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人類內(nèi)耳血液供應重新審視

編者按:

https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/03009734.2018.1492654?needAccess=true,特此說明!

摘要:

背景:烏普薩拉所收藏的人類顳骨和人耳鑄型標本是可以用于教學和國際研究合作的獨特資源。顯微斷層掃描(micro-CT)和同步加速器斷層掃描成像技術已經(jīng)可以用來研究內(nèi)耳復雜的解剖結構。從病因學來說,微循環(huán)受損可以引發(fā)多種內(nèi)耳疾病。近年來內(nèi)耳手術的發(fā)展也促進了血管系統(tǒng)的研究手段的進步。在這里,首次,我們呈現(xiàn)了內(nèi)耳主要血管徑路和對應骨管通道的三維(3D)資料的研究。

方法:我們的研究立足于存檔的烏普薩拉人類顳骨和鑄型標本,包括324個內(nèi)耳鑄型和113個顳骨。Micro-CT用于研究血管骨管通道,26個新鮮的人類顳骨進行同步放射相位對比成像(SR-PCI)。計算機通過volume-rendering軟件獲取并處理數(shù)據(jù),進行3D重建,同時在3D模型上進行虛擬切片,切割和軟組織分析。

結果:Micro-CT結合3D透視技術在重建血管骨管解剖通道方面具有優(yōu)勢,而SR-PCI技術優(yōu)點在于可以重建軟組織。動脈骨管通道的追蹤自前庭階動脈開始,至內(nèi)聽道底,耳蝸和前庭器官。同時追蹤沿導水管引流的靜脈路徑。

結論:人體內(nèi)耳血管由于鄰近硬骨而難以研究。Micro-CT和SR-PCI并結合3D重建的技術可以顯示未脫鈣樣本中的大部分微血管系統(tǒng)。這些研究增進了我們對人體血管系統(tǒng)的理解,并了解微循環(huán)障礙可能如何引發(fā)內(nèi)耳疾病。這些發(fā)現(xiàn)也可能同時對外科手術具有指導意義。

關鍵詞:人體,顯微斷層掃描,同步加速器相位對比成像,顳骨,烏普薩拉收藏 


介紹:

Jan Stahle和Herrmann Wilbrand(烏普薩拉大學耳鼻喉科和耳放射科教授)提出創(chuàng)建人類內(nèi)耳模型系列的想法,目的是描述人類內(nèi)耳的微小結構,如前庭和耳蝸導水管,并觀察它們在梅尼埃病中的作用(1-3)。這些小管道也與容納血管的副管相關聯(lián)(4-6),據(jù)信它們在內(nèi)耳液的循環(huán)中發(fā)揮作用(2)。Wilbrand和他的合作者們對顳骨解剖及其放射學外觀有濃厚的興趣。


他們在現(xiàn)代計算機斷層掃描(CT)時代之前就使用了多重斷層掃描術。進行了放射解剖學相關研究,并開發(fā)了一種新技術,通過使用具有低收縮因子的甲基丙烯酸酯和硅來鑄造人類內(nèi)耳。在放射學系建造了一個大型收藏庫,其中有325個人類內(nèi)耳鑄型標本(3)。此外,收集了113個顳骨,其中85個已經(jīng)進行顯微解剖,目的是研究內(nèi)耳導水管結構(2,7),這些標本屬于烏普薩拉大學醫(yī)學史博物館(http://www.medicinhistoriskamuseet.uu.se))目前由烏普薩拉大學醫(yī)院的耳鼻喉科負責保管,用于國家和國際解剖學課程和研究項目。


基于人工耳蝸植入(CI)和其他可植入系統(tǒng)的發(fā)展,外科醫(yī)生也可以應用這些標本來理解復雜的內(nèi)耳解剖結構。現(xiàn)在進行CI手術,尤其是有殘余聽力的患者,充分了解內(nèi)耳結構及變異對于盡可能的保護內(nèi)耳組織和獲得最佳手術效果至關重要。


2017年,與來自加拿大倫敦市安倫敦大略省研究人員合作,在烏普薩拉大學醫(yī)院骨科Sune Larsson教授實驗室對幾個標本進行了顯微斷層掃描(micro-CT)。其中,來自加拿大的研究者們與位于薩斯喀徹溫省的加拿大光源中心生物醫(yī)學成像和治療部門(BMIT)有合作,并獲得多方面加拿大組織基金資助,該BMIT能提供世界一流的技術,尤其是獨特的同步加速器特定成像和治療功能。


