齊 帥,吉 瑤,高 巖，張春陽，董艷芳

(1.包頭醫(yī)學院研究生學院，內(nèi)蒙古 包頭 014040 ；2.包頭醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科)

本課題選取2018年9月到2019年9月在包頭醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院進行頭顱CT檢查的正常兒童影像學資料，在CT三維重建下測量顱腔體積、顱骨骨體積、頭皮體積，建立正常兒童相關(guān)組織的數(shù)據(jù)曲線，探究其生長發(fā)育及規(guī)律特點，以期為早期診斷兒童顱腦病變、兒童顱骨修補手術(shù)時機提供理論基礎。

1 對象與方法

1.1一般資料 本組共954例正常兒童影像學數(shù)據(jù)，其中男500例，女454例，年齡0～18歲，平均9.25歲。本組中正常兒童指排除了影響研究指標的疾病和有關(guān)因素的0～18歲人群。篩選標準： CT掃描需從枕骨大孔到顱頂頭皮掃描完全，頭顱檢查顱骨結(jié)構(gòu)無異常, 腦實質(zhì)無異常,各結(jié)構(gòu)顯示清楚,中線無移位,未見占位及異常密度影表現(xiàn)的正常CT圖像，并經(jīng)過高級別影像科及神經(jīng)外科醫(yī)師雙重審核后才能納入研究。

1.2分組 (1)年齡分組(按出生后每周年計，共分19個組)：①0y組[新生兒組(≤28 d)，55例，其中男28例，女27例]。②1y組(≤1歲，54例，其中男30例，女24例)。③2y組(≤2歲，64例，其中男31例，女33例)。④3y組(≤3歲，48例，其中男25例，女23例)。⑤4y組(≤4歲，51例，其中男29例，女22例)。⑥5y組(≤5歲，53例，其中男31例，女22例)。⑦6y組(≤6歲，46例，其中男28例，女18例)。⑧7y組(≤7歲，45例，其中男30例，女15例)。⑨8y組(≤8歲，61例，其中男17例，女32例)。⑩9y組(≤9歲，45例，其中男22例，女23例)。10y組(≤10歲，47例，其中男29例，女18例)。11y組(≤11歲，52例，其中男26例，女26例)。12y組(≤12歲，49例，其中男26例，女23例)。13y組(≤14歲，46例，其中男25例，女21例)。14y組(≤15歲，48例，其中男20例，女28例)。15y組(≤15歲，61例，其中男25例，女25例)。16y組(≤16歲，61例，其中男24例，女23例)。17y組(≤17歲，52例，其中男23例，女29例)。18y組(≤18歲，53例，其中男31例，女22例)。共計19個組。(2)性別分組：男性500例，女性454例。

1.3方法 (1)采用PHILIPS公司生產(chǎn)的64排多層螺旋CT，患者取仰臥位，平臥于掃描床，雙臂置于體旁，頭置于頭枕內(nèi)，以枕骨大孔為基線，由下至上行橫斷面掃描。(2)掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流400～580 mA，層厚(SW)5 mm ，視野(FOV)250.0 mm，ST 5.65 Sec，Length 140.0 mm。(3)容積測量：①原始影像學數(shù)據(jù)處理：將篩選為正常兒童頭顱CT原始數(shù)據(jù)，上傳至PACS系統(tǒng)，使用Philips自帶的三維重建系統(tǒng)，將圖像數(shù)據(jù)重建為0.625 mm的三維立體圖像。②圖像矯正及切割：連接雙側(cè)眶上孔及外耳道上緣為分割面，將頭顱分為腦顱和面顱兩部分， 面顱部分進行切割去除，腦顱部分進行本實驗相關(guān)測量。(圖1、圖2、圖3)。③顱腦各組織區(qū)域的測量：正常人體組織結(jié)構(gòu)不同，對X線的衰減各異，形成不同的CT值，腦(25～45 Hu)、灰質(zhì)(35～60 Hu)、白質(zhì)(25～35 Hu)、基底節(jié)(35～45 Hu)、腦室(0～12 Hu)、頭皮等各組織CT值相近，在Philips默認容積測量軟件中無差別，而顱骨的CT值為1 000 Hu，重建后的腦顱骨通過骨體積測量軟件可直接獲得相關(guān)體積(圖4)。通過“自帶渲染技術(shù)”將除骨組織以外的顱腔內(nèi)組織和頭皮進行渲染，將渲染后的組織進行三維重建，獲得頭皮體積及顱腔體積總和。由于去骨處理，原有的顱骨位置缺如，顱腔內(nèi)容物和頭皮因去掉了中間的顱骨而界限分明(圖5)，再通過工作站手動切割技術(shù)將頭皮進行切割去掉處理后計算得出顱腔體積(圖6)；頭皮體積由上述測量頭皮體積及顱腔體積總和減去顱腔體積獲得。

