กรอบอ้างอิงและแผนที่สมองแบบสเตอริโอแทกติก

กรอบอ้างอิงแบบสเตอริโอแทกติกกำหนดพิกัดตัวเลขให้กับทุกจุดในร่างกายภายในพื้นที่ที่ใช้ร่วมกันและเป็นมาตรฐาน เพื่อให้สามารถระบุตำแหน่งด้วยตัวเลขแทนที่จะเป็นการอธิบายเพียงอย่างเดียว เมื่อใช้ร่วมกับแผนที่กายวิภาคศาสตร์ จะช่วยให้ภาพจากบุคคลและงานวิจัยที่แตกต่างกันสามารถลงทะเบียนเข้าสู่กรอบอ้างอิงร่วมกันและเปรียบเทียบกันได้ และเป็นพื้นฐานสำหรับการระบุตำแหน่งที่นำโดยพิกัดในสมอง

Definition

กรอบอ้างอิงแบบสเตอริโอแทกติกคือระบบพิกัดสามมิติที่กำหนดไว้ โดยยึดกับลักษณะทางกายวิภาคที่คงที่ ซึ่งจุดใดๆ ก็ตามสามารถระบุได้ด้วยพิกัดตัวเลข; แผนที่ที่เกี่ยวข้องจะจับคู่พิกัดเหล่านั้นกับโครงสร้างทางกายวิภาคที่มีชื่อ หรือกับความน่าจะเป็นของการเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเหล่านั้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมระบบพิกัดและแผนที่มาตรฐานที่ใช้เพื่อให้ภาพมีกรอบอ้างอิงร่วมกัน: ระบบ Talairach แบบสัดส่วน, เทมเพลต MNI/ICBM ที่อิงตามประชากร, วิธีการลงทะเบียนที่ปรับภาพแต่ละภาพให้เข้ากับพื้นที่มาตรฐาน และการติดป้ายตำแหน่งตามแผนที่สมอง หัวข้อนี้ถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเครื่องมือทางระเบียบวิธีและเครื่องมืออ้างอิง ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติและไม่มีคำแนะนำในการรักษาหรืออุปกรณ์ใดๆ

Core questions

• ระบบพิกัดมาตรฐานยึดกับกายวิภาคศาสตร์อย่างไรเพื่อให้พิกัดทำซ้ำได้?
• ภาพแต่ละภาพถูกลงทะเบียน (ปรับ) เข้าสู่พื้นที่อ้างอิงมาตรฐานอย่างไร?
• แผนที่ความน่าจะเป็นแสดงความแปรปรวนของประชากรอย่างไร แทนที่จะเป็นสมองเดียว?
• พิกัดตัวเลขถูกจับคู่กลับไปยังป้ายทางกายวิภาคที่มีชื่ออย่างไร?

Key concepts

• เส้น AC-PC และจุดกำเนิด
• พื้นที่ Talairach
• เทมเพลต MNI / ICBM
• การลงทะเบียนระหว่างบุคคลและการปรับให้เป็นมาตรฐานเชิงพื้นที่
• แผนที่ความน่าจะเป็นเทียบกับแผนที่แบบผู้ป่วยรายเดียว
• การติดป้ายทางกายวิภาคตามแผนที่สมอง
• เทมเพลตที่เหมาะสมกับอายุ

Key theories

ระบบพิกัดแบบสัดส่วน (Talairach)

Talairach และ Tournoux ยึดกริดพิกัดกับ anterior และ posterior commissures และปรับขนาดสมองตามสัดส่วนกับกล่องขอบเขต เพื่อให้จุดใดๆ ก็ตามสามารถกำหนดพิกัดตัวเลขและจับคู่กับส่วนของแผนที่สมองได้ โครงการสัดส่วนนี้ได้สร้างแนวคิดของพื้นที่สเตอริโอแทกติกที่ใช้ร่วมกันสำหรับสมอง

แผนที่ความน่าจะเป็น / ระบบอ้างอิง

แทนที่จะเป็นตัวอย่างเดียว แนวทาง ICBM สร้างพื้นที่พิกัดจากสมองที่ลงทะเบียนไว้หลายสมองและบันทึกความน่าจะเป็นของการเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างหรือเนื้อเยื่อที่กำหนดในแต่ละตำแหน่ง ซึ่งแสดงถึงความแปรปรวนของประชากรภายในกรอบอ้างอิงเอง

Mechanisms

กรอบอ้างอิงจะกำหนดจุดกำเนิดและแกนบนจุดสังเกตภายในที่มั่นคงก่อน (โดยทั่วไปคือ anterior และ posterior commissures และระนาบ midsagittal) จากนั้นภาพแต่ละภาพจะถูกลงทะเบียนกับเทมเพลตโดยการแปลงที่ประมาณค่าซึ่งจัดแนวให้เข้ากับพื้นที่มาตรฐาน หลังจากนั้น voxel ใดๆ จะมีพิกัดมาตรฐาน แผนที่สมองแบบผู้ป่วยรายเดียว (เช่นของ Talairach) จะจับคู่พิกัดเหล่านั้นกับสมองที่ติดป้ายไว้หนึ่งสมอง ในขณะที่แผนที่สมองแบบความน่าจะเป็นที่สร้างจากผู้ป่วยหลายราย (แนวทาง ICBM) จะรายงานความน่าจะเป็นที่พิกัดนั้นเป็นของโครงสร้างที่กำหนด และการแบ่งส่วนอัตโนมัติจะติดป้ายทางกายวิภาคให้กับพิกัดในพื้นที่เทมเพลต เทมเพลตประชากรสามารถปรับให้เหมาะสมกับอายุได้ เพื่อให้การลงทะเบียนไม่เอนเอียงไปทางค่าเฉลี่ยของผู้ใหญ่