內(nèi)耳手術要求術者對其主要的血管結構有著清晰的認識。同時,人體耳蝸的制備由于其解剖復雜和易碎而具有挑戰(zhàn)性,更別說它是被身體中最堅硬的骨骼包圍,這一點早期解剖學家早已公認。但是,目前現(xiàn)代成像技術的發(fā)展,提供了可以在不脫鈣的情況下對骨骼和軟組織進行三維(3D)可視化和重建的可能性,具體關于該項技術的進一步闡述可以查看近期相關論述(8.9)。


在這里,作為替代必須花費四個月才能成型的內(nèi)耳鑄型標本的方法,我們描述了應用這些技術如何虛擬復制出3D內(nèi)耳模型。同時,也可以對模型進行3D虛擬切片和切割,以研究內(nèi)耳微觀結構,例如螺旋狀走行的血管及其起源。基于本研究的特定重點,這些研究有可能改善我們對人體迷路血管解剖認識局限的現(xiàn)狀。


人體內(nèi)耳血管供應:

人類內(nèi)耳依靠血管供應來維持體液穩(wěn)態(tài),離子平衡和代謝供應。耳蝸血流的障礙導致內(nèi)耳的瞬時病理變化(10.11),并導致微循環(huán)受損,在病因學上可以引發(fā)各種內(nèi)耳疾病如突發(fā)性耳聾、自身免疫、老年性耳聾、噪聲性聽力損失、前庭神經(jīng)炎和梅尼埃病(12-27)等。


類似于眼部供血,內(nèi)耳也是由末梢動脈供血。它的分支穿過內(nèi)聽道底壁骨性孔徑,到達內(nèi)耳膜迷路,最終形成毛細血管網(wǎng)。既往,也有不少關于不同種族動物和人類的耳部血供的研究,結果顯示不同種族和個體差異大(28-39)。既往研究使用了令人印象深刻的灌注注射技術,結合脫鈣,切片,清除和表面處理等方法,遺憾的是,最終未能對內(nèi)耳血管的認識達成共識,不同研究結果的得出取決于不同研究者能夠灌注血管分支的能力。


在本研究中,我們應用非侵入性X射線成像技術來追蹤和可視化在骨管通道中走行的主要耳蝸內(nèi)血管,包括靜脈引流體系。我們選用死后未行脫鈣處理的人類顳骨標本,采用高分辨率同步輻射相位對比成像(SR-PCI)結合3D透視技術;以及應用浸漬過的顳骨標本和內(nèi)耳鑄型標本進行顯微斷層掃描(μCT,9微米像素分辨率)。


數(shù)據(jù)被導入一個開放的軟件平臺,形成醫(yī)學圖像信息和3D可視化成像,同時可以虛擬切片。這就使得追蹤分散的血管骨管通道及其內(nèi)容物成為可能??梢酝ㄟ^動脈特征性的外觀從而將之與靜脈區(qū)別開來,并可以從已識別的血管中追蹤它們,例如前庭階(SV)的放射小動脈叢,內(nèi)耳靜脈主要通過沿耳蝸導水管和前庭導水管走向的獨立副管引流(圖1)。

▲圖1.基于Micro-CT及rendering volume的一例左側人耳顳骨鑄型標本:可以看到VA和CA(黃色)及其副管(藍色)(箭頭)。它們從內(nèi)耳引流出血液,在B和C中以更高的放大率顯示。*頸動脈; JB:頸靜脈球; RW:圓窗; SS:乙狀竇。


歷史:

Schwalbe(40)是第一個系統(tǒng)地描述人類耳蝸循環(huán)的人,其次是Eichler(41),Siebenmann和Nabeya,他們使用的是血管內(nèi)注射染料的研究方法。Nabeya研究了16個胎兒和8個成人顳骨的較大血管。他發(fā)現(xiàn)內(nèi)耳血供僅由一條終端動脈供給,他稱之為迷路動脈(LA)。LA主要來自小腦前下動脈,在內(nèi)聽道中(IAC)最常見有三個分支(圖2)),即(1)前庭前動脈(AVA); (2)前庭 - 耳蝸動脈(VCA); (3)耳蝸動脈(CA)。


但是,不同作者可能會對這些血管采用不同的命名。VCA分為向相反方向走行的耳蝸和前庭分支。前庭分支供血前庭和半規(guī)管,而耳蝸分支沿SV螺旋上行與CA吻合。多數(shù)情況下耳蝸分支主要供應耳蝸基底轉不超過1/2轉的血供,但少數(shù)時候也供應整個耳蝸。CA被認為是耳蝸的主要血管,少數(shù)時候也可以被VCA的耳蝸分支取代(41,42)。Siebenmann(5)將此定義為'tractus spiralis arteriosus(螺旋動脈束)'和Levin(34)描述為類血管球體(glomus-like bodies)。


