立體定向儀的結(jié)構(gòu)與臨床使用

1、一、簡一、簡 介介1873年年Dittmar介紹了立體定向術(shù)的原理介紹了立體定向術(shù)的原理1906年年Clarke and Horsley設(shè)計制造出設(shè)計制造出 第一臺立體定向儀并用于動物實驗第一臺立體定向儀并用于動物實驗1947年年Spiegel and Wycis首次將立體定向技術(shù)用于首次將立體定向技術(shù)用于人類，立體定向圖譜、腦室造影，并創(chuàng)辦了立體定人類，立體定向圖譜、腦室造影，并創(chuàng)辦了立體定向神經(jīng)外科的機關(guān)刊物向神經(jīng)外科的機關(guān)刊物 Lars Leksell Lars Leksell 教授教授 （1907190719861986） 是瑞典現(xiàn)是瑞典現(xiàn)代著名的神經(jīng)外科醫(yī)生，代著名的神經(jīng)外科醫(yī)生，他

2、研制的他研制的Leksell Leksell 立體定立體定向系統(tǒng)在世界各地廣泛應(yīng)向系統(tǒng)在世界各地廣泛應(yīng)用，極大地促進了立體定用，極大地促進了立體定向和功能性神經(jīng)外科的發(fā)向和功能性神經(jīng)外科的發(fā)展展 Lars Leksell, MD, PhD 他將立體定向他將立體定向原理與放射治療學(xué)原理與放射治療學(xué)相結(jié)合，創(chuàng)造性地相結(jié)合，創(chuàng)造性地提出立體定向放射提出立體定向放射神經(jīng)外科概念，從神經(jīng)外科概念，從而被尊稱為而被尊稱為“立體立體定向放射神經(jīng)外科定向放射神經(jīng)外科之父之父” 19491949年第一代年第一代LeksellLeksell立體定向儀問世立體定向儀問世 Leksell Leksell研制出了能與研

3、制出了能與X X線、線、CTCT、MRIMRI、PETPET、DSADSA等相結(jié)合的定向儀，等相結(jié)合的定向儀，被稱為被稱為Leksell ALeksell A、B B、D D、G G 型定向型定向儀。由于它具有定位精確、操作簡儀。由于它具有定位精確、操作簡便和操作空間大等優(yōu)點，目前已經(jīng)便和操作空間大等優(yōu)點，目前已經(jīng)在全世界五十多個國家的三百多家在全世界五十多個國家的三百多家醫(yī)療中心被廣泛使用醫(yī)療中心被廣泛使用二、二、LeksellLeksell立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理 Leksell Leksell立體立體定向系統(tǒng)是一種定向系統(tǒng)是一種將直角坐標(biāo)系統(tǒng)將直角坐標(biāo)系統(tǒng)和極坐標(biāo)系統(tǒng)

4、相和極坐標(biāo)系統(tǒng)相結(jié)合的混合性定結(jié)合的混合性定向系統(tǒng)向系統(tǒng) LeksellLeksell立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理 直角坐標(biāo)系統(tǒng)直角坐標(biāo)系統(tǒng)是基于笛卡爾原則，是基于笛卡爾原則，在顱腔內(nèi)設(shè)置三個在顱腔內(nèi)設(shè)置三個相互垂直的平面，相互垂直的平面，通過水平面、冠狀通過水平面、冠狀面和矢狀面的面和矢狀面的X X 、Y Y、Z Z軸相交于一點，軸相交于一點，顱內(nèi)的任何一點都顱內(nèi)的任何一點都可以憑借可以憑借X X、Y Y、Z Z軸的坐標(biāo)確立軸的坐標(biāo)確立LeksellLeksell立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理 極坐標(biāo)系統(tǒng)又極坐標(biāo)系統(tǒng)又稱球坐標(biāo)系統(tǒng)，它稱球坐標(biāo)系統(tǒng)，它是將定向儀的

