膜半规管和壶腹嵴的空间位置对于良性发作性位置性眩晕(benign paroxysmal positional vertigo，BPPV)的发病机制研究以及诊断和耳石复位治疗都至关重要。由于颞骨解剖复杂，对半规管的研究，通常都是组织薄层切片，用光学显微镜进行观察，对细微结构显示好，但是难以显示空间位置。文献中膜半规管和壶腹嵴常用示意图描绘。磁共振显微成像(MRI microscopy，MRM)可以显示内耳细微结构，通过三维重建，还可以显示任意内耳解剖断面。
图1从上至下分别为沿后半规管、前半规管、水平半规管平面切面。 A：三维图像；B：伪彩色图像；C：灰阶图像。CC总脚；CrA壶腹嵴；SCD膜半规管；P后半规管；L外半规管；S上半规管
在耳石症的研究中，需要立体空间参考平面系的内耳模型来观察演示不同头位耳石或者壶腹嵴在重力方向上的影响。
半规管空间方向存在较大的个体差异性，可能对BPPV的诊断和复位产生影响。内耳统计性质模型可以导出平均模型作为标准模型，对于BPPV的研究有重要意义。我们通过3D打印技术生产的带空间方向标识的半规管模型，可以用于教学科研和临床辅助诊疗。技术关键包括空间方向标识等腰直角三棱柱（其斜边所在的侧面与矢状位对齐并且底面和水平面平行）以及通过统计形状模型技术所获得的骨迷路模型。
3D打印的带空间方向标识的半规管模型
左侧半规管解剖图解
后=后半规管；外=外半规管；上=上半规管
技术背景介绍：
半规管空间方向存在个体差异性，所以单个内耳很难保证空间方向的准确性和代表性。我们通过系列步骤来确立半规管空间方向：
步骤1、采用临床MRI对无眩晕症正常人内耳进行扫描，采取若干个正常人内耳的源数据，并筛选不合格的源数据；
步骤2、将若干个源数据导入3D Slicer软件，使用3D Slicer软件对源数据进行处理，基于阈值分割法半自动分割双侧内耳3D模型和眼球3D模型，使用Meshlab软件的split功能对内耳3D模型和眼球3D模型进行清理去除多余的三角形网格结构，并使用netfabb软件对内耳3D模型和眼球3D模型进行水密性检查并修复裂缝或者漏洞；
步骤3、选择其中一个内耳眼球模型作为参考模型，然后将其他内耳眼球模型和参考模型进行配准，并根据参考模型建立高斯过程模型，将配准后的其他模型与之进行进一步点对点的配准，最终可以根据配准的模型来建立统计形状模型。为消除初始选择参考模型所产生的选择偏移，根据统计形状模型导出平均模型作为参考模型，重复以上过程直至最后生成的平均模型稳定无明显变化，作为内耳眼球标准模型。
步骤4、建立标准立体空间坐标系
3D Slicer Transform模块进行坐标平移和旋转，使得水平面经过标准模型双侧半规管总脚分叉点和眼球下缘（半规管眼底平面），双侧半规管关于矢状面对称。
步骤5、骨迷路和膜迷路校准
根据显微CT/核磁共振显微成像/颞骨切片等影像数据分割获取骨迷路模型和膜迷路模型，将骨迷路模型与标准模型进行校准，膜迷路模型随之进行三维空间变换。
步骤6、设置有起空间方位标识作用的等腰直角三棱柱。
步骤7、3D打印模型。
由于3D打印技术的局限性，带空间方向标识的膜迷路模型打印困难，成本昂贵；尤其是空心打印，更加难以实现。目前批量生产的带空间方向标识的骨迷路模型，放大4倍，其材质为光凝树脂，表面光滑美观，随身携带方便，适合宣教。
相关论文和专利
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