對靜脈系統(tǒng)的引流也存在多種描述,目前也是沒有達成共識。靜脈通路分別沿耳蝸導水管和前庭導水管匯入耳蝸下靜脈和前庭導水管靜脈。一些作者描述成IAC中的靜脈,但其他人否認了這一點。

▲圖2. Nabeya對人類內(nèi)耳的主要血管解剖結構(42)。

這里使用迷路動脈分支和名稱如下:

1:耳蝸 - 前庭動脈(CVA)

a:前庭分支

b:耳蝸分支

2:前庭前動脈(AVA)

3:耳蝸動脈(CA或螺旋蝸軸動脈)



材料與方法:
顳骨收集

共分析了來自尸體解剖的113個隨機的人類顳骨。這些標本由烏普薩拉大學醫(yī)學史博物館慷慨提供。從該系列中獲得的研究成果先前已有發(fā)表(1. 2)。大約35塊顳骨被浸軟并且未被解剖。根據(jù)1974年Wilbrand等人描述的模塑技術,該收藏系列還包含324個由人耳迷路制成的塑料和硅膠鑄型。(1)。


顯微CT

將由人體顳骨制成的總共100例塑料腐蝕模型進行顯微斷層掃描和3D重建(圖1)Micro-CT(SkyScan 1176; Bruker,Belgium)掃描參數(shù):65kV源電壓,385μA電流,9μm像素尺寸,1mm Al濾光片,1s曝光時間,2幀平均,旋轉0.30°。掃描圖像是在360°的角度范圍內(nèi)獲得的,角度步長為0.3°。在得到的圖像中,圖像尺寸為4,000×2,672像素,像素尺寸為9μm。使用NRECON ver. 1.7.0.4 (Bruker) 軟件重建投影,軟件基于Feldkamp算法,體繪制技術用于呈現(xiàn)由顯微斷層掃描儀產(chǎn)生的3D離散采樣數(shù)據(jù)集的二維(2D)投影,并使用CTvox 3.0應用程序(Bruker)可視化。調(diào)整不透明度和灰度值以創(chuàng)建逼真的3D視圖,盡可能的接近實際骨骼。進行幾何測量,并使用3D切割程序獲得圖像(Slicer 4.6;www.slicer.org)。這個3D切割程序是一個開放的軟件平臺,可用于醫(yī)學圖像信息學,圖像處理和三維可視化(43)。使用顯微斷層掃描對顳骨表面解剖進行可視化處理。由于硬件和軟件的限制,在3D重建之前以4:1的比例調(diào)整圖像大小。在體繪制期過程中調(diào)整不透明度和灰度值。


該應用程序將重建的切片顯示為3D對象,并將掃描對象3D可視化成近似真實圖像。巖骨的虛擬切片能夠顯示骨的內(nèi)部區(qū)域。3D建模軟件配備了允許3D三維測量的工具。因此可以描述不同的解剖學變化。該技術還允許正交切片或切割技術。


SR-PCI

最近Elfarnawany(8))和Koch等( 44)介紹了SR-PCI技術的使用,在該研究中共使用16個新鮮冷凍然后固定的成人尸體顳骨。根據(jù)安大略省解剖學法案和西部大學研究中的尸體使用委員會規(guī)定,所有標本均獲得加拿大安大略省倫敦西部大學的身體遺傳計劃的許可。解凍后,使用圓柱形切割器從每個顳骨的中耳處取樣(直徑40mm,長度60mm)。將樣品在4F1G(3.7%甲醛和1%戊二醛的磷酸鹽緩沖液)浴中固定5天。將樣品沖洗兩次并使用乙醇系列(50%,60%,70%,80%,90%,95%和100%)脫水。沒有對樣品進行其他額外的處理(如染色,切片或脫鈣)。樣本固定避免了成像剖面和掃描之間兩個月時間差異標本降解的風險,將樣品轉移到運動防護容器中的成像設備中,避免了標本在運輸過程中遭到損壞。


PCI技術是同軸PCI,一種類似于傳統(tǒng)射線照相的設置。它由X射線源,樣品和沒有其他光學元件的探測器組成。探測器放置在離樣品一定距離處,這允許相移光束作用原始光束并產(chǎn)生可測量的條紋。與傳統(tǒng)的射線照相相比,條紋對應于樣本的表面和結構邊界(邊緣增強)。為了獲得SR-PCI圖像,使用位于加拿大SK的Saskatoon的Canadian Light Source Inc.的BMIT 05ID-2光束線掃描每個樣品。該裝置提供由超導擺動器源(45)產(chǎn)生的SR光束)。使用單色器過濾光束,在20-150keV的能量范圍內(nèi)產(chǎn)生ΔE/ E = 10-3的能量帶寬( 8)。