5、中心是將定向儀的中心作為球心，球表面作為球心，球表面的任何一點可以通的任何一點可以通過球的半徑以及與過球的半徑以及與垂直平面和水平面垂直平面和水平面的兩個角度來確立的兩個角度來確立 LeksellLeksell立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理 Leksell Leksell定向儀由定定向儀由定位框架和與之相連的弧形位框架和與之相連的弧形弓架組成。使用弓架組成。使用LeksellLeksell定向儀時，先通過定向儀時，先通過X X線、線、CTCT、MRIMRI等影像學(xué)定位，等影像學(xué)定位，計算出靶點在計算出靶點在X X、Y Y、Z Z軸軸的坐標(biāo)，然后在定向儀的的坐標(biāo)，然后在定向儀的框架

6、上調(diào)整，使靶點位于框架上調(diào)整，使靶點位于定向儀的中心定向儀的中心 LeksellLeksell立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理 在極坐標(biāo)系統(tǒng)下選在極坐標(biāo)系統(tǒng)下選擇入顱的前傾或后仰角擇入顱的前傾或后仰角度（度（角）和左右側(cè)偏角）和左右側(cè)偏角度（角度（角），并轉(zhuǎn)換角），并轉(zhuǎn)換成弧形弓架的角度，此成弧形弓架的角度，此時通過定向儀的導(dǎo)向就時通過定向儀的導(dǎo)向就能準(zhǔn)確的到達(dá)靶點，這能準(zhǔn)確的到達(dá)靶點，這種方法亦被稱為球心導(dǎo)種方法亦被稱為球心導(dǎo)向法。向法。LeksellLeksell定向系定向系統(tǒng)的誤差在統(tǒng)的誤差在1 mm1 mm以內(nèi)以內(nèi)LeksellLeksell立體定向系統(tǒng)的設(shè)計原理立體定向系

7、統(tǒng)的設(shè)計原理 Leksell Leksell研制定向系統(tǒng)時，人為地規(guī)定研制定向系統(tǒng)時，人為地規(guī)定定向儀中心點的定向儀中心點的X X、Y Y、Z Z軸坐標(biāo)均為軸坐標(biāo)均為100mm100mm。定向儀的原點位于右后上方，定向儀的原點位于右后上方，X X軸向左的數(shù)軸向左的數(shù)值逐漸增大，值逐漸增大，Y Y軸向前的數(shù)值逐漸增大，軸向前的數(shù)值逐漸增大，Z Z軸向下的數(shù)值逐漸增大軸向下的數(shù)值逐漸增大Leksell-GLeksell-G型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成三、三、Leksell-GLeksell-G型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成 Leksell-G Leksell-

8、G型型立體定向系統(tǒng)主立體定向系統(tǒng)主要由定向框架、要由定向框架、導(dǎo)向器（半弧形導(dǎo)向器（半弧形弓架）、定位器弓架）、定位器以及各種腦內(nèi)操以及各種腦內(nèi)操作器械和輔助設(shè)作器械和輔助設(shè)備組成備組成 Leksell-GLeksell-G型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖2-1-3.jpg 定向框架是由特殊合金材料制成的定向框架是由特殊合金材料制成的八邊形基環(huán)，左右徑為八邊形基環(huán)，左右徑為190mm190mm，前后徑為，前后徑為210mm210mm，為了麻醉插管方便和經(jīng)鼻腔手術(shù)，為了麻醉插管方便和經(jīng)鼻腔手術(shù)的需要，其前方的橫柱可以更換成中心的需要，其前方的橫柱可以更換成中心為弧形的橫柱為弧形

9、的橫柱 Leksell-GLeksell-G型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成X線、線、CT、MRI定位裝置定位裝置 Leksell-G Leksell-G型定向系統(tǒng)的輔助設(shè)型定向系統(tǒng)的輔助設(shè)備包括將定向儀與備包括將定向儀與CTCT、MRIMRI機器相連機器相連接的結(jié)合器、接的結(jié)合器、X X線螺旋線計算盤以及線螺旋線計算盤以及活檢針、血腫排空針、電極針等活檢針、血腫排空針、電極針等 Leksell-GLeksell-G型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成型立體定向系統(tǒng)的基本構(gòu)成四、安裝定向儀四、安裝定向儀 定位框架通過螺釘固定在顱骨外板定位框架通過螺釘固定在顱骨外板上，當(dāng)用上，當(dāng)用CTCT定