圖1、2、3 顱腦的圖像矯正與切割

圖4 測量區(qū)域顱骨骨體積測量

圖5 “去骨”處理后測量區(qū)域頭皮及顱腔總體積測量

圖6 頭皮切割處理后顱腔體積的測量

2 結(jié)果

2.1顱腦不同組織生長趨勢基期標準化后對比：包頭市0-18歲正常兒童不同年齡段顱腦優(yōu)勢生長組織不同，各組織區(qū)域生長發(fā)育隨年齡變化各有特點。(見圖7)

圖7 基期標準化后顱腦不同組織區(qū)域隨年齡的生長趨勢對比圖

2.2測量區(qū)域顱腔體積生長發(fā)育特點 測量區(qū)域顱腔體積在0-3歲增長較快，尤以0-1歲顯著，1歲時達成人70%以上，3歲時達成人的85%以上，后期生長速度逐漸放緩。14歲以前每一年較上一年相比，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。14歲以后每一年與上一年相比，差異沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。14歲時達成人的99 %以上。每個年齡段測量區(qū)域顱腔體積有明顯的性別差異，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。(見表1，圖8)

表1 測量區(qū)域顱腔體積均值及其占成人的百分比

圖8 測量區(qū)域顱腔體積增長曲線圖及95 %置信區(qū)間

2.3測量區(qū)域頭皮體積生長發(fā)育特點 0-3歲時測量區(qū)域頭皮體積快速增長，3歲以后以較為恒定的速度生長至18歲。相同性別正常兒童測量區(qū)域頭皮體積較上一年相比有差異，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。相同年齡段男性頭皮體積大于女性頭皮體積，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。(見表2，圖9)

表2 測量區(qū)域頭皮體積均值及其占成人的百分比

圖9 測量區(qū)域頭皮體積增長曲線圖及95 %置信區(qū)間

2.4測量區(qū)域顱骨骨體積生長發(fā)育特點 測量區(qū)域顱骨骨體積在0-3歲快速增長，后期增長變緩，11-14歲時測量區(qū)域顱骨骨體積再次出現(xiàn)較為快速的增長期，后緩慢勻速生長至18歲。不同年齡段較上一年有差異，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。相同年齡段男性測量區(qū)域顱骨骨體積較女性相比有差異，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。(見表3，圖10)

