断层解剖学绪论Introduction to Sectional Anatomy

刘树伟刘树伟

山东大学医学院山东大学医学院

断层解剖学的定义断层解剖学的定义

断层解剖学（断层解剖学（sectional anatomy)sectional anatomy)

是用断层方法研究人体正常形态结构是用断层方法研究人体正常形态结构

及其基本功能的科学，其基本任务是及其基本功能的科学，其基本任务是

探索各种结构在连续断层内的形态探索各种结构在连续断层内的形态﹑﹑

位置和毗邻等的变化规律，为临床学位置和毗邻等的变化规律，为临床学

科提供形态学依据。科提供形态学依据。

断层解剖学的特点断层解剖学的特点

与系统解剖学和局部解剖学相与系统解剖学和局部解剖学相

比，断层解剖学有以下特点：比，断层解剖学有以下特点：

1. 1. 能保持结构于原位；能保持结构于原位；

2. 2. 可由断层重塑整体；可由断层重塑整体；

3. 3. 与临床结合密切。与临床结合密切。

断层解剖学的研究范围断层解剖学的研究范围

解剖断层解剖断层

影像断层：超声，影像断层：超声，CT, MRI, CT, MRI, SPECT, PETSPECT, PET图像图像

断层解剖学的历史与现状断层解剖学的历史与现状

第一阶段第一阶段 1616--1818世纪世纪

1616世纪初，意大利画家世纪初，意大利画家 dada Vinci Vinci

（（达达··芬奇）绘制了男、女躯干部的正芬奇）绘制了男、女躯干部的正

中矢状断面图。这是有关断层解剖学中矢状断面图。这是有关断层解剖学

的最早记载。的最早记载。A.VesaliusA.Vesalius 研究了脑研究了脑

的横断层解剖。的横断层解剖。

断层解剖学的历史与现状断层解剖学的历史与现状

1717世纪，数位学者作了脑、眼和生世纪，数位学者作了脑、眼和生

殖器的断面。殖器的断面。

1818世纪，世纪，CamperCamper镌印了盆部的纵断镌印了盆部的纵断

面图，面图，ScarpaScarpa则用盆部的断面来表则用盆部的断面来表

达取石手术途径。达取石手术途径。

1616～～1818世纪，阻碍断层解剖发展的世纪，阻碍断层解剖发展的

重要因素是缺乏使尸体变硬的方法。重要因素是缺乏使尸体变硬的方法。

第二阶段第二阶段 1919世纪世纪--2020世纪世纪6060年年

代，代，是断层解剖学发展的重要时期是断层解剖学发展的重要时期

第一、完善了断层解剖方法：第一、完善了断层解剖方法：

RiemerRiemer（（18181818））率先使用冰冻法制率先使用冰冻法制

备断层标本。备断层标本。GerotaGerota（（18951895））用用5%5%

福尔马林灌注尸体再冰冻切片，从福尔马林灌注尸体再冰冻切片，从

而完善了断层解剖方法。而完善了断层解剖方法。

第二、出版了许多具有重要意义的第二、出版了许多具有重要意义的

图谱：图谱：

1.18521.1852～～18591859年，俄国的年，俄国的

PirogoffPirogoff以天然冰冻法制备断层标以天然冰冻法制备断层标

本，出版了具有里程碑意义的人体本，出版了具有里程碑意义的人体

断层解剖学巨著，包括一卷八开本断层解剖学巨著，包括一卷八开本

的描述资料（共的描述资料（共796796页）和四卷含有页）和四卷含有

213213幅断面图的特大对折本。幅断面图的特大对折本。

2.18722.1872年，德国的年，德国的BrauneBraune出版了含出版了含有人体三种基本断面的断层解剖学图有人体三种基本断面的断层解剖学图谱，再版两次，并被译成英文，流传较谱，再版两次，并被译成英文，流传较广。广。

3.18853.1885年，美国的年，美国的DaltonDalton出版了脑出版了脑的横、矢、冠状断层解剖学图谱，共三的横、矢、冠状断层解剖学图谱，共三本。本。

4.19114.1911年，美国的年，美国的EycleshymerEycleshymer 和和SchoemakerSchoemaker经九年的努力，从经九年的努力，从5050具尸体具尸体中选材，中选材， 出版了一部绘制精美的人体全出版了一部绘制精美的人体全身横断层解剖学图谱。身横断层解剖学图谱。