10、位時使用的螺釘為塑料、定位時使用的螺釘為塑料、碳纖維材料或金屬制成，而用碳纖維材料或金屬制成，而用MRIMRI定位定位時使用的螺釘為鋁金屬制成，且其尖端時使用的螺釘為鋁金屬制成，且其尖端為不銹鋼材料。定向框架可以通過四根為不銹鋼材料。定向框架可以通過四根立柱調(diào)節(jié)上下高度立柱調(diào)節(jié)上下高度 定向框架通過前后定向框架通過前后或左右的兩個帶有坐標(biāo)或左右的兩個帶有坐標(biāo)的可上下調(diào)節(jié)的固定環(huán)的可上下調(diào)節(jié)的固定環(huán)與半弧形弓架相連，當(dāng)與半弧形弓架相連，當(dāng)患者取平臥位時，固定患者取平臥位時，固定環(huán)安裝在左右側(cè)，環(huán)安裝在左右側(cè)，X X軸的軸的坐標(biāo)由半弧形弓架上的坐標(biāo)由半弧形弓架上的數(shù)值決定，數(shù)值決定，Y Y軸的坐標(biāo)

11、由軸的坐標(biāo)由定向框架左右橫柱上的定向框架左右橫柱上的數(shù)值決定，數(shù)值決定，Z Z軸的坐標(biāo)由軸的坐標(biāo)由定向框架左右固定環(huán)上定向框架左右固定環(huán)上的數(shù)值決定的數(shù)值決定 取側(cè)臥位時取側(cè)臥位時 ，固定環(huán)可以安裝在固定環(huán)可以安裝在前后方，此時前后方，此時Z Z軸的軸的坐標(biāo)仍由定向框架坐標(biāo)仍由定向框架固定環(huán)上的數(shù)值決固定環(huán)上的數(shù)值決定，但定，但 X X、Y Y軸的數(shù)軸的數(shù)值需要互換（即在值需要互換（即在半弧形弓架上讀取半弧形弓架上讀取的為的為Y Y軸數(shù)值，前后軸數(shù)值，前后橫柱上讀取的為橫柱上讀取的為X X軸軸數(shù)值）數(shù)值） 通過經(jīng)鼻通過經(jīng)鼻- -蝶竇穿刺鞍內(nèi)或鞍上病蝶竇穿刺鞍內(nèi)或鞍上病灶時，手術(shù)者可以反向安裝弧

12、形弓架從灶時，手術(shù)者可以反向安裝弧形弓架從而在患者的前方操作而在患者的前方操作 Trans nasal&Trans sphenoidal approachTrans posteriorcranial fossaapproach Leksell-G Leksell-G型定向型定向儀的導(dǎo)向器為一半圓儀的導(dǎo)向器為一半圓形的弧形弓架，它的形的弧形弓架，它的半徑為半徑為190mm190mm，通過固，通過固定環(huán)可以前后轉(zhuǎn)動以定環(huán)可以前后轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)前傾角或后仰角調(diào)節(jié)前傾角或后仰角度（度（角），弧形弓角），弧形弓架上固定有一個載物架上固定有一個載物器，載物器主要用于器，載物器主要用于握持電極針、活檢針

13、握持電極針、活檢針及血腫排空針等腦內(nèi)及血腫排空針等腦內(nèi)操作器械操作器械 Leksell-G Leksell-G 型定向型定向系統(tǒng)使用的定位器由系統(tǒng)使用的定位器由2 25 5組組N N形玻璃板組成，形玻璃板組成，CTCT定位時使用的定位時使用的“N”N”形玻璃板內(nèi)嵌入的為金形玻璃板內(nèi)嵌入的為金屬絲，而屬絲，而MRIMRI定位時使定位時使用的用的“N”N”形玻璃板內(nèi)形玻璃板內(nèi)灌入的是能在灌入的是能在MRIMRI掃描掃描時顯影的植物油、硫酸時顯影的植物油、硫酸銅或銅或MRIMRI增強劑增強劑GD-DTPAGD-DTPA 五、靶點的定位與計算五、靶點的定位與計算 第一代第一代LeksellLeksel

