2.1  儿童大脑基底核团的二维解剖显示  在数字化可视人体数据集以及用该数据集重采样获得的横断面图像中，三四岁儿童基底核团各断面图像清晰，结构显示良好。通过对其基底核团从横断面连续图像进行采集获取，对大脑基底核团在大脑深部的相对位置、立体形状及空间结构得到了更深刻认识。

2.2  建立了基底核团的三维可视化模型  获得标本儿童基底核团在横断面图像数据信息，进而通过重建可获得其三维模型，边界清晰，表面光滑，与真实结构一致，见图6。重建结构不仅仅显示儿童基底核团，亦可在电脑中立体动态显示。所得的三维重建结构可行任意角度、不同速度旋转，并可行相应的缩放及透明化处理，因此重建结构图像表现的更加真实、逼真。

2.3  基底核团的体积、前后径、上下径及左右径  测量基底核团体积、经线相关参数，侧别间差异无显著性意义(均P > 0.05)。

2.3.1  尾状核测量结果  见表1。

2.3.2  壳核测量结果  见表2。

2.3.3  苍白球测量结果  见表3。

2.3.4  豆状核测量结果  见表4。

临床上治疗功能性、神经性疾病常采用脑立体定向手术进行“脑毁损”或“脑移植”的方法，目前深部脑刺激(deep brain stimulation，DBS)的发展与应用^[1-3]，由于其手术定位准确、创伤小、临床效果明显，已成为一些“脑毁损”手术的替代治疗。基底核团位于人脑深部，是一系列相互连接的皮质下核团，结构及功能非常复杂，但其与周围结构分界相对较清楚，因此其识别与重建的形态基础相对较好。

儿童脑结构的发育是动态的^[4]，且个体间存在异质性，与成人差异较大，NARVACAN等^[5]对5-83岁404例研究对象进行的影像学分析也支持此结果，其余国内外研究主要集中在成人大脑基底核团，几乎均通过影像学手段测量，而关于三四岁儿童基底核团形态学三维重建与测量未查到相关资料，且尸体标本研究更加真实体现其结构。因此通过儿童基底核团的尸体研究与三维重建掌握其空间结构及与毗邻的关系，有助于对儿童该区疾病的影像学诊断和神经外科手术尤其是立体定向手术治疗的指导。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

1.1  设计  大脑基底核团三维建立。

1.2  时间及地点  实验于2018年6至12月在内蒙古医科大学解剖实验室完成。

1.3  对象  标本选择经甲醛固定的经大体观、CT和MRI检查无器质性并病变的正常儿童标本15例(男13例、女2例)，所有标本均为三四岁，均为儿童监护人自愿捐献。研究方案的实施符合内蒙古医科大学的相关伦理要求。

1.4  实验方法

1.4.1  动脉灌注  为避免明胶液凝固堵塞血管，先将标本放入温热水中进行预热。标本分离出股动脉，将带有胶管的玻璃管插入，并伸入心脏部位。先用生理盐水150 mL快速冲洗标本部位的血管，然后用含10 g/L多聚甲醛、1.25%戊二醛的0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(PBS，pH 7.4，4 ℃)150 mL进行快速灌注，再用上述固定液150 mL慢速滴注固定，时间共1.5-2.0 h。灌注后立即开颅取脑，置于相同固定液中固定36 h。取出固定后的组织再置入20%蔗糖的0.1 mol/L PBS(pH 7.4，4 ℃)中过夜，至材料沉瓶底。

1.4.2  冰冻包埋

(1)冰模制作：自制铝制品长方形冰模，标本放入模具内，使整个标本被介质包围。标本被冰冻后，可使切片过程能够保持一定的稳定性，进而可获得精度较高的切片。

(2)位置固定：标本放入冰模内，注意不要使其与四周的冰模壁相互接触，同时要求标本能够被完全包埋。标本放置位置合适后，用冰块把标本的位置固定。

(3)标本包埋：及冰冻将包埋液缓慢倒入冰模中，带液体量正好覆盖后，将冰模移入-25 ℃冰柜中冰冻1周。

1.4.3  低温切片  在低温环境下去除一定厚度的冰冻标本断面，注意切片断面质量，因其将直接影响数据的完整及神经核团的真实性。研究在-25 ℃低温条件下冰冻标本，再回暖至-6 ℃条件下行切片(切片精度0.01 mm)。以脑前连合(AC)至后连合连线(PC)为脑切片横断面基准，由端脑顶叶向下进行连续切片(片厚2.00 mm)，切片机型号为德国莱茨(E.LEITZ，WETZLAR，德国)推拉式切片机。