Clinical relevance

กรอบพิกัดที่ใช้ร่วมกันช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งของผลการวิจัยด้วยตัวเลขที่ทำซ้ำได้ เปรียบเทียบข้ามบุคคลและงานวิจัย และติดป้ายโดยอัตโนมัติกับแผนที่สมอง สิ่งเหล่านี้เป็นรากฐานของการวิเคราะห์ภาพประสาทแบบกลุ่มและการระบุตำแหน่งที่อิงตามพิกัดในสมอง รายการนี้อธิบายกรอบการอ้างอิงและการวิเคราะห์; ไม่ได้ให้คำแนะนำสำหรับขั้นตอนการกำหนดเป้าหมาย การผ่าตัด หรือการรักษาใดๆ

Evidence & guidelines

สาขาวิชานี้อิงตามงานอ้างอิงทางระเบียบวิธีและวิธีการลงทะเบียนที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว มากกว่าการทดลองทางคลินิก: แผนที่สัดส่วนของ Talairach, เทมเพลตความน่าจะเป็นของ ICBM, การลงทะเบียนอัตโนมัติระหว่างบุคคล, การแบ่งส่วนตามแผนที่สมอง และการสร้างเทมเพลตที่เหมาะสมกับอายุ ข้อควรระวังที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในวรรณกรรมนี้คือสมองเดี่ยวของ Talairach และเทมเพลตประชากร MNI ไม่เหมือนกัน ดังนั้นพิกัดจึงไม่สามารถใช้แทนกันได้หากไม่มีการแปลงที่ชัดเจน

History

พิกัดสเตอริโอแทกติกเข้าสู่ศัลยกรรมประสาทในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และถูกนำมาใช้กับการถ่ายภาพโดยแผนที่สัดส่วนของ Talairach และ Tournoux ในปี 1988 ซึ่งกำหนดกริดที่ทำซ้ำได้โดยยึดกับ commissures ข้อจำกัดของตัวอย่างเดียวทำให้ Montreal Neurological Institute และ International Consortium for Brain Mapping สร้างเทมเพลตประชากรและแผนที่ความน่าจะเป็นในช่วงทศวรรษ 1990 และ 2000 และการลงทะเบียนและการแบ่งส่วนอัตโนมัติทำให้การวิเคราะห์ที่อิงตามพิกัดเป็นเรื่องปกติ

Debates

พิกัด Talairach เทียบกับ MNI

พื้นที่ Talairach ถูกกำหนดบนสมองหลังการชันสูตรศพเพียงสมองเดียว ในขณะที่พื้นที่ MNI/ICBM เป็นค่าเฉลี่ยของสมองที่มีชีวิตหลายสมอง ดังนั้นพิกัดตัวเลขที่เหมือนกันจึงไม่ได้ชี้ไปยังกายวิภาคศาสตร์เดียวกันในทั้งสอง; ตำแหน่งจะต้องถูกแปลงแทนที่จะถือว่าเทียบเท่ากัน ซึ่งก่อให้เกิดความสับสนในการรายงานอย่างต่อเนื่อง

Key figures

• Jean Talairach
• Pierre Tournoux
• Alan Evans
• John Mazziotta
• D. Louis Collins

Seminal works

• talairach-tournoux-1988
• mazziotta-2001
• collins-1994
• evans-2012

Frequently asked questions

เส้น AC-PC คืออะไรและสำคัญอย่างไร?

เส้น AC-PC เชื่อมต่อ anterior และ posterior commissures และร่วมกับระนาบ midsagittal กำหนดจุดกำเนิดและทิศทางของกรอบสเตอริโอแทกติกแบบคลาสสิก การยึดพิกัดกับจุดสังเกตภายในที่มั่นคงเหล่านี้คือสิ่งที่ทำให้ระบบพิกัดทำซ้ำได้ในบุคคลต่างๆ

พิกัด Talairach และ MNI เหมือนกันหรือไม่?

ไม่เหมือนกัน พื้นที่ Talairach อิงจากสมองเดียว ในขณะที่พื้นที่ MNI/ICBM สร้างขึ้นจากสมองหลายสมองที่นำมาเฉลี่ย ดังนั้นพิกัดตัวเลขเดียวกันอาจสอดคล้องกับกายวิภาคศาสตร์ที่แตกต่างกันเล็กน้อย พิกัดควรถูกแปลงอย่างชัดเจนระหว่างสองระบบนี้ แทนที่จะถือว่าใช้แทนกันได้