14、l定向系統(tǒng)使用的是定向系統(tǒng)使用的是X X線線定位法，它通過顱內(nèi)的鈣化斑、金屬異物定位法，它通過顱內(nèi)的鈣化斑、金屬異物以及腦室造影在以及腦室造影在X X線攝片上的顯影進行定線攝片上的顯影進行定位，以后的位，以后的B B、D D型定向系統(tǒng)都能用型定向系統(tǒng)都能用X X線定線定位，以下簡要地介紹使用位，以下簡要地介紹使用Leksell DLeksell D型型定向系統(tǒng)通過腦室造影的定向系統(tǒng)通過腦室造影的X X 線定位法線定位法X X 線定位法線定位法X Ray-傳統(tǒng)和經(jīng)典的定位影像方法傳統(tǒng)和經(jīng)典的定位影像方法數(shù)字模擬X-ray 定位框定位框X-ray 定位框架固定器定位框架固定器 X X線球管發(fā)出的線

15、球管發(fā)出的X X射線是呈圓錐形散開射線是呈圓錐形散開的，其中與照射平面垂直的射線為中心射的，其中與照射平面垂直的射線為中心射線，其余的呈不同傾斜角度的射線為周圍線，其余的呈不同傾斜角度的射線為周圍射線。中心射線通過兩個相互平行平面的射線。中心射線通過兩個相互平行平面的坐標(biāo)是相同的，而周圍射線通過兩個相互坐標(biāo)是相同的，而周圍射線通過兩個相互平行平面的坐標(biāo)是不相同的，其中離平行平面的坐標(biāo)是不相同的，其中離X X線膠線膠片較近者放大率較小，遠(yuǎn)離片較近者放大率較小，遠(yuǎn)離X X線片者放大率線片者放大率較大，并且物體離中心射線越遠(yuǎn)，放大率較大，并且物體離中心射線越遠(yuǎn)，放大率越大越大 X X 線定位法線定位

16、法 使用使用X X 線定位法的線定位法的LeksellLeksell定向系統(tǒng)的定定向系統(tǒng)的定向框架的四邊標(biāo)有刻度，可以在向框架的四邊標(biāo)有刻度，可以在X X 線攝片上線攝片上顯影，從而構(gòu)成前、后、左、右四個坐標(biāo)屏顯影，從而構(gòu)成前、后、左、右四個坐標(biāo)屏 X X 線定位法線定位法 在定向手術(shù)攝片時，需將在定向手術(shù)攝片時，需將X X線球管、線球管、定向框架及定向框架及X X線膠片固定起來，使中心射線膠片固定起來，使中心射線通過定向框架坐標(biāo)屏的中心，離線通過定向框架坐標(biāo)屏的中心，離X X 線線攝片較遠(yuǎn)的坐標(biāo)屏（遠(yuǎn)處屏）的放大率攝片較遠(yuǎn)的坐標(biāo)屏（遠(yuǎn)處屏）的放大率是離攝片較近的坐標(biāo)屏（近處屏）的是離攝片較近

17、的坐標(biāo)屏（近處屏）的1.51.5倍，定向框架中心的放大率是近處屏的倍，定向框架中心的放大率是近處屏的1.21.2倍倍 X X 線定位法線定位法 計算時首先在側(cè)位片上確定計算時首先在側(cè)位片上確定X X線的中心點，線的中心點，方法是在左右側(cè)柱上選擇近處屏和遠(yuǎn)處屏坐方法是在左右側(cè)柱上選擇近處屏和遠(yuǎn)處屏坐標(biāo)值相同的兩點各劃一條連線，左右的兩條標(biāo)值相同的兩點各劃一條連線，左右的兩條連線相交于一點即為中心點連線相交于一點即為中心點 X X 線定位法線定位法 Leksell Leksell 定定向系統(tǒng)計算靶點向系統(tǒng)計算靶點坐標(biāo)使用的是螺坐標(biāo)使用的是螺旋線計算盤，計旋線計算盤，計算盤的曲線呈螺算盤的曲線呈螺旋

