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1、立体定向仪的结构与临床使用,凌士营 安徽省立医院神经外科 安徽省立体定向神经外科研究所,一、简 介,1873年Dittmar介绍了立体定向术的原理 1906年Clarke and Horsley设计制造出 第一台立体定向仪并用于动物实验 1947年Spiegel and Wycis首次将立体定向技术用于人类，立体定向图谱、脑室造影，并创办了立体定向神经外科的机关刊物,定向仪的基本结构,1.种类繁多： Spiegel-Wycis定向仪、Talairach定向仪、Riechert-Mundinger定向仪 Leksell定向仪、Todd-Wells定向仪、CRW/BRW定向仪、Z-D定向仪 Pat
2、il定向仪、杉田定向仪 XZ-V定向仪、PJ-4定向仪 ASA-601型定向仪、 ASA-602型定向仪 2.分类： 简单型和复杂型 直角坐标系、球坐标系、圆柱坐标系、混合坐标系 3.定向仪的基本结构 定位器：定位框架、定位尺（板）、固定螺丝和固定柱 导向器：半弧形弓、载物器 脑内操作器械：温控射频仪、毁损电极、搜索电极、活检针、异物钳、 血肿排空针、 内镜激光器等等 定位辅助设备：X线机、CT机、MRI装置等 计算记录工具：观片灯、计算器、划线笔、普通直尺、电脑等,Lars Leksell 教授 （19071986） 是瑞典现代著名的神经外科医生，他研制的Leksell 立体定向系统在世界各
3、地广泛应用，极大地促进了立体定向和功能性神经外科的发展,Lars Leksell, MD, PhD,他将立体定向原理与放射治疗学相结合，创造性地提出立体定向放射神经外科概念，从而被尊称为“立体定向放射神经外科之父”,1949年第一代Leksell立体定向仪问世,Leksell研制出了能与X线、CT、MRI、PET、DSA等相结合的定向仪，被称为Leksell A、B、D、G 型定向仪。由于它具有定位精确、操作简便和操作空间大等优点，目前已经在全世界五十多个国家的三百多家医疗中心被广泛使用,二、Leksell立体定向系统的设计原理,Leksell立体定向系统是一种将直角坐标系统和极坐标系统相结合
4、的混合性定向系统,Leksell立体定向系统的设计原理,直角坐标系统是基于笛卡尔原则，在颅腔内设置三个相互垂直的平面，通过水平面、冠状面和矢状面的X 、Y、Z轴相交于一点，颅内的任何一点都可以凭借X、Y、Z轴的坐标确立,Leksell立体定向系统的设计原理,极坐标系统又称球坐标系统，它是将定向仪的中心作为球心，球表面的任何一点可以通过球的半径以及与垂直平面和水平面的两个角度来确立,Leksell立体定向系统的设计原理,Leksell定向仪由定位框架和与之相连的弧形弓架组成。使用Leksell定向仪时，先通过X线、CT、MRI等影像学定位，计算出靶点在X、Y、Z轴的坐标，然后在定向仪的框架上调整
5、，使靶点位于定向仪的中心,Leksell立体定向系统的设计原理,在极坐标系统下选择入颅的前倾或后仰角度（角）和左右侧偏角度（角），并转换成弧形弓架的角度，此时通过定向仪的导向就能准确的到达靶点，这种方法亦被称为球心导向法。Leksell定向系统的误差在1 mm以内,Leksell立体定向系统的设计原理,Leksell研制定向系统时，人为地规定定向仪中心点的X、Y、Z轴坐标均为100mm。定向仪的原点位于右后上方，X轴向左的数值逐渐增大，Y轴向前的数值逐渐增大，Z轴向下的数值逐渐增大,Leksell-G型立体定向系统的基本构成,笛卡儿坐标系统,三、Leksell-G型立体定向系统的基本构成,Le