第三阶段第三阶段 2020世纪世纪7070年代以来，断年代以来，断

层解剖学的大发展时期层解剖学的大发展时期

由于超声、由于超声、CTCT、、MRIMRI等断层影像等断层影像

技术的临床应用，开辟了断层解剖技术的临床应用，开辟了断层解剖

学研究的新纪元，并逐步形成了断学研究的新纪元，并逐步形成了断

层影像解剖学的全新体系。层影像解剖学的全新体系。

断层解剖学的研究方法断层解剖学的研究方法

冰冻切片技术冰冻切片技术

塑化切片技术塑化切片技术

火棉胶切片技术火棉胶切片技术

激光共聚焦技术激光共聚焦技术

计算机图像三维重建计算机图像三维重建

断层影像技术：超声，光学成像，断层影像技术：超声，光学成像，CT, MRI, SPECT, PETCT, MRI, SPECT, PET等等

影像融合影像融合技术技术（（image fusionimage fusion））

断层解剖学发展展望断层解剖学发展展望

20002000年，韩国完成了男性韩国年，韩国完成了男性韩国

可视人的预实验工作，层厚为可视人的预实验工作，层厚为0.2mm,0.2mm,为世界上第二个实施这一工程的国家。为世界上第二个实施这一工程的国家。20022002年年,,第一、三军医大学和山东大第一、三军医大学和山东大学相继完成了男、女数字化可视人体学相继完成了男、女数字化可视人体的数据采集工作，层厚在的数据采集工作，层厚在1.0mm1.0mm、、0.5mm0.5mm、、0.2mm0.2mm和和0.1mm0.1mm不等，三维建不等，三维建模工作已部分完成。模工作已部分完成。

近几年来，近几年来，SPECTSPECT和和PETPET不断普不断普及，功能磁共振成像（及，功能磁共振成像（functional functional MRI, MRI, fMRIfMRI）、）、活体磁共振波谱（活体磁共振波谱（in in vivo magnetic resonance vivo magnetic resonance spectroscopy, in vivo MRSspectroscopy, in vivo MRS））和光和光学相干断层成像（学相干断层成像（optical optical coherence tomography, OCTcoherence tomography, OCT））等技等技术日益完善，以及基因组学、蛋白术日益完善，以及基因组学、蛋白质组学的出现，使功能影像学和分质组学的出现，使功能影像学和分子影像学迅速崛起。子影像学迅速崛起。

上述上述崭新的技术推动着断层影像崭新的技术推动着断层影像

解剖学正从横断层向多维断层、从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、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、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猛发向结合功能和代谢等方向迅猛发

展，出现了以展，出现了以数字化数字化、、功能化功能化和和分分子化子化为特征的第三次巨大发展时期。为特征的第三次巨大发展时期。

一、数字化一、数字化

数字化虚拟人（数字化虚拟人（digitized digitized

virtual humanvirtual human））是在断层解剖学基础是在断层解剖学基础

上发展起来的生命科学和信息技术相上发展起来的生命科学和信息技术相

结合的交叉学科结合的交叉学科,,是当今世界研究的热是当今世界研究的热

点和前沿问题。点和前沿问题。

最近最近，，美国科学家联盟（美国科学家联盟（FASFAS））

提出了数字人（提出了数字人（the digital humanthe digital human））计划，其目标是实现人体从分子到计划，其目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官系统和整体的精细胞、组织、器官系统和整体的精确模拟，被认为是有史以来最雄心确模拟，被认为是有史以来最雄心勃勃的研究计划。勃勃的研究计划。

我国数字化虚拟人数据采集工作我国数字化虚拟人数据采集工作

虽已取得一定进展，但在形态仿真虽已取得一定进展，但在形态仿真方面刚刚起步，在物理模拟和功能方面刚刚起步，在物理模拟和功能虚拟等方面正在酝酿之中，器官、虚拟等方面正在酝酿之中，器官、组织、细胞及分子的数字化和虚拟组织、细胞及分子的数字化和虚拟化有待实施。鉴于数字化虚拟人研化有待实施。鉴于数字化虚拟人研究有着重大的科学意义和社会经济究有着重大的科学意义和社会经济价值，因此有大量的研究和开发工价值，因此有大量的研究和开发工作值得开展。作值得开展。

二、功能化二、功能化

功能影像技术包括功能影像技术包括CTCT与与MRIMRI弥散成弥散成

像及灌注成像、像及灌注成像、fMRIfMRI、、MRSIMRSI、、OCTOCT、、

SPECTSPECT和和PETPET等，能直视活体脑的解剖等，能直视活体脑的解剖

和功能变化，从而使人类进入了绘制和功能变化，从而使人类进入了绘制

思维图像的时代。思维图像的时代。

功能影像技术的优势功能影像技术的优势

可准确、直观、无创地观察到脑功能活动可准确、直观、无创地观察到脑功能活动的部位和范围，常用于定位脑各功能区和的部位和范围，常用于定位脑各功能区和药物作用机制研究药物作用机制研究