18、形逐漸散開且旋形逐漸散開且保持相同的比例保持相同的比例 X X 線定位法線定位法 通過上述相交點分別作垂直線與通過上述相交點分別作垂直線與Y Y軸、軸、Z Z軸的遠(yuǎn)軸的遠(yuǎn)側(cè)坐標(biāo)柱和近側(cè)坐標(biāo)柱相交，所得的數(shù)值即為靶點的側(cè)坐標(biāo)柱和近側(cè)坐標(biāo)柱相交，所得的數(shù)值即為靶點的Y Y、Z Z坐標(biāo)。坐標(biāo)。X X坐標(biāo)通過正位片計算，先在人腦立體定坐標(biāo)通過正位片計算，先在人腦立體定向圖譜上查找出靶點與三腦室中線的距離，然后在向圖譜上查找出靶點與三腦室中線的距離，然后在X X坐標(biāo)上尋找即可坐標(biāo)上尋找即可 X X 線定位法線定位法X X 線定位法線定位法 CT定位框定位框定制的定制的CT床固定器和通床固定器和通用的用的

19、CT適配器適配器CTCT定位法定位法 Leksell-D Leksell-D 型定向系統(tǒng)是世界上第一個型定向系統(tǒng)是世界上第一個能與能與CT CT 相結(jié)合的定向系統(tǒng)。在相結(jié)合的定向系統(tǒng)。在Leksell-BLeksell-B型型的基礎(chǔ)上減少金屬材料的使用，并使用塑料的基礎(chǔ)上減少金屬材料的使用，并使用塑料和碳纖維材料制成的螺釘將框架固定于顱骨和碳纖維材料制成的螺釘將框架固定于顱骨上，以減少金屬在上，以減少金屬在CTCT影像上的偽影，同時還影像上的偽影，同時還設(shè)計出與設(shè)計出與CTCT相適配的定位器，相適配的定位器，Leksell- DLeksell- D型型定向儀的定位器主要由左右兩塊有機玻璃板定向

20、儀的定位器主要由左右兩塊有機玻璃板構(gòu)成，有機玻璃板中鑲嵌有構(gòu)成，有機玻璃板中鑲嵌有“N”N”形的金屬絲形的金屬絲 CTCT定位法定位法 人進行人進行CTCT掃描時掃描時 ，用結(jié)合器將定向儀框架用結(jié)合器將定向儀框架與與 CTCT檢查床連接固定，檢查床連接固定，然后根據(jù)需要進行不同然后根據(jù)需要進行不同層面的掃描，層面的掃描，“N”N”形的形的金屬絲會在金屬絲會在CTCT膠片的兩膠片的兩側(cè)分別形成三個截面圖側(cè)分別形成三個截面圖像標(biāo)志點，最后在像標(biāo)志點，最后在CTCT膠膠片上進行測量，計算出片上進行測量，計算出X X、Y Y、Z Z軸的坐標(biāo)數(shù)值軸的坐標(biāo)數(shù)值 CTCT定位法定位法 說明了說明了CTCT定

21、向術(shù)的定向術(shù)的X X、Y Y、Z Z軸坐標(biāo)數(shù)值的計算方軸坐標(biāo)數(shù)值的計算方法，法， T T為靶點，為靶點， B B、A A、C C為金屬絲在為金屬絲在 CTCT上的顯影點，上的顯影點，O O為框架的中心點，靶點的為框架的中心點，靶點的X X、Y Y軸坐標(biāo)數(shù)值分別為軸坐標(biāo)數(shù)值分別為TTTT1 1 、TTTT2 2，由于定位板為正方形，由于定位板為正方形， BA=BDBA=BD，所以在，所以在CTCT片上量出片上量出BABA的長度就能計算出的長度就能計算出Z Z軸坐標(biāo)數(shù)值軸坐標(biāo)數(shù)值 CTCT定位法定位法 Leksell- G Leksell- G型定向儀是第一個既能與型定向儀是第一個既能與CTCT相