1.4.4  数据测量与采集  对采用切片方式获得的脑标本进行高精度数码相机记录数据信息。采用日本SONY580数码相机(1 024万像素)，摄影分辨率为1 920×1 080像素。数码摄影：为实现定焦距摄影，将采集系统与脑切片固定60 cm的距离进行数码图像采集。在脑切片旁放置标尺，进行断面摄影，见图1。在横断面确定基底核团，过神经核中心最大径线为其前后径，平行于前后径与神经核边缘左右的交点连线为其左右径，上下径通过横断面层厚与神经核出现和消失的横断面来确定，测量指标与方法说明见图2-5。

1.4.5  断面图像分割  从所采集标本图像中每例选取连续横断面图像共7幅图像，利用Photoshop 7.0软件(Adobe公司，美国)对图像进行相关背景处理，然后在2D断面图像上逐层进行大脑结构的分割。

1.4.6  三维重建  先设立重建标准轴，根据切片的厚度设立重建间距，使基底核团切片依次沿标准轴重建，显示豆状核，再根据豆状核断面与轮廓的确切位置确定豆状核所需的三维曲线标准轴，经平滑处理得到基底核的三维立体图像。

将标本连续横断面图像进行配准及去除背景等处理后，获取断面图像左上角的坐标值，然后用3DSMAX 7.0软件(Autodesk公司，美国)进行体数重建。用屏幕采集软件获取所需图像。将大脑基底核团结构分割后的图像进行三维重建，3DSMAX 7.0软件显示基底核团三维立体结构，将表面重建与体绘制重建相结合，3DSMAX 7.0软件对分割后的图片进行体绘制重建。寻找并标出前连合后缘中点、后连合前缘中点及前、后连合间径的中点，重新对采集的图像进行采样后，重建出大脑结构，通过横断位、冠状位、矢状位同时显示，构建三四岁儿童大脑数字化解剖模型。

1.4.7  质量控制  研究按《工作手册》要求，对所有参与项目研究的人员进行统一培训。登记、初筛、确认、预约、纳入的多阶段流程以确保符合标准，减少实验误差，保持实验条件和环境符合要求(包括温度、湿度、拍照时的亮度等)。

1.5  主要观察指标  ①儿童大脑基底核团的二维解剖；②建立基底核团的三维可视化模型结果；③基底核团的体积、前后径、上下径及左右径。

1.6  统计学分析  采用SPSS 20.0进行统计学分析，计量资料采用x(_)±s表示；同一测量参数左右侧间的比较采用配对t 检验；检验水准为α=0.05。

3.1  国内外皮质下结构形态学文献分析  大脑发育是一个极其复杂的过程，受到遗传、环境和后天学习影响。脑容量作为影响智力的重要因素一直是人们高度讨论的话题。前额叶皮质被认为是认知的主要区域，与皮质下的脑区，特别是基底核有很强的联系，基底核主要参与运动过程。皮质负责启动认知、运动和行为指令，基底核通过正反馈执行这些指令^[4]。目前的研究结果表明，更大的基底神经节与更好的一般认知功能和学习技能有关^[6]；而较小的基底神经节和丘脑体积与运动障碍有关^[7]。

不同神经核团各司其职又相互协调，基底核整合运动和认知能力、丘脑整合感觉运动系统、边缘系统整合记忆、行为和情绪^[8]；新纹状体(尾状核和壳核)与控制运动、计划和执行功能有关；旧纹状体(苍白球)的激活导致奖赏和动机增强。对于核团的进一步探索与认识一直进行中，YOUNG等^[9]发现尾状核的生长与智商和视觉运动功能的相关性强于其他结构。LIM等^[10]提出新纹状体在声音范畴附带学习中的作用深部灰质体积(特别是苍白球)和运动功能存在联系，NELSON等^[4]推测苍白球是作为基底神经节输出核发挥作用，苍白球决定了在大脑皮质启动的特定脑活动的负反馈或正反馈是否被传递至丘脑。NAKAGAWA等^[11]提出基底神经节功能障碍可能导致疲劳，疲劳影响壳核的结构，可能使基底核的神经元密度降低。

