现代影像技术, 立体定位技术和颅底手 位, 在临床应用上非常简便。术的发展看, 也是当务之急。 除了定位以外, 本坐标还较好地解决了颅 本坐标系是以人体直立, 眼向正前方平视 底一些骨性标志之间的位置关系。 这对颅底内4 时的头部位置, 世界公认的眼耳平面为基础 面的手术, 有其重要的应用价值。 例如, 中颅窝 而设计的, 所以可与以往的颅骨测量相衔接, 便 进路内听道手术, 弓状隆起常为寻找内听道的 2, 3 重要标志。 以右侧测值均数为例: 弓状隆起标; 如果从穿刺或照射的需要, 还可将直角坐标 () 在颅侧面的投影点是右耳门上点 或 面垂 ZX () 转换为极坐标或球坐标, 为手术、穿刺、检查、 () 直向后 4. 79 , 眼耳 平面上 10. 39 mm X Y mm 照射等临床需要, 提供各种实用参考数据。 处, 可作为颅侧进路的参考点。其深度的估计可 本坐标系在颅脑 线检查上, 也有广泛和 X ( 以此投影点处 12 颅宽 或用颅脑定向仪测量 ƒ 重要的实用价值。例如, 在进行 线、、X C TM R I ) ( ) 该投影点的 坐标与其 坐标 41. 41 X X mm 之差作为参考深度。找到弓状隆起后, 弓状隆起 的层面摄影时, 本坐标系可帮助放射科医生快 ( ) ( ) 设其为 与内耳门后缘点 设其为 的关 速准确地选择层面范围。以内听道为例, 在进行 P 1 P 2 ( )系是: 弓状隆起垂直向前 0. 45 - 4. 34+ 4. 79 水平面摄影时, 可以 面为基面, 以双内耳门 X Y 的 坐标作为其重点选择的层面范围; 如从侧 Z () , 向下 7. 94 2. 45- 10. 39, 向内 13. 81mm mm 面摄影, 可以 面作为基面, 以左或右的 坐 Y Z X 标作为选择层面范围; 如从正面摄影也是如此。 参考文献 ( ) 27. 60- 41. 41是内耳门后缘点处; 其两 mm 点间直线距离是 2 21 , . 2 L ang J Go tzf r ied H PO n th e p rac t ica lm ed ica l() () = 27. 60- 41. 41+ - 4. 34+ 4. 79P 1 P 2 2 . m ean d istance s o f th e fo ssa c ran ia lis m ed iaA na t () + 2. 45- 10. 39= 15. 94 ; 其两点间与额 mm , 1982; 51?433. A nz0145 ( ) =切面夹角是 ?向前, 与水平 1. 62S in黎昭洪, 杜韵璜, 程华青, 等 1 内听道定位的研究. 2 15. 94 () 中华耳鼻咽喉科杂志, 1982; 17 2?651 7. 94 () 面夹角是 ?向下。为了避免= 29. 88S in 尹保国, 左德献, 关鸿勋 1 颅中窝进路内耳道手术 15. 94 3 ( )的应用解剖学 1 中国临床解剖学杂志, 1991; 9 2 2, 3 损伤其周围重要结构, 通常还需要知道弓状?821 隆起与面神经管裂孔、棘孔、卵圆孔、破裂孔、圆 邵象清 1 人体测量手册 1 上海: 上海辞书出版社, 1985, 64, 65. 南开大学数学系《空间解析几何引孔等以及它们之间、内耳门与颈静脉孔等重要 4 论》编写组 1 空 间解析几何引论 1 上册. 北京: 人 结构之间的关系, 这些都可根据术者需要, 用同民教育出版社, 5 样的方法一一推算出来。 为了更好地反映颅表 1978, 1, 61面某点与颅内有关结构的关系, 还可用坐标平 ( )1997201220 收稿 (移法, 即将坐标原点平移至颅表某点 并测出该 ) 点坐标, 再逐个计算出各有关标志与该点的坐 -Study on the ThreeD im en s iona l M ea surem en t of the Hum an Skull , L iu Y uan q in gHuan g Hu i (, , D ep a r tm en t o f EN T Seco n d A ff ilia ted H o sp ita lH u b e i M ed ica l ), 430071, U n ive r sityW u h an C h in a A bstra c t T h e p re sen t stu dy is to exp lo re an app ro ach to m ea su re th e h um an sk u ll o n th e b a sis o f th e 2p r in c ip le o f an a ly t ica l geom e t ry an d to e stab lish a th reed im en sio n a l coo rad in a te sy stem o f th e . 27 32 sk u llW e m ea su red bo n y lan dm a rk s o f in te rn a l su rface o f c ran ia l b a se o f adu lt h um an , 250 . sk u llsan d th reed im en sio n a l coo rd in a te va lu e s o f m ea su red po in t s w e re o b ta in edA cco rd in g to o u r stu dy c lin ic ian s w ill b e ab le to m ea su re an d ca lcu la te th e p ro jec t io n o f re la ted st ru c tu re o n . , th e sk u ll su rface an d re la t ive po sit io n b e tw een th e bo n y lan dm a rk sA s a re su lta se r ie s o f refe r2 , , .en ce da ta fo r c lin ica l ex am in a t io n op e ra t io n p u n c tu re an d ir rad ia t io n w ill b e p ro v ided ; ; ; M eSH sk u llc ran iom e t rym a th em a t ic sm e tho d s