成像設置安裝在離光源55米的光束線長度處,由一個樣品臺和一個基于電荷耦合器件的探測器系統(tǒng)組成,它們都放置在隔振臺上。樣品和檢測器之間的距離為2米,光子能量為47keV。電動對準平臺用于對準樣品和檢測器以進行高分辨率斷層掃描。該探測器由AA-60光束監(jiān)視器與一個C9300-124照相機(浜松光子學,靜岡縣,日本)耦合而成,其具有12位的分辨率和的9×9微米的有效像素尺寸。成像視場設定為4,000×950像素,對應于36.0×8.6mm; 每個視圖獲得了超過180次輪換的3,000次投影。3D圖像體積具有9μm的各向同性體素尺寸。捕獲每個視圖的所有投影的采集時間約為30分鐘。雖然CT成像是基于吸收對比度的,但PCI可以與同步加速器成像相結合,以改善軟組織對比度,同時保持骨骼的準確可視化。


傳統(tǒng)的基于吸收對比度的CT取決于X射線的衰減,而在PCI中,由樣本引起的相移被轉換成可檢測到的在X射線強度方面的變化。PCI可以進行邊緣強化,通過強化圖像中不同結構的邊界之間的對比度來達到目的。而結果也證實SR PCI可以同時模擬骨骼和軟組織。



結果:

解剖學概述

使用顯微斷層CT掃描內(nèi)耳的鑄型并結合3D重建,可以顯示動脈骨管通道和沿著導水管走行的靜脈引流系統(tǒng)(圖1)。此外,可以在耳蝸底轉和中間轉之間的區(qū)域,去追蹤SV的放射狀小動脈尋找主要動脈分支。通過虛擬切割,modiolar區(qū)域能夠被暴露并進行更細節(jié)化的分析(圖3和4))。


對顳骨使用表面強化技術和去除內(nèi)骨的Micro-CT掃描重建可以沿著耳蝸螺旋更詳細地分析這些血管??梢酝ㄟ^追蹤放射狀小動脈回溯至主干來識別動脈。它們還具有典型的動脈迂回卷曲樣的結構。耳蝸基底轉處血管豐富區(qū)也包含靜脈,可以表征為“血管區(qū)域”。


▲圖3.(A)左人耳蝸的塑料腐蝕模型。可以觀察到耳蝸基底轉角的放射小動脈。在CI處電極插入的路徑在箭頭處以綠色顯示。(B)來自左人顳骨鑄型的micro-CT和3D rendering(內(nèi)側視圖)。顯示切割水平(中斷線)。可以看到耳蝸下靜脈通道(藍色),以及耳蝸導水管。靜脈從耳蝸排出血液并平行于耳蝸導水管。C:耳蝸; CI:人工耳蝸植入; IAC:內(nèi)通道。

▲圖4.Micro-CT和3Drendering,右側的人體顳骨內(nèi)迷路行表面增強。(A)可以看到向SV提供放射小動脈的動脈管(紅色)(羅馬數(shù)字代表耳蝸轉數(shù))。VCA分支到前庭和耳蝸分支,它們以相反的方向運行。(B)耳蝸分支螺旋上行并與第一耳蝸轉彎的上段的CA(藍色箭頭)吻合。不同顳骨的大小和解剖結構差異很大。(C和D)在CVA的耳蝸分支和CA之間顯示吻合。幾條支流走行至耳蝸螺旋軸,提供螺旋神經(jīng)節(jié)和螺旋板。


螺旋動脈束


在耳蝸底轉和中間轉之間可見融合的動脈網(wǎng)絡(圖5(A))。該系統(tǒng)早先被Siebenmann(5)和Nabeya(42)命名為螺旋動脈孔區(qū)。3D重建顯示,這個令人印象深刻的動脈系統(tǒng)由一束分支動脈組成,它們向耳蝸呈螺旋走向所有轉的SV發(fā)送放射狀小動脈。在這里,它的來源是VCA,它通過篩板底(圖5(B),圖6,7和8)的基底孔,同時,CA的一支下行螺旋分支也到達該區(qū)域。SR成像顯示在骨管開口處動脈周圍有軟組織環(huán)。VCA分為兩個相反方向的分支(圖7(A)))。前庭分支走行于球囊的表面(在此區(qū)域,其進一步分化一分支進入前庭上神經(jīng)管[SVNCs]和另一個到球囊的分支);