22、結(jié)合又能與相結(jié)合又能與MRIMRI相結(jié)合的定向系統(tǒng)。相結(jié)合的定向系統(tǒng)。MRIMRI的的定位器由前、后、左、右和上方的定位器由前、后、左、右和上方的5 5組組“N”N”形有機玻璃板構(gòu)成。形有機玻璃板構(gòu)成?！癗”N”形槽內(nèi)灌有植物形槽內(nèi)灌有植物油、硫酸銅或順磁性增強劑油、硫酸銅或順磁性增強劑GD-DTPAGD-DTPA，從而，從而在在MRIMRI掃描中顯影掃描中顯影MRIMRI定位法定位法MRI-最常用的影象定位方法最常用的影象定位方法MR 定位框定位框定制的定制的MR 頭線圈頭線圈適配器適配器 MRIMRI導(dǎo)向時軸位片靶點導(dǎo)向時軸位片靶點坐標(biāo)的計算方法坐標(biāo)的計算方法O為框架中心點，T為靶點，TT

23、2為X軸的坐標(biāo)數(shù)值，TT1為Y軸的坐標(biāo)數(shù)值，AB為Z軸的坐標(biāo)數(shù)值。計算框架靶點坐標(biāo)結(jié)果：X=100+TT2(mm)Y=100-TT1(mm)Z=100-AB(mm)MRIMRI導(dǎo)向時冠狀位片靶導(dǎo)向時冠狀位片靶點坐標(biāo)的計算方法點坐標(biāo)的計算方法O為框架中心點，T為靶點, TT2為X軸的坐標(biāo)數(shù)值，TT1為Z軸的坐標(biāo)數(shù)值, AB為Y軸的坐標(biāo)數(shù)值。計算框架靶點坐標(biāo)結(jié)果：X=100+TT2(mm)Y=100-AB(mm)Z=100-TT1(mm)MRIMRI導(dǎo)向時矢狀位片靶導(dǎo)向時矢狀位片靶點坐標(biāo)的計算方法點坐標(biāo)的計算方法O為框架中心點，T為靶點，TT2為Z軸的坐標(biāo)數(shù)值，TT1為Y軸的坐標(biāo)數(shù)值，AB為X軸的

24、坐標(biāo)數(shù)值。計算框架靶點坐標(biāo)結(jié)果：X=100+AB(mm)Y=100-TT1(mm)Z=100-TT2(mm) 六、六、Leksell-GLeksell-G型定向儀的臨床應(yīng)用型定向儀的臨床應(yīng)用五五. 立體定向手術(shù)適應(yīng)癥：立體定向手術(shù)適應(yīng)癥： .功能性神經(jīng)外科：功能性神經(jīng)外科：（1）運動障礙性疾?。海┻\動障礙性疾病： 帕金森病帕金森病 肌張力障礙肌張力障礙 原發(fā)性和外傷性震顫原發(fā)性和外傷性震顫（2）精神外科：）精神外科： 強迫癥強迫癥 焦慮癥焦慮癥 攻擊性精神病攻擊性精神?。?）癲癇：）癲癇： 立體腦電圖（立體腦電圖（SEEG) 主要是阻斷擴散環(huán)路主要是阻斷擴散環(huán)路（4）疼痛：）疼痛： 由毀損由毀損刺激刺激深部腦刺激深部腦刺激(DBS)靶點定位靶點定位立體定向輔助神經(jīng)內(nèi)鏡立體定向輔助神經(jīng)內(nèi)鏡神經(jīng)組織移植神經(jīng)組織移植診斷性手術(shù)：立體定向活檢診斷性手術(shù)：立體定向活檢 治療性手術(shù)：治療性手術(shù)： (1) (1) 排空術(shù)（血腫、囊性病變、膿腫、膠樣囊腫等）排空術(shù)（血腫、囊性病變、膿腫、膠樣囊腫等） (2)近距離放療（深部腫瘤、囊性腫瘤等）；近距離放療（深部腫瘤