6、ksell-G型立体定向系统主要由定向框架、导向器（半弧形弓架）、定位器以及各种脑内操作器械和辅助设备组成,Leksell-G型立体定向系统的基本构成,定向框架是由特殊合金材料制成的八边形基环，左右径为190mm，前后径为210mm，为了麻醉插管方便和经鼻腔手术的需要，其前方的横柱可以更换成中心为弧形的横柱,Leksell-G型立体定向系统的基本构成,X线、CT、MRI定位装置,Leksell-G型定向系统的辅助设备包括将定向仪与CT、MRI机器相连接的结合器、X线螺旋线计算盘以及活检针、血肿排空针、电极针等,Leksell-G型立体定向系统的基本构成,四、安装定向仪,定位框架通过螺钉固定在颅
7、骨外板上，当用CT定位时使用的螺钉为塑料、碳纤维材料或金属制成，而用MRI定位时使用的螺钉为铝金属制成，且其尖端为不锈钢材料。定向框架可以通过四根立柱调节上下高度,定向框架通过前后或左右的两个带有坐标的可上下调节的固定环与半弧形弓架相连，当患者取平卧位时，固定环安装在左右侧，X轴的坐标由半弧形弓架上的数值决定，Y轴的坐标由定向框架左右横柱上的数值决定，Z轴的坐标由定向框架左右固定环上的数值决定,取侧卧位时 ，固定环可以安装在前后方，此时Z轴的坐标仍由定向框架固定环上的数值决定，但 X、Y轴的数值需要互换（即在半弧形弓架上读取的为Y轴数值，前后横柱上读取的为X轴数值）,通过经鼻-蝶窦穿刺鞍内或鞍
8、上病灶时，手术者可以反向安装弧形弓架从而在患者的前方操作,全颅靶点的全方位入路 (弧弓最大旋转角度280),Trans nasal& Trans sphenoidal approach,Trans posterior cranial fossa approach,Leksell-G型定向仪的导向器为一半圆形的弧形弓架，它的半径为190mm，通过固定环可以前后转动以调节前倾角或后仰角度（角），弧形弓架上固定有一个载物器，载物器主要用于握持电极针、活检针及血肿排空针等脑内操作器械,Leksell-G 型定向系统使用的定位器由25组N形玻璃板组成，CT定位时使用的“N”形玻璃板内嵌入的为金属丝，而M
9、RI定位时使用的“N”形玻璃板内灌入的是能在MRI扫描时显影的植物油、硫酸铜或MRI增强剂GD-DTPA,五、靶点的定位与计算,第一代Leksell定向系统使用的是X线定位法，它通过颅内的钙化斑、金属异物以及脑室造影在X线摄片上的显影进行定位，以后的B、D型定向系统都能用X线定位，以下简要地介绍使用Leksell D型定向系统通过脑室造影的X 线定位法,X 线定位法,X Ray-传统和经典的定位影像方法,数字,模拟,X-ray 定位框,X-ray 定位框架固定器,X线球管发出的X射线是呈圆锥形散开的，其中与照射平面垂直的射线为中心射线，其余的呈不同倾斜角度的射线为周围射线。中心射线通过两个相互
10、平行平面的坐标是相同的，而周围射线通过两个相互平行平面的坐标是不相同的，其中离X线胶片较近者放大率较小，远离X线片者放大率较大，并且物体离中心射线越远，放大率越大,X 线定位法,使用X 线定位法的Leksell定向系统的定向框架的四边标有刻度，可以在X 线摄片上显影，从而构成前、后、左、右四个坐标屏,X 线定位法,在定向手术摄片时，需将X线球管、定向框架及X线胶片固定起来，使中心射线通过定向框架坐标屏的中心，离X 线摄片较远的坐标屏（远处屏）的放大率是离摄片较近的坐标屏（近处屏）的1.5倍，定向框架中心的放大率是近处屏的1.2倍,X 线定位法,计算时首先在侧位片上确定X线的中心点，方法是在左右
11、侧柱上选择近处屏和远处屏坐标值相同的两点各划一条连线，左右的两条连线相交于一点即为中心点,X 线定位法,Leksell 定向系统计算靶点坐标使用的是螺旋线计算盘，计算盘的曲线呈螺旋形逐渐散开且保持相同的比例,X 线定位法,通过上述相交点分别作垂直线与Y轴、Z轴的远侧坐标柱和近侧坐标柱相交，所得的数值即为靶点的Y、Z坐标。X坐标通过正位片计算，先在人脑立体定向图谱上查找出靶点与三脑室中线的距离，然后在X坐标上寻找即可,X 线定位法,X 线定位法,X 线定位法,CT 定位框,定制的CT床固定器和通用的CT适配器,CT定位法,Leksell-D 型定向系统是世界上第一个能与CT 相结合的定向系统。在