耳蝸分支,其沿著耳蝸軸螺旋上升并與CA的分支吻合(圖4))。在耳蝸基底轉偏上方,CA自底轉和中間轉之間穿出。耳蝸分支的大小差異很大。有時,耳蝸分支很小,耳蝸動脈系統(tǒng)的主要供應來自CA. 這種動脈供應的主要組織遵循Nabeya的描述(42)。也可以用SR技術并去除內(nèi)骨的方法去觀察動脈系統(tǒng)。耳蝸基底轉和中間轉之間的耳蝸軸空間的大小根據(jù)基底轉的盤繞角度而變化。動脈束沿著耳蝸螺旋到頂端。CA和動脈束骨管通道之間的關系可以通過以系列X射線切片為基礎的3D跟蹤系統(tǒng)運算程序來跟蹤。進一步追蹤動脈分支進入耳蝸軸和中階隔膜(inter-scalar septa),這使得追蹤CA通道到內(nèi)聽道底區(qū)域成為可能,也可以明確走行到Rosenthal管和螺旋板的分支。

▲圖5.人體左側耳蝸的SR-PCI圖像。(A)在第一和第二轉(下插圖)之間看到螺旋動脈叢。螺旋靜脈匯合成耳蝸下靜脈。(B)再現(xiàn)IAC(黃色)的軟組織和耳蝸下靜脈(藍色))??梢宰匪軻CA和CA入口。請注意:VCA穿過特殊結構的骨性管道。


▲圖6.人體右側耳蝸的SR-PCI圖像。VCA節(jié)段并在右上插圖中以更高的放大率顯示。進入蝸軸后,它分為幾個小動脈或神經(jīng)束。

▲圖7.(A)右側耳蝸的Micro-CT顯示VCA分為沿相反方向運行的前庭和耳蝸分支??蚣軈^(qū)域在插圖中放大。(B)使用紅色標記在IAC中追蹤VCA。SNC:球囊神經(jīng)管; UNC:橢圓囊神經(jīng)管。


▲圖8.在IAC水平上切割的人耳蝸的3D視圖。去除骨骼和表面增強揭示血管結構和神經(jīng)管道。在RW附近對耳蝸底轉進行水平切割??梢钥吹蕉亴芎投佅蚂o脈。追蹤放射性小動脈,并且可以追蹤到VCA的耳蝸分支的主干。VCA比平常小,這表明基底轉的主要動脈供應是通過CA. C:耳蝸。


AVA和橫嵴的孔

橫嵴(TC)的孔普遍存在并且尺寸不同(圖9和10)。追蹤其對應通道可以到球囊和橢圓囊,并且沿著壺腹前和側壺腹神經(jīng)管繼續(xù)有分支。該管道被認為是容納AVA動脈或它的一個分支,AVA動脈就是迷路動脈的第一個分支。但是,這目前無法得到明確證實。在IAC的外側壁(LW)中發(fā)現(xiàn)了幾個骨性通道開口,尤其是在單個神經(jīng)管(SiNC)的開口周圍。這些管道中的一些走向朝向后壺腹并接近后壺腹神經(jīng)(圖10(A,C),圖11(E))。

▲圖9.一例人類左側顳骨迷路鑄型, 使用Micro-CT掃描和結合表面強化和虛擬切割的3Drendering技術。該技術允許可視化迷路內(nèi)腔隙結構。下圖顯示的是切割至IAC水平一個人耳迷路3D視圖。去除骨骼可以良好顯示內(nèi)聽道底的神經(jīng)管開口,以及前庭(V)的內(nèi)側表面與總腳(CC),前壺腹(Ant amp)和后壺腹,與前庭水管(VA)和VA的靜脈。注意因耳蝸底轉膨出引起的面神經(jīng)管受壓(紅色箭頭)??梢钥吹蕉佅蚂o脈??梢钥吹絋C的孔(上部紅色圓圈)和VCA入口的區(qū)域(下部紅色圓圈)。


▲圖10。 使用Micro-CT掃描和結合表面強化和虛擬切割的3Drendering技術的一例人類左耳顳骨鑄型。(A)去除骨骼和表面強化后顯示血管結構和神經(jīng)管??梢钥吹蕉亴芎投佅蚂o脈。切割至IAC水平的迷路的3D視圖。(B)虛擬切割耳蝸近TC的孔(紅色圓圈)。這個通道似乎容納了一個供應橢圓囊和球囊的血管或動脈。在(D)中以更高的放大率示出了框架區(qū)域。(C):IAC的側向視圖,顯示TC的通道(紅色)。確定VA和容納VA靜脈的副管。CNC:耳蝸神經(jīng)管; CC:總腳; S:球囊; TC:橫向波峰; U:橢圓囊;


