立体定向参考坐标系和图谱

立体定向参考坐标系将身体中的每个点分配到一个共享的、标准化的空间内的数字坐标，从而可以通过数字而非仅仅通过描述来命名一个位置。结合解剖图谱，它们使得来自不同个体和研究的图像能够被配准到一个共同的坐标系中进行比较，并且它们是脑部坐标引导定位的基础。

Definition

立体定向参考坐标系是一个定义好的三维坐标系统，它锚定于固定的解剖特征，其中任何点都可以通过数字坐标来指定；相关的图谱将这些坐标映射到命名的解剖结构或其所属的概率。

Scope

本主题涵盖用于为影像提供共同参考坐标系的坐标系统和标准化图谱：比例式Talairach系统、基于人群的MNI/ICBM模板、将个体图像扭曲到标准空间的配准方法，以及基于图谱的位置标记。本主题将这些视为方法学和参考工具。它不是操作指南，不包含治疗或设备说明。

Core questions

• 标准化的坐标系统如何锚定到解剖结构以使坐标可重现？
• 个体图像如何配准（扭曲）到标准参考空间？
• 概率图谱如何表示人群变异性而非单一脑？
• 数字坐标如何映射回命名的解剖标签？

Key concepts

• AC-PC线和原点
• Talairach空间
• MNI / ICBM模板
• 主体间配准和空间标准化
• 概率图谱与单主体图谱
• 基于图谱的解剖标记
• 适合年龄的模板

Key theories

比例式（Talairach）坐标系统

Talairach和Tournoux将坐标网格锚定到前连合和后连合，并按比例将脑缩放到一个边界框内，使得任何点都可以获得数字坐标并与图谱切片匹配。这种比例方案确立了脑部共享立体定向空间的概念。

概率图谱/参考系统

ICBM方法不是基于单一标本，而是从许多配准后的脑中构建坐标空间，并在每个位置记录属于给定结构或组织的概率，从而在参考坐标系本身中表示人群变异性。

Mechanisms

参考坐标系首先在稳定的内部标志（经典上是前连合和后连合以及正中矢状面）上固定原点和轴。然后，通过估计的变换将个体图像配准到模板，使其与标准空间对齐，之后任何体素都带有标准坐标。单主体图谱（如Talairach的）将这些坐标映射到一个已标记的脑，而由许多主体构建的概率图谱（ICBM方法）则报告一个坐标属于给定结构的概率，自动化分区将解剖标签附加到模板空间中的坐标。人群模板可以根据年龄进行调整，以避免配准偏向于成人平均值。

Clinical relevance

共享的坐标系使得研究结果能够通过可重现的数字进行定位，在不同个体和研究之间进行比较，并根据图谱自动标记。它们是群体神经影像分析和脑部基于坐标定位的基础。本条目描述了参考和分析框架；它不提供任何个体靶向、手术或治疗程序的说明。

Evidence & guidelines

该领域基于方法学参考著作和经过验证的配准方法，而非临床试验：Talairach比例图谱、ICBM概率模板、自动主体间配准、基于图谱的分区以及适合年龄的模板构建。该文献中反复出现的警告是，Talairach的单一脑和MNI人群模板不完全相同，因此坐标在没有明确转换的情况下不可互换。

History

立体定向坐标在20世纪初进入神经外科，并由Talairach和Tournoux于1988年的比例图谱引入影像学，该图谱定义了一个锚定于连合的可重现网格。单一标本的局限性促使蒙特利尔神经学研究所和国际脑图谱联盟在20世纪90年代和2000年代构建人群模板和概率图谱，随后自动配准和分区使基于坐标的分析成为常规。

Debates

Talairach坐标与MNI坐标

Talairach空间是基于一个单一的尸检脑定义的，而MNI/ICBM空间是许多活体脑的平均值，因此相同的数字坐标在两者中并不指向相同的解剖结构；位置必须进行转换而非假定等同，这导致了持续的报告混淆。

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

什么是AC-PC线，为什么它很重要？

AC-PC线连接前连合和后连合，并与正中矢状面一起，固定了经典立体定向坐标系的原点和方向。将坐标锚定到这些稳定的内部标志使得坐标系统在不同个体之间具有可重现性。

Talairach和MNI坐标是同一个东西吗？

不是。Talairach空间基于一个单一的脑，而MNI/ICBM空间由许多平均脑构建，因此相同的数字坐标可能对应略微不同的解剖结构。在两者之间应明确转换坐标，而不是将其视为可互换的。