表3 測量區(qū)域顱骨骨體積均值及其占成人的百分比

圖10 測量區(qū)域顱骨骨體積增長曲線圖及95 %置信區(qū)間

3 討論

人類的頭顱是多層復合系統(tǒng)，以眶上緣和外耳門上緣連線，將頭顱分為腦顱和面顱兩部分[1]，本研究只針對其中腦顱部分作為研究對象。腦顱是由顱腔內(nèi)容物、顱骨、頭皮組成的連續(xù)性區(qū)域。顱腔內(nèi)容物中最重要組織就是腦組織，腦是心理、意識的物質(zhì)本體，參與人一生的全部生命活動[2]。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)最高級的部分，其生長發(fā)育方式及損傷后的功能修復一直以來都是神經(jīng)學科的研究熱點。腦顱骨又稱為神經(jīng)顱骨，是骨骼系統(tǒng)的復雜組成部分，為不規(guī)則扁骨，由成對的頂骨、顳骨，不成對的額骨、枕骨、蝶骨、篩骨組成，通過冠狀縫、矢狀縫、人字縫相連圍成顱腔容納腦組織。頭皮為最為外層的組織，前至眉弓，后至項上線，外至顳上線，包括皮膚、皮下組織、帽狀腱膜、腱膜下層、筋膜、顳肌、骨膜。頭皮最重要的功能就是與腦顱骨協(xié)同保護腦組織免受外力損傷。

早期關(guān)于頭顱研究主要集中在幾何形狀和整體尺寸上，大多局限于基于尸體解剖學的介質(zhì)填充法，如王海杰，丁氏海，愈東郁[6-8]等分別通過在顱骨中填充細沙，小米，水來測量顱腔容積；也有學者通過測量大量志愿者頭顱的長度(眉心至枕后粗隆的直線距離)，寬度(雙側(cè)外耳道的直線距離)，高度(外耳道至顱骨頂點距離)或頭圍(雙側(cè)眉弓繞枕后粗隆一周的距離)來反應特定人群顱腦生長發(fā)育情況[9-12]。 隨著X線、超聲、CT、MRI影像設備的普及，醫(yī)院每天產(chǎn)生大量的影像數(shù)據(jù)，數(shù)字醫(yī)學使得顱腦各組織大數(shù)據(jù)的活體測量成為可能[13-15]。

本課題通過對于包頭醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院2018年9月到2019年9月行頭顱平掃的954例0-18歲正常兒童的顱腔內(nèi)外不同區(qū)域通過CT三維重建下的體積再現(xiàn)技術(shù)進行了相關(guān)體積測量，獲得了包頭市0-18歲兒童顱腦不同組織數(shù)據(jù)的資料。對于測量結(jié)果進行統(tǒng)計學分析發(fā)現(xiàn)，0-18歲兒童顱腦不同組織區(qū)域，在各個年齡階段并不是同步增長，由于各組數(shù)據(jù)相差懸殊，我們對數(shù)據(jù)進行了基期標準化處理，使得顱腦不同組織區(qū)域生長發(fā)育趨勢的對比更加鮮明。 0-3歲隨著腦體積的迅速增長，測量區(qū)域顱腔體積、顱骨骨體積、頭皮體積都迅速增長，尤以顱腔體積增長最為迅速，3歲時測量區(qū)域顱腔體積可達成人的85%以上。后各測量區(qū)域生長發(fā)育速度均減慢，顱腔體積和顱骨骨體積生長速度減慢明顯。8歲以前顱腦生長發(fā)育仍以顱腔體積的增長為主，8歲時測量區(qū)域顱腔體積已達成人的95%以上。8歲以后頭皮體積的增長超過顱腔體積，成為頭顱生長發(fā)育的優(yōu)勢組織區(qū)域。

綜合看來，我們與Sharma[19]等人的研究從不同方面得出了相似結(jié)論。本研究中還發(fā)現(xiàn)0-14歲兒童顱骨骨體積變化和顱腔體積變化趨勢幾乎相同。Loder[16]、Ross[17]、Adeloye[18]等研究表明顱骨全層厚度隨年齡增長而增加，意味著不同于頭皮的生長發(fā)育特點，顱骨厚度及其容積生長是同時進行的。其中11-14歲期間測量區(qū)域的顱腔體積、顱骨骨體積增長趨勢出現(xiàn)一個小的增量，考慮這年齡段區(qū)間兒童處于青春期，推測增量可能是由于兒童期進入青春期，激素水平變化使得兒童骨骼系統(tǒng)處于一個較快速的生長階段。14-18歲測量區(qū)域顱腔體積幾乎不再變化；顱骨骨體積以緩慢的速度增長，主要表現(xiàn)為顱骨厚度的增長。