▲圖11. Micro-CT和3Drendering顯示耳蝸下靜脈的解剖變異。(A)虛擬切割后耳蝸基底轉和球囊的內(nèi)側視圖。注意動脈和靜脈之間位置非常貼近。ST:鼓階; SV:前庭階。(B)C和IAC的下方視圖。耳蝸軸靜脈(MVs)和前庭靜脈(VVs)合并并匯入耳蝸下靜脈。(C)耳蝸下靜脈在靠近耳蝸導水管開口和RW的ST的地壁上走行??梢钥吹饺菁{高頻神經(jīng)纖維的通道。(D)在C基底轉引流的靜脈。球囊神經(jīng)的入口染成綠色。(E)可以看到耳蝸下靜脈(藍色)與高頻神經(jīng)纖維(*)的通道之間的關系。


靜脈引流

前庭器官和耳蝸的靜脈引流已經(jīng)明確(圖1,圖3(B),圖5(A)上插圖,圖5(B),圖8,9和11)。耳蝸下靜脈沿耳蝸鼓階(ST)底部走行,接近耳蝸導水管開口和圓窗(RW)。數(shù)條引流分支靜脈在此融合,形成靜脈主干。靜脈主要有兩種表現(xiàn)形式,分類主要根據(jù)螺旋前后靜脈的發(fā)育程度(圖11))來劃分。有時,可以觀察到RW靜脈。螺旋后靜脈同時接收從鼓階外側壁數(shù)條支流。目前尚無法使用當前技術評估IAC中的靜脈引流。耳蝸靜脈系統(tǒng)同樣是在耳蝸基底轉接近動脈進入膜迷路的血管區(qū)域(我們的術語)匯合成主干血管。


討論:

烏普薩拉耳蝸標本收藏庫為外科醫(yī)生提供了獨特的機會來研究學習人體顳骨的三維解剖結構(7.9.46)。最近,在這本期刊中,我們使用SR成像技術,展現(xiàn)了耳蝸復雜的解剖結構“hook”,以及RW和基底膜,這對耳蝸手術醫(yī)生尤為重要(9)。


在這里,我們首次提出了,使用SR成像和顯微斷層掃描技術,進行人耳血管系統(tǒng)的3D重建。對于人內(nèi)耳復雜血管系統(tǒng)知識的了解在現(xiàn)代內(nèi)耳手術中是非常重要的。主要的動靜脈系統(tǒng)在未脫鈣的顳骨中已經(jīng)可以識別,但毛細血管區(qū)域的認知對我們而言仍是挑戰(zhàn)。骨形態(tài)的體繪制方法優(yōu)于顯微斷層掃描,但SR成像技術重現(xiàn)軟組織更佳。骨透視法有時在耳囊內(nèi)發(fā)現(xiàn)了幾個小管,偶爾會使迷路暴露模糊,但這可以通過虛擬切割來解決。在應用光學和電子顯微鏡觀察時,這些樣本也同樣很有價值(47.48)。


螺旋動脈束


動脈管道形成了令人印象深刻的分支動脈連通系統(tǒng),反映了廣泛的耳蝸血液供應,包括產(chǎn)生蝸內(nèi)電位的LW。多數(shù)情況下,供應耳蝸的血管是以一耳蝸分支起源于CVA,并上行與CA分支吻合。在任何某分支中發(fā)生阻塞的情況下,該連接結構可以確保不間斷的血供。


這是具有臨床意義的,因為如果缺乏這種吻合結構可能導致相應供血區(qū)域很容易受到損害。我們的研究也證實了Nabeya關于動脈走行路線的研究結果(42)。Nabeya在研究內(nèi)耳血供方面也做了突出的工作,其中包括不同種族之間的分析研究,他設法通過細致的血管注射和連續(xù)切片追蹤血管。他的部分工作是在美國芝加哥的George Schambaugh教授的實驗室完成的。Nabeya描述了人類耳蝸主要的兩種類型的動脈供應。


