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生理横截面积（physiological cross-sectional area, PCSA）被定义为所有以平行方式收缩且处于最适长度的肌纤维横截面积之和。PCSA已被广泛使用，然而，用于计算PCSA的传统方程建立在对肌肉结构的二维（2D）理解之上，在真实肌肉三维（3D）几何形态的情况下，可能无法准确表征肌纤维的横截面。相关的功能横截面积（functional cross-sectional area, FCSA）和几何横截面积（geometric cross-sectional area, GCSA）等测度，同样是在简化的二维表征基础上发展并加以解释的。基于由医学影像获得的真实三维肌肉结构，我们旨在探究PCSA、FCSA和GCSA的传统定义是否能够表征所有平行肌纤维横截面积之和这一PCSA的基本定义。我们发现，这些测度均不能稳定一致地表征这一定义。因此，我们提出生理横截表面（physiological cross-sectional surface, PCSS），即肌肉体积内部处处垂直于局部纤维方向的曲面。我们在由MRI数据重建的三维肌肉表面网格中估计了PCSS，并采用基于拉普拉斯算子的纤维重建方法获得纤维取向。随后，在代表五类肌肉结构类型的六块肌肉中，将基于PCSS得到的估计与PCSA、FCSA和GCSA进行了比较。PCSS与所有传统测度均存在差异，且这种不一致的幅度和方向取决于肌肉结构。PCSS与PCSA的比值范围为0.771至1.399，而在双羽状肌和多羽状肌中，GCSA对PCSS的低估最高可达2.256倍；在纤维排列更为均一的肌肉中，GCSA则会高估PCSS。PCSS表现出较高的几何保真度（垂直性>0.987），并且在跨越十倍范围的纤维密度变化下具有良好的稳健性（变异系数为0.39–3.95%）。这些结果表明，在真实三维肌肉几何形态中，传统横截面积测度并不能稳定一致地涵盖所有平行肌纤维的横截面积。PCSS提供了一种几何学上更为严格的替代方案，可能有助于基于个体化影像数据更准确地估计肌肉的功能能力。
生理横截面积（physiological cross-sectional area, PCSA）被定义为所有以平行方式收缩且处于最优长度的肌纤维横截面积之和。PCSA被广泛使用，然而，用于计算PCSA的传统方程是基于肌肉结构的二维（2D）解释而建立的，在面对肌肉真实的三维（3D）几何形态时，可能无法准确表征肌纤维的横截面。相关的功能横截面积（functional cross-sectional area, FCSA）和几何横截面积（geometric cross-sectional area, GCSA）等测度同样是在简化的二维表征基础上发展并加以解释的。利用来源于医学成像的真实三维肌肉结构，我们旨在探究PCSA、FCSA和GCSA的传统定义是否能够表征所有平行肌纤维横截面积之和，即PCSA的基本定义。我们发现，这些测度均不能始终如一地表征这一定义。因此，我们提出生理横截曲面（physiological cross-sectional surface, PCSS），即肌肉体积内部处处垂直于局部肌纤维方向的曲面。我们在由MRI数据重建的三维肌肉表面网格中估计了PCSS，并采用由拉普拉斯纤维重建方法获得的肌纤维取向。将基于PCSS得到的估计值与六块代表五种结构类型的肌肉中的PCSA、FCSA和GCSA进行了比较。PCSS与所有传统测度均存在差异，且这种不一致的幅度和方向取决于肌肉结构。PCSS与PCSA的比值范围为0.771至1.399，而在双羽状肌和多羽状肌中，GCSA对PCSS的低估最高可达2.256倍；在肌纤维排列更均匀的肌肉中，GCSA则表现为高估。PCSS表现出较高的几何保真度（垂直性>0.987），并且在跨越十倍范围的纤维密度变化下具有良好的稳健性（变异系数为0.39–3.95%）。这些发现表明，在真实的三维肌肉几何形态中，传统横截面积测度并不能始终一致地考虑所有平行肌纤维的横截面。PCSS提供了一种几何学上更为严格的替代方案，可能有助于基于受试者特异性影像数据更准确地估计肌肉的功能能力。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.20.739018v1?rss=1
🏷️ 生理横截面积 肌肉功能能力 三维肌肉几何 肌纤维取向 MRI重建 横截表面