基于超声与 MRI 多模态框架的浅屈指肌三维分区及纤维轨迹重建研究

《Nature Communications》：In vivo ultrasound–MRI 3D mapping of neuromuscular compartments reveals the neuromechanical architecture of finger-specific control

　　

摘要

神经肌肉系统为手指的特异性运动控制提供了功能基础，但由于缺乏清晰的筋膜标志物用于成像，其体内的三维（3D）结构至今仍未被阐明。本文提出了一个结合超声和磁共振成像（MRI）的多模态成像框架，用以实现对浅屈指肌（flexor digitorum superficialis）的三维分区划分和体内结构重建。在手指单独屈曲的过程中，通过动态超声测得的组织运动方向可用于确定各肌肉分区的边界，并将这些边界映射到3D MRI 数据中以生成各分区的立体图像。利用这些图像作为约束条件，纤维追踪技术可重建肌肉纤维的3D 运动轨迹，并获得各分区的具体结构参数。在10名健康受试者中，肌肉分区的形态和纤维方向与经典解剖学结果一致，且通过对这些分区的分析能够准确预测表面肌电图的幅度分布。该框架为基于个体特征的神经肌肉计算机模型提供了3D纤维轨迹和定量数据，为开发个性化的神经肌肉数字模型及下一代神经肌肉接口奠定了基础。