在I型中,CA起支配作用,而VCA的耳蝸分支很小,耳蝸血供主要來自CA. 在II型中,CA很小甚至消失,VCA的耳蝸分支起主導作用并有可能與CA有部分區(qū)域的吻合。這兩個系統(tǒng)都在本研究中得到驗證。雖然AVA和CA跟從各自的神經(jīng)到內(nèi)耳,VCA在耳蝸底轉下方的球囊神經(jīng)和耳蝸高頻神經(jīng)纖維區(qū)之間穿透篩板進入內(nèi)耳。血管穿過狹窄的骨管通行,這就有可能在各種條件下發(fā)生阻塞,例如顱內(nèi)壓增加。在VCA自內(nèi)聽道底穿出的骨孔處,有類似支架狀軟組織包繞VCA,這種結構可以保持管道開放狀態(tài)并確保循環(huán)無障礙地進入耳蝸。


圍繞著耳蝸螺旋軸的獨特動脈叢為耳蝸提供了豐富的含氧血液。Levin(34)和Malan( 49)曾描述了特征性動靜脈血管連接的血管卷繞結構。Schwalbe(40)也描述了類似血管球的結構,并推測它的功能可能是可以均勻地產(chǎn)生脈動壓力波。這種脈沖可能會對敏感的機械感受器和聽覺產(chǎn)生負面影響。


此外,Balogh和Koburg(50)描述了一種具有非常高的代謝轉換率的耳蝸軸的“蝸叢”,甚至高于螺旋神經(jīng)節(jié)。這種結構類似于脈絡叢,并延伸出類似蜘蛛網(wǎng)狀結締組織,被推測具有分泌功能。我們發(fā)現(xiàn)靜脈在匯入耳蝸下靜脈(ICV)之前往往距離動脈系統(tǒng)很貼近。


我們推測血管這種迂回卷繞的結構更有利于血液中氣體的交換和調(diào)節(jié)壓力的變化,從而在這個血管豐富的區(qū)域更好地調(diào)節(jié)耳蝸血流。據(jù)此,也說明了血管叢進一步研究的可能性。


前庭系統(tǒng)

前庭系統(tǒng)接收來自AVA和VCA的前庭分支的動脈支流。這表明,球囊,橢圓囊,前壺腹嵴和外壺腹嵴的感覺上皮的毛細血管區(qū)域可能具有雙重供應。應用現(xiàn)階段的技術比較難以評估AVA的起源。


我們最近確定了位于橫嵴上的一個孔(46)。Kozerska和Skrzat( 51)發(fā)現(xiàn)這種小孔僅存在于小兒顱骨中,有可能是轉送血管去前庭或者前庭上神經(jīng),不排除是AVA,同時他們也不能排除它有可能是神經(jīng)纖維。Schart-Moren等人( 46)使用micro-CT研究時也發(fā)現(xiàn)了這種橫嵴上的管道。當小孔位于橫嵴上方時,它的管道大部分走行至橢圓囊;而當它位于橫嵴下方時,它的管道則多通向球囊。


在我們的研究中,我們追蹤到:管道要么通向橢圓囊,要么通向球囊,或甚至同時通向橢圓囊和球囊,并往往沿著神經(jīng)管走行。在橢圓囊和球囊中,它有時在未進入神經(jīng)孔時就結束了,提示它容納的是血管。


通過SR技術分析,使用最大強度投影,偶爾可以顯示血管影像,這與Kozerska和Skrzat的發(fā)現(xiàn)是一致的(51),Kozerska and Skrzat 認為它可能是AVA的一個分支或就是AVA。早先的研究表明,選擇性阻塞AVA可能與突發(fā)性眩暈(52)或者是位置性眩暈有關。Belal( 53)發(fā)現(xiàn),手術造成AVA損傷后,橢圓囊斑和球囊斑會發(fā)生嚴重退化,同樣情況也發(fā)生在外側和上半規(guī)管壺的壺腹嵴,這個發(fā)現(xiàn)已得到Silverstein和Makimoto實驗的驗證( 54)。臨床表現(xiàn)似乎類似于前庭神經(jīng)炎。


靜脈系統(tǒng)

靜脈系統(tǒng)的最終引流伴行前庭導水管和耳蝸導水管,這個結構是非經(jīng)典的,因為并沒有同動脈系統(tǒng)伴行。關于IAC中的靜脈分支已有相關描述,但它們與迷路的聯(lián)系尚不清楚(28.30)。耳蝸靜脈血流匯入前后螺旋靜脈后排出。來自前庭,前庭前靜脈和前庭后靜脈與RW的靜脈匯合并注入ICV。半規(guī)管血流匯入前庭導水管靜脈,并走行穿過單獨的骨管通道,稱為VA的副管或前庭旁管(4)。