皮质下结构的异常与发育障碍有关，尤其是体积的变化，包括尾状核和壳核体积增大中注意缺陷多动障碍和癫痫患者^[12-13]，尾状核体积增加的自闭症^[14]，孤独症谱系障碍和发育迟缓患者^[15]，丘脑体积减少的精神分裂症患者，深部灰质减少的胎儿酒精谱系障碍^[16]，与年龄相关的神经退行性疾病抑郁症^[17]，包括海马、杏仁核减小伴有或不伴有纹状体体积减小的痴呆，丘脑底核体积减小的阿尔茨海默病^[18-19]，帕金森病和亨廷顿病^[20-23]，早产和/或极低出生体质量儿青少年时的脑整体体积和特定脑区域体积降低^[24]。对于自闭症出现了有利的方面，即自闭症个体在数学或空间领域往往表现出惊人天赋，间接提供了基底核团与数字和图形表现领域的基本认知能力之间存在关联一个证据。值得注意的是，这些疾病首先表现在儿童期或青春期^[25]。

纹状体、边缘结构和小脑的发育模式研究较少，已有研究结果往往不一致，例如：儿童和青少年的尾状核体积的增加和减少都有报道。目前研究揭示了一些基底核生长速率与神经发育的关系，尤其在神经损伤中发挥的作用，所有深部灰质体积和生长率与较高的智商、较好的学习成绩和较好的运动技能呈正相关。包括伏隔核体积与IQ和单词阅读之间的正相关，苍白球体积与运动技能之间的正相关^[26]。脑深部灰质的发育受青春期的影响，其达到峰值时的不同结果，可能是由于青春期发育的个体差异^[27]。整体灰质体积呈倒U形轨迹，在青春期早期达到高峰基底神经节核团体积达到峰值的年龄不同^[28-29]，男性明显早于女性，苍白球体积男性在7.7-9.5岁达到峰值^[30]，10.6 mm³，早于其他核团，新纹状体男女14.7-17.2岁达到峰值，19.9 mm³，检查健康人的预期生长和衰落模式，将进一步了解与整个生命周期中各种疾病相关的深部灰质发育和退化的偏差。一项在275例个体中进行的711次扫描的纵向研究(超过  7-19年)显示了6个深部灰质结构的独特轨迹；值得注意的是，尾状核和壳核在早期体积增大，随后减小，伏隔核和苍白球减小，杏仁核和海马在此年龄跨度内增加^[31]。在另一项纵向研究中发现苍白球、纹状体和丘脑在发育过程中体积增加，随后减小，年龄峰值分别为8 -10岁、12-15岁和14-17岁^[30]。对于5-83岁人群404例进行影像学研究^[5]，所有皮质下结构中，男性体积大于女性。表明在青春期期间存在独特的发育过程。男性的体积增加速度早于女性，基底神经节在12-14岁达到峰值。总脑容量在大约15岁之前每年增加约0.5%，之后每年减少0.2%，男性和女性的总脑容量都呈曲线下降，在7.0岁达到峰值。男性的灰质体积大于女性。尾状核、壳核和伏隔核的体积随年龄呈线性减小，而苍白球的体积随年龄呈二次曲线变化，在17.2岁达到高峰。此外，在整个年龄范围内，男性的所有皮质下结构均大于女性，女性的峰值体积早于男性。然而，峰值容积的年龄是否反映了人类发育生物学过程，因此就发育时间而言是否是一个有意义的生物学标志，仍然不清楚^[32]。

在健康对照中的一项研究表明，每个深部灰质核内的不同区域随着年龄的增长显示出不同的解剖学变化(即每个核内的一些区域随着年龄的增长而收缩，而其他区域随着年龄的增长而扩大)考虑到基底核和丘脑发育的复杂性，无法准确脑容量和脑功能之间的关系^[31]。人们普遍认为脑容量与智力呈正相关^[33]，但有研究报道两者均降低和增加^[34-35]。

此外，研究之间方法学或样本特征的差异使报告结果之间的直接比较复杂化，因此，在相同样本中研究多种结构至关重要。在未来，更先进的MRI技术使用更多的基底神经节和丘脑网络内连接性的特异性测量可能提高理解这些脑功能关系的敏感性，然而考虑到基底神经节和丘脑是脑中继结构，它们与脑的其他部分高度相关，这些结构的体积不能唯一地解释这些脑-行为关系。

