半规管眼底平面和眶耳平面比较分析

陈晓素 林一均 杨晓国 林达 杨晓凯⋆

虽然内耳解剖复杂，显示困难，但是通过影像学的重建技术，可以清晰显示内耳的结构、形态、空间方向，既往的研究多局限于迷路形态学的研究，而空间方向的研究较少，但是半规管的空间方向，对于良性发作性位置性眩晕（BPPV）的研究至关重要。测量其空间方向通常需要建立立体空间参考平面系统，常见为法兰克福立体坐标系统和瑞德立体坐标系［1-2］。由左右侧耳门上点和左侧眶下缘点三点所确定的一个平面即法兰克福平面（眶耳平面），当左侧眶下缘点破损时以右侧眶下缘点代替。许多的研究都证实当人采取直立姿势，两眼向前平视时，法兰克福平面和真实水平面平行［3］。核磁共振取骨性标志点比较困难，有文献报道认为双侧半规管共同管的顶端和双侧眼球中点组成的平面为水平面，但本研究显示双侧眼球最下缘和双侧半规管共同管的顶端组成的平面即半规管眼底平面更接近水平面。现对两个平面的夹角进行测量，以确定是否可以用半规管眼底平面代替眶耳平面。

1 临床资料

1.1 一般资料 选取本院2016年5月至2017年5月无眩晕症正常人33例行内耳CT检查，其中男15例，女18例；年龄3～81岁，平均44岁。入选标准半规管和眼球显示清晰无伪影，排除标准：（1）存在局部病变可能影响半规管解剖结构。（2）存在头颅结构异常。1.2 检查方法 采用GE Optima CT680 64排螺旋CT扫描，按听眶上线行颅底水平位扫描，层厚0.625mm，层距0.5mm，电压120kV，电流240mAs，窗位700HU，窗宽4000HU。

1.3 图像处理和建立模型 用3D SLICER（版本 4.4）软件Editor模块分割半规管结构和眼球结构，用Volue Rendening模块显示耳点和眶点，然后用Reformat模块调整red及yellow平面，使得分别经过两侧耳点和左侧眶点、两侧半规管共同管最顶部点和眼球下缘最低点、经过并平分左侧水平半规管、经过并平分右侧水平半规管（图1、2），并分别按顺序记录平面上呈三角形三点坐标。

图1 上平面为半规管眼底平面，下平面为眶耳平面（1A 3D Slicer分割建模图示，上平面是半规管眼底平面，下平面是眶耳平面。1B red平面经过调整后在CT断层上显示半规管眼底平面。2C yellow平面经过调整后在CT断层上显示眶耳平面）

图2 左右水平半规管平面的夹角（2A 3D Slicer分割建模图示，显示左右侧水平半规管平面。2B red平面经过调整后在CT断层上显示右侧水平半规管平面。2C yellow平面经过调整后在CT断层上显示左侧水平半规管平面）

1.4 夹角计算 使用python语言编程，导入numpy模块，根据所取得的三点坐标，用cross函数分别计算两个平面的法向量n1，n2，根据公式cos（n1，n2）=n1.n2|n1||n2|再计算法向量n1，n2的夹角的余弦值，从而求出二面角的大小。

1.5 统计学方法 采用SPSS13.0统计软件。计量资料以（x±s）表示，组间比较采用t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

在各平面取三点坐标，通过数学方法对半规管眼底平面和眶耳平面的夹角进行计算，并对其和左右水平半规管的夹角以及双侧水平半规管的夹角进行计算，结果见表1。半规管眼底平面和眶耳平面的夹角为（1.23±1.18）°，左右水平半规管夹角为（10.07±7.79）°。左侧水平半规管和半规管眼底平面夹角为（19.35±9.12）°，和眶耳平面夹角为（19.21±9.38）°，差异无统计学意义（P＞0.05）。右侧水平半规管和半规管眼底平面夹角（19.00±10.46）°，和眶耳平面夹角（18.79±10.67）°，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 半规管眼底平面、眶耳平面和水平半规管之间的夹角［°，（x±s）］

3 讨论

作者对CT扫描数据进行三维重建，以左右侧耳门上点和左侧眶下缘点建立法兰克福水平面，以双侧半规管总脚分叉点和眼球下缘建立参考平面（半规管眼底平面），进行分析比较，发现两者基本平行，相差仅1°～2°，通过对水平半规管和两个平面之间的夹角差异进行统计学分析，发现差异不明显，可以选择半规管眼底平面代替眶耳平面作为参考水平面［4］。

法兰克福平面是研究工作中常用的标准参考平面，这个平面是德国人类学家提出的，并通过1877年颅骨测量会议及1844年法兰克福国际人种会议而被采用。法兰克福平面中标志点耳门上点包括机械耳点和解剖耳点。头影测量时耳塞影像之最上点即机械耳点，外耳道影像之最上点则为解剖耳点。由于眶耳平面耳点取点的复杂性，容易导致误差，对测量和研究者的技术要求高。一项儿童纵向研究［5］证实因为耳点（包括机械耳点与解剖耳点）在生长变化中的不恒定性，使得法兰克福平面变得不可靠，不适用于纵向资料的比较。由双侧眼球最下缘和双侧半规管共同管的顶端组成的平面即半规管眼底平面，通过对双耳CT扫描的重建可以清晰显示，取点方便可靠，精确度高。另外由于半规管眼底平面取点位置为非骨性结构，在MRI影像显示清晰，故MRI检查可以选择半规管眼底平面作为参考水平面。综上所述，眶耳平面由于多种因素的影响，其定点的准确性、稳定性不如半规管眼底平面，如果用半规管眼底平面替代眶耳平面，可以提高其可靠性，同时使得不同耳点的头影测量数据具有可比性。Suzuki等［6］提出用半规管总脚分叉点和眼球中点来确定水平面，然而本研究发现经眼球下缘或上缘和经眼球中点平面夹角约为10°。

可靠的水平参考平面不管是对于人类学研究，还是对放射学头影测量、前庭功能研究以及五官科和口腔科手术测量等都非常重要［7］。以半规管眼底平面容易建立半规管空间模型，不但可以用于临床教学和患者宣教，还有助于研究更有效的复位方法，并且对于个别复位不成功的患者，可以通过测量其半规管空间位置数据进行个体化的BPPV诊断试验和复位治疗。

BPPV的复位方法通常假定后半规管和矢状位夹角为45°，水平半规管和水平面的夹角为30°，虽然实际情况并非如此，且存在较大个体差异性［8］。随着医学影像学技术的发展，根据患者的实际半规管空间方向进行精准手法复位，具有一定可行性。滚转试验是确定水平半规管BPPV最常用的方法，基于假设水平半规管和水平面成30°夹角。文献数据显示，水平半规管和水平面夹角为（21.94±6.94）°［1，9-10］。本研究数据左、右侧水平半规管和实际水平面夹角应该分别为（19.21±9.38）°和（18.79±10.67）°，和既往文献数据差异不明显。左右水平半规管夹角（10.07±7.79）°，比既往文献报道（13.27±9.7）°稍小。Aoki分析了11例患者颞骨MRI图像，发现双侧水平半规管平面之间的夹角与以前的文献报道更小［11］。本资料测量结果与Aoki等的报道相近，但与Blanks［1］等的报道有较大差异，推测结果的差异可能与半规管标志点的选择有一定关系，作者和Aoki等选取了壶腹标志点来定位半规管平面，而Blanks等未将壶腹处点加入计算。