根據(jù)Perlman和Kimura(55),在動物實驗中,靜脈阻塞會導致耳蝸內(nèi)螺旋神經(jīng)節(jié)細胞在兩周內(nèi)減少。這表明耳蝸和前庭側之間的側支引流可能是有限的。這和目前的研究結果ICV在RW附近的ST底部表面上走行,具有臨床相關性。他們推斷,大的CI電極可以阻塞這種重要的靜脈,結果導致神經(jīng)變性。另一項3D分析也證實了這種RW的靜脈的存在,其可能會在耳蝸造口鉆孔時受到損傷。ICV也接納部分從中耳引流出的側支靜脈。有一支這樣的靜脈就自RW壁龕底板上的一個小“漏斗”樣結構穿入(56)。根據(jù)Watanabe等人的說法( 57),這些血管可能在急性內(nèi)耳靜脈淤滯后充當側支靜脈。


最后,雖然我們關于內(nèi)耳的研究最初被認為是學術性的,但它最近被轉化為具有更多臨床相關查詢的行動。最近的研究,例如保存殘余聽力的CI手術以及IAC的結構保存和干預,均提供了對人體內(nèi)耳血管供應的補充認識。


正如早期的研究者所強調(diào)的那樣,具有3D重建功能的顯微斷層掃描結合SR成像證實了復雜血管解剖結構的廣泛解剖變異。偶爾要求分離動脈和靜脈,可以通過使用3D渲染和切割以及從已識別的血管追溯來實現(xiàn)。這些包含體繪制方法的新技術能夠提高我們對人類迷路復雜血管系統(tǒng)結構的認識,同樣也說明了與不同內(nèi)耳功能紊亂的聯(lián)系。


結論:

人類內(nèi)耳因為周圍硬骨環(huán)繞,所以歷來研究難度都非常高。然而,在這項研究中,首次使用具有3D重建功能的顯微斷層掃描和SR-PCI技術來研究未脫鈣的人顳骨標本中的主要血管支流,顯示了內(nèi)耳沿動脈叢的廣泛動脈供應。這些結果可能有助于學習者們更好地了解血管病變及其如何影響內(nèi)耳功能,這些發(fā)現(xiàn)具有重要的外科意義。

作者信息

梅雪霜

Xueshuang Mei是北京大學深圳醫(yī)院耳鼻喉科醫(yī)生。


Francesca Atturo

Francesca Atturo是意大利羅馬La Sapienza大學耳鼻喉科醫(yī)生。


卡琳 Wadin

Karin Wadin是瑞典烏普薩拉大學醫(yī)院放射科副教授。


Sune Larsson

Sune Larson是瑞典烏普薩拉大學醫(yī)院骨科教授。


Sumit Agrawal

Sumit Agrawal是加拿大倫敦西部大學耳鼻喉科助理教授。


Hanif M. Ladak

Hanif M. Ladak是加拿大倫敦西部大學耳鼻喉科和醫(yī)學生物物理系研究工程師。


李浩(音譯)

Hao Li是瑞典烏普薩拉大學醫(yī)院耳鼻喉科高級研究員。


Helge Rask-Andersen

Helge Rask-Andersen是瑞典烏普薩拉大學醫(yī)院耳鼻喉科教授。


有關期刊介紹

期刊信息


Upsala醫(yī)學科學雜志是為Upsala醫(yī)學會出版的,它自1865年出版以來,是瑞典最古老的醫(yī)學期刊之一。


該期刊在醫(yī)學領域發(fā)表臨床和實驗原創(chuàng)作品,該期刊雖然側重于地區(qū)性問題,但始終歡迎瑞典以外的國家提供的文章。


印刷版ISSN:0300-9734 在線版ISSN:2000-1967

每年4期 屬于開放獲取期刊(OA)

2017年影響因子:1.971 

排名:59/154(醫(yī)學,一般和內(nèi)部)

2017年5年影響因子:2.355 

期刊引用報告?ClarivateAnalytics,2018年

被收錄的數(shù)據(jù)庫包括:

Biological Abstracts 

BIOSIS Previews (Clarivate Analytics) 

Chemical Abstracts 

Current Advances in Biochemical Sciences 

Current Awareness in Biological Sciences (CABS) 

Directory of Open Access Journals (DOAJ) 

Index Medicus (NLM) 

Life Sciences Collection 

Medline (NLM) Nutrition Research Newsletter 

Open Access Journals Integrated Service System Project (GoOA) 

Periodicals Scanned and Abstracted 

Pubmed (NLM) 

PubMed Central (NLM) 

Reference Update 

Research Alert 

Science Citation Index Expanded (Clarivate Analytics) 

Scopus (Elsevier) 



原文鏈接地址:

https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/03009734.2018.1492654?needAccess=true



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