3.2  此次研究与其他相关的研究方法的差异  ①此次研究采用组织切片技术获取三四岁儿童大脑基底核团的数据，不仅增加了获取的信息量，符合人体自身的形态学特征，而且该获取方法获取数据的精度比较高，更能准确显示人体解剖结构；②切片断面相对比较均匀，没有锯耗的影响，可以获得比较理想的图像；③目前三维重建主要由两种方法：表面重建(SR)与体绘制重建(VR)。与表面重建相比，体绘制重建不仅能够反映物体的外部形态信息，而且可包含物体内部信息。此次研究对标本进行了表面重建及体绘制重建两种重建，且表面重建与体绘制重建相结合，并用专业体绘制重建软件对分割后的图片进行体绘制重建，所得图像更加直观、精确、可靠。

由于成年人群中右利手比较多，因此关于成年人大脑基底核团的数据中，右侧数据常常大于左侧数据，而从此次研究结果发现，三四岁小儿尚在发育阶段，左侧与右侧结构之间大小均无统计学差异，研究年龄跨度较小，未得出数据上的规律性结果。对于神经核体积要小于其他学者研究结果。

此次研究通过采集精度比较高，可靠性比较大的大脑基底核团的断面信息，再通过对相应的信息进行精细分割，建立三四岁儿童基底核团的大脑基底核团解剖模型，然后再通过大脑前后连合间线中点为原点建立了其基底核团的三维模型，为临床影像学中通过PET及fMRI进行诊断提供可参考的标准空间结构，可以作为不同正常儿童大脑基底核团的参考对比，可以广泛应用于临床影像中PET及fMRI的诊治过程。

综上所述，研究获得了三四岁儿童基底核团相对比较完整、精确的信息，更好地反映基底核真实的位置及空间结构，重建后的图像形态构造逼真，立体感强，并可在空间位置上绕任意轴旋转任何角度。利用专业计算机图像处理软件所测量的相关数据比手工测量数据更为精确可靠，经比较，左右侧别间差异无统计学意义，研究测量数据可为国内外三四岁儿童基底核团形态结构提供参考数据。

但由于儿童各年龄段尸体标本有限，今后将进一步细分年龄组并加大各个年龄段的尸体样本量，为临床和基础研究提供个年龄段儿童基底核较为详实的形态学依据。

3.3  结论  ①利用表面重建及体绘制重建，且两种重建相结合，并用专业体绘制重建软件对分割后的图片进行体绘制重建，所得图像更加直观、精确、可靠；②通过对三四岁儿童基底核团从横断面的连续图像进行追踪，采用组织切片技术获得的图像更符合人体自身的形态学特征，且精度更高，能更好地显示人体解剖结构；对其大脑基底核团在大脑深部的相对位置、立体形状及空间结构得到了更深刻的认识，对于临床及科研教学工作具有重要意义；③由于三四岁小儿尚在发育阶段，左侧与右侧基底核结构之间大小差异不明显，但均小于成人；④文章对于三四岁儿童基底核团体积、前后、上下径测量数据可对国内外婴幼儿人类学据库提供参考数据，为研究人脑发生及发育规律提供形态学参考信息；⑤文章对于三四岁儿童基底核团“靶心”坐标值通过PET及fMRI进行诊断提供可参考的标准空间结构，可以作为正常儿童大脑基底核团的参考对比，广泛应用于临床影像中PET及fMRI的诊治过程并为计算机神经立体定向导航手术及癫痫等诊治提供形态学依据。

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文题释义：

脑功能：前额叶皮质，被认为是认知的主要区域，与皮质下的脑区，特别是基底核有很强的联系，基底核主要参与运动过程。皮质负责启动认知、运动和行为指令，基底核通过正反馈执行这些指令。

大脑基底核：是埋藏在两侧大脑半球深部的一些灰质团块，是组成锥体外系的主要结构。它主要包括尾状核、豆状核(壳核和苍白球)、屏状核以及杏仁复合体。

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脑容量作为影响智力的重要因素一直是人们高度讨论的话题。前额叶皮质，被认为是认知的主要区域，与皮质下的脑区，特别是基底核有很强的联系，基底核主要参与运动过程。皮质负责启动认知、运动和行为指令，基底节通过正反馈执行这些指令。目前的研究结果表明，更大的基底神经节与更好的一般认知功能和学习技能有关。显示较小的基底神经节和丘脑体积与运动障碍有关。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程