顱骨損傷后腦組織失去顱骨的支撐及保護極易受到二次傷害，缺損區(qū)域的局部腦組織血流速度減慢、壓力降低，大面積缺損的情況下，會引起腦組織缺血繼而缺氧、導致局部腦細胞代謝障礙、引發(fā)功能性紊亂，從而產(chǎn)生嚴重的頭暈、頭痛、記憶力減退、局灶性神經(jīng)功能缺損、精神改變甚至癲癇發(fā)作等一系列并發(fā)癥[20]。未成年人無論是在身體還是心理都出于生長發(fā)育關(guān)鍵時期，顱骨損傷導致的外貌改變還會導致患者產(chǎn)生自卑、消極、焦慮、抑郁等不良情緒反應，嚴重影響患者的生活質(zhì)量[21]，因此這就需要完善正常兒童顱腦數(shù)據(jù)，測量區(qū)域顱腔體積、顱骨骨體積、頭皮體積95 %的置信區(qū)間用于參考評估頭顱生長發(fā)育情況。對于探究未成年人顱腦生長發(fā)育規(guī)律、預測顱腦的畸形發(fā)育以及顱腦損傷的診療方案都具有參考意義。

流行病學研究顯示，創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)是兒童致死和致殘的主要原因[3]。受到外力損傷時顱骨和頭皮對于腦的保護至關(guān)重要，頭部碰撞研究調(diào)查了腦產(chǎn)生損傷的閾值，表明顱骨厚度和頭皮厚度與腦損傷風險密切相關(guān)[4]。腦的生長發(fā)育是個極為復雜的動態(tài)過程，從胚胎到出生再到功能的高度完備，腦的發(fā)育可以說是量變到質(zhì)變的飛躍[5]，然而腦的質(zhì)地脆弱，損傷后神經(jīng)功能難以恢復。顱骨和頭皮的測量研究，可以更細致的探究人類顱腦生長發(fā)育方式、預測顱腦異常生長，為早期診斷未成年人各種顱腦病變、選擇最佳的顱骨修補術(shù)時機提供參考。

在本研究中我們發(fā)現(xiàn)，0-3歲測量區(qū)域各組織均迅速增長，顱腔體積每一年較上一年分別增加了22%、14%、3%，其中0-1歲顱腦極為迅速的生長，此時修補未知風險很大，不建議行修補術(shù)。2-3歲雖然顱腦處于生長期但是增長比例逐年降低，生長速度明顯放緩，致畸風險較0-1歲時降低，對于缺損造成臨床癥狀明顯的患者可行修補術(shù)。3歲以后顱腦發(fā)育進一步放緩，致畸風險進一步降低，筆者認為滿3歲后行顱骨修補的利就大于弊了。0-8歲顱腔體積的增長在顱腦生長發(fā)育中的優(yōu)勢更為明顯，8歲時顱腔體積已達成人的95%以上，8歲以后頭皮取代了顱腔內(nèi)容物成為顱腦發(fā)育的優(yōu)勢組織，這表明8歲以前腦組織發(fā)育較為快速，而8歲以后腦組織發(fā)育相對放緩，相比之下頭皮厚度和顱骨厚度的增長更為明顯，所以，顱骨修補手術(shù)致畸及造成神經(jīng)功能損傷的風險極低。

總之，結(jié)合兒童顱腦生長發(fā)育規(guī)律及特點、心理狀況及二次損傷風險評估，兒童顱骨損傷修復在滿3歲后可盡早實施，滿8歲后應常規(guī)早期實施。但由于本課題設計實施的局限性，臨床工作中還需根據(jù)實際情況具體分析。