12、Leksell-B型的基础上减少金属材料的使用，并使用塑料和碳纤维材料制成的螺钉将框架固定于颅骨上，以减少金属在CT影像上的伪影，同时还设计出与CT相适配的定位器，Leksell- D型定向仪的定位器主要由左右两块有机玻璃板构成，有机玻璃板中镶嵌有“N”形的金属丝,CT定位法,人进行CT扫描时 ，用结合器将定向仪框架与 CT检查床连接固定，然后根据需要进行不同层面的扫描，“N”形的金属丝会在CT胶片的两侧分别形成三个截面图像标志点，最后在CT胶片上进行测量，计算出X、Y、Z轴的坐标数值,CT定位法,说明了CT定向术的X、Y、Z轴坐标数值的计算方法， T为靶点， B、A、C为金属丝在 CT上的显
13、影点，O为框架的中心点，靶点的X、Y轴坐标数值分别为TT1 、TT2，由于定位板为正方形， BA=BD，所以在CT片上量出BA的长度就能计算出Z轴坐标数值,CT定位法,Leksell- G型定向仪是第一个既能与CT相结合又能与MRI相结合的定向系统。MRI的定位器由前、后、左、右和上方的5组“N”形有机玻璃板构成。“N”形槽内灌有植物油、硫酸铜或顺磁性增强剂GD-DTPA，从而在MRI扫描中显影,MRI定位法,MRI-最常用的影象定位方法,MR 定位框,定制的 MR 头线圈适配器,MRI导向时轴位片靶点坐标的计算方法 O为框架中心点，T为靶点，TT2为X轴的坐标数值，TT1为Y轴的坐标数值，A
14、B为Z轴的坐标数值。计算框架靶点坐标结果： X=100+TT2(mm) Y=100-TT1(mm) Z=100-AB(mm),MRI导向时冠状位片靶点坐标的计算方法 O为框架中心点，T为靶点, TT2为X轴的坐标数值，TT1为Z轴的坐标数值, AB为Y轴的坐标数值。计算框架靶点坐标结果： X=100+TT2(mm) Y=100-AB(mm) Z=100-TT1(mm),MRI导向时矢状位片靶点坐标的计算方法 O为框架中心点，T为靶点，TT2为Z轴的坐标数值，TT1为Y轴的坐标数值，AB为X轴的坐标数值。计算框架靶点坐标结果：X=100+AB(mm) Y=100-TT1(mm) Z=100-TT
15、2(mm),六、Leksell-G型定向仪的临床应用,五. 立体定向手术适应症： .功能性神经外科： （1）运动障碍性疾病： 帕金森病 肌张力障碍 原发性和外伤性震颤,（2）精神外科： 强迫症 焦虑症 攻击性精神病,（3）癫痫： 立体脑电图（SEEG) 主要是阻断扩散环路,（4）疼痛： 由毁损刺激,深部脑刺激(DBS)靶点定位,立体定向辅助神经内镜,神经组织移植,诊断性手术：立体定向活检,治疗性手术： (1) 排空术（血肿、囊性病变、脓肿、胶样囊肿等）,(2)近距离放疗（深部肿瘤、囊性肿瘤等）；,(3)颅内异物摘除术（磁性、非磁性）；,(4)CT、MRI导向开颅术（包括胶质性肿瘤等体积切除术）
16、,(5)立体定向放射外科（r-刀、X-刀）；,(6)颅外肿瘤立体定向放射治疗；,七、注意事项,安装定向仪框架时应将病灶位于定位 器的扫描范围之内；,注意事项,为了操作方便，应尽可能避免在手术切 口处固定螺钉，必要时在手术中可以拆 除一根立柱；,注意事项,固定定向仪框架螺钉的力量应适度，既 要牢固，又要避免力量过大使框架变形 或螺钉穿透颅骨内板引起出血；,注意事项,根据病灶的部位和手术时的体位安装弧 形弓架，但此时应注意X、Y轴坐标的转 换；,注意事项,手术前应仔细核对靶点的坐标；,注意事项,手术中操作轻柔，当靶点坐标和穿刺 角度确定后应将固定旋钮旋紧，以免 弧形弓架脱落或移位；,注意事项,手术中为了精确到达靶点，应减少脑 脊液的丢失和脑组织的移位，同时进 针应缓慢和轻柔，以免损伤血管引起 出血；,注意事项,手术结束后清洗定向仪并按照无菌术 消毒。,注意事项,