使活体神经受体研究成为可能使活体神经受体研究成为可能

可在同一个体进行多次、重复实验，从而可在同一个体进行多次、重复实验，从而探讨脑功能的时间或年龄变化探讨脑功能的时间或年龄变化

可早期、准确地定位脑功能性病灶的部位可早期、准确地定位脑功能性病灶的部位和占位性病变对脑功能的影响程度和占位性病变对脑功能的影响程度

三、分子化三、分子化

分子影像学（分子影像学（molecular imagingmolecular imaging））是是在基因组学、蛋白质组学和高分辨力在基因组学、蛋白质组学和高分辨力影像技术的基础上发展起来的一门新影像技术的基础上发展起来的一门新兴学科，其突出的特点是能用影像学兴学科，其突出的特点是能用影像学手段非侵入性、特异性和可视化地对手段非侵入性、特异性和可视化地对活体内参与生理和病理过程的分子进活体内参与生理和病理过程的分子进行定性或定量地观察。行定性或定量地观察。

于活体进行特异性分子成像，一于活体进行特异性分子成像，一

般应具备分子探针、信号放大策略般应具备分子探针、信号放大策略和高灵敏度影像技术三个基本要和高灵敏度影像技术三个基本要素，其中的每一个要素均有大量的素，其中的每一个要素均有大量的前沿科学问题有待解决。前沿科学问题有待解决。

分子探针：应具有合理的药效学、高度分子探针：应具有合理的药效学、高度的亲和力和能通过各种生物传递屏障三的亲和力和能通过各种生物传递屏障三种特性种特性

信号放大策略：信号放大策略：为方便目前在蛋白质水为方便目前在蛋白质水平的分子成像，一些化学或生物学的信平的分子成像，一些化学或生物学的信号放大策略已被发展，包括改善靶浓度、号放大策略已被发展，包括改善靶浓度、独特的细胞功能和与靶结合后探针改变独特的细胞功能和与靶结合后探针改变其物理特性的能力等其物理特性的能力等

高灵敏度影像技术：高灵敏度影像技术：SPECTSPECT、、PETPET、、MRIMRI、、MRSMRS和和OCTOCT等等

分子影像学的应用分子影像学的应用

在基因治疗中及时检测目的基因的转化在基因治疗中及时检测目的基因的转化或转染及表达情况或转染及表达情况

可无创伤性对疾病进行早期诊断、连续可无创伤性对疾病进行早期诊断、连续性疗效观察和预后评估性疗效观察和预后评估

可研究活体的连续的病理生理和药理过可研究活体的连续的病理生理和药理过程程

可分析药物的有效成分可分析药物的有效成分

可显示肿瘤血管发生和细胞凋亡可显示肿瘤血管发生和细胞凋亡

由于分子影像学在医药学和生物学等由于分子影像学在医药学和生物学等领域有着重大应用前景，因此，近几年领域有着重大应用前景，因此，近几年来，世界各国对分子影像学均给予高度来，世界各国对分子影像学均给予高度关注，如美国国立卫生研究院（关注，如美国国立卫生研究院（NIHNIH））宣宣布了一系列相关研究计划并提供实施经布了一系列相关研究计划并提供实施经费。费。20022002年年88月在月在BostonBoston成立了美国分子成立了美国分子影像学学会，并举行了第一次年会，围影像学学会，并举行了第一次年会，围绕肿瘤的研究，准备建立几个分子影像绕肿瘤的研究，准备建立几个分子影像中心，并提出了若干小动物成像计划。中心，并提出了若干小动物成像计划。

在具体内容上，将开展以下六个方在具体内容上，将开展以下六个方

面的研究面的研究：：

影像解剖学研究影像解剖学研究

显微断层解剖学研究显微断层解剖学研究

数字人体研究数字人体研究

实验影像学研究实验影像学研究

发育断层解剖学研究发育断层解剖学研究

影像遗传学研究影像遗传学研究

总之，断层解剖学应需要而生，总之，断层解剖学应需要而生，

在应用中发展，不断提出的临床需要在应用中发展，不断提出的临床需要

是其学科发展的根本动力。随着分子是其学科发展的根本动力。随着分子

生物学、分子影像学、功能影像学以生物学、分子影像学、功能影像学以

及人体信息数字化和虚拟化技术的研及人体信息数字化和虚拟化技术的研

究和发展，断层解剖学已迎来了一个究和发展，断层解剖学已迎来了一个

快速发展的新时代，将大有可为。快速发展的新时代，将大有可为。