第二章  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AeroTech?高精度立體定向系統(tǒng)由立體定位框架、弓形導(dǎo)向儀、立體定向手術(shù)器、CT/MRI定位系統(tǒng)、配套器械和立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)共六大部分組成。

立體定位框架

 

立體定位框架由立體定位主框（也稱基環(huán)或頭環(huán)）、前框和前框過鼻梁、四對(duì)連接立桿（鋁和碳纖維兩種）、一套定位頭釘、耳塞和工具等部分組成。

立體定位框架可以連接弓形導(dǎo)向儀進(jìn)行立體定向手術(shù)和連接CT/MRI定位系統(tǒng)進(jìn)行影像檢查和靶點(diǎn)定位，主體采用輕型鋁材料制造，重量?jī)H500g，患者頭戴框架仍可隨意活動(dòng)。

立體定位框架和CT、MRI定位系統(tǒng)配合可進(jìn)行CT或MRI掃描，CT、MRI定位系統(tǒng)的定位標(biāo)記會(huì)在檢查影像上顯影，用來為病灶在三維直角坐標(biāo)系中定位，建立顱腦與框架的相對(duì)坐標(biāo)關(guān)系，獲得靶點(diǎn)坐標(biāo)。立體定位框架完全與CT和MRI掃描機(jī)兼容，不會(huì)影響CT或MRI成像，同時(shí)框架還配備了碳纖維材料的連接立桿，更好地保證圖像質(zhì)量。

弓形導(dǎo)向儀

 

弓形導(dǎo)向儀由弧形弓、滑板、止動(dòng)器、導(dǎo)向器、X軸尺、Y軸滑座和Z軸尺等部分組成。

弓形導(dǎo)向儀與立體定位框架通過弓形導(dǎo)向儀左右X軸尺的固定園環(huán)和安裝在立體定位框架主框上的Y軸滑座和Z軸尺的固定園環(huán)相連接，配合引導(dǎo)立體定向手術(shù)器械作用于病灶靶點(diǎn)。

立體定向手術(shù)器

 

立體定向手術(shù)器由各種尺寸的穿刺套針、側(cè)孔和螺旋活檢針、鉆頭和鉆頭套、配套的塑料導(dǎo)向夾/止動(dòng)夾、轉(zhuǎn)接器和電鉆等部分組成。與弓形導(dǎo)向儀配合進(jìn)行各種立體定向手術(shù)的實(shí)施。

CT定位系統(tǒng)

 

CT定位系統(tǒng)由CT圖框、耳卡、水平儀和定制的CT適配器等部分組成。

CT圖框?yàn)橛袡C(jī)玻璃制成的長(zhǎng)方體，左右側(cè)板及前板上鑲有N形的銅箔，在進(jìn)行CT掃描時(shí)可以在圖像上顯影。CT圖框通過耳卡安裝并固定在立體定位框架上。定制的CT適配器安裝在CT掃描床上，再將裝有CT圖框的立體定位框架固定在CT適配器上，通過工具和水平儀調(diào)整并檢測(cè)安裝的圖框位置是否垂直和水平，檢驗(yàn)通過后即可進(jìn)行CT掃描。

MRI定位系統(tǒng)

 

MRI定位系統(tǒng)與CT定位系統(tǒng)基本類似，由MRI圖框、顯影液、耳卡、水平儀和定制的MRI適配器等部分組成，MRI定位系統(tǒng)為選配件。

MRI圖框?yàn)殡p層有機(jī)玻璃粘合制成的長(zhǎng)方體，左右側(cè)板和頂板中均開有N形槽，用于填充顯影液，在進(jìn)行MRI掃描時(shí)可以在圖像上顯影。MRI圖框安裝在立體定位框架上并通過耳卡固定。定制的MRI適配器安裝在MRI檢查床上，再將裝有MRI圖框的立體定位框架固定在MRI適配器上，通過工具和水平儀調(diào)整并檢測(cè)安裝的圖框位置是否垂直和水平，檢驗(yàn)通過后即可進(jìn)行MRI掃描。

配套器械

配套器械包括消毒箱、定制的坐標(biāo)刻度燈箱、配套易損件和其他選配件如射頻熱凝儀等，此部分設(shè)備為選配件。其中坐標(biāo)刻度燈箱根據(jù)影像設(shè)備（CT或MRI）輸出的單幅圖像片定制而成，如果同時(shí)選購(gòu)了立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)則可通過軟件系統(tǒng)計(jì)算而無需坐標(biāo)刻度燈箱。射頻熱凝儀則是對(duì)腦內(nèi)特定組織或腦腫瘤進(jìn)行熱凝毀損的重要工具。

立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)

立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)兩部分，其中硬件設(shè)備主要包括計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算機(jī)主機(jī)、掃描儀/網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和打印機(jī)，此部分設(shè)備為選配件，也可由用戶自行采購(gòu)。軟件系統(tǒng)包括立體定向手術(shù)計(jì)劃軟件、圖像輸入軟件和圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件，其中圖像網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件用于影像設(shè)備（CT和/或MRI）與手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)間通過網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像，但需用戶的影像檢查設(shè)備支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)；否則只能通過掃描儀掃描。立體定向手術(shù)計(jì)劃軟件分為用戶版和專家版兩個(gè)版本，用戶可根據(jù)臨床需求和醫(yī)院情況選購(gòu)。

立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)。它為臨床醫(yī)生提供交互式的頭顱斷層圖像輸入和三維重建工具，自動(dòng)識(shí)別并建立頭顱、病灶（靶區(qū)）及顱內(nèi)重要器官的幾何描述。在輔助醫(yī)生制定手術(shù)方案時(shí)，分析病灶周圍解剖結(jié)構(gòu)情況，仿真手術(shù)過程并模擬顯示手術(shù)路徑與重要器官的關(guān)系，向醫(yī)生提供最佳手術(shù)路徑，從而確定最優(yōu)化、最合理的手術(shù)計(jì)劃。打印輸出手術(shù)方案報(bào)告，存貯病例計(jì)劃。

立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的詳細(xì)介紹和操作請(qǐng)參考北京浪騰科技發(fā)展有限公司發(fā)行的立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)軟件說明書，文檔編號(hào)為L(zhǎng)T-STEREO-003。

 

第三章  工作原理

基本原理

將立體定位框架固定在患者顱骨上，病人頭顱在由框架形成的三維直角坐標(biāo)系中的位置也就確定下來，在立體定位框架上安裝CT或MRI定位系統(tǒng)，檢查并驗(yàn)證后進(jìn)行CT和/或MRI掃描拍片（如支持DICOM網(wǎng)絡(luò)傳輸則無需拍片），患者即可與CT或MRI脫機(jī)。

醫(yī)生便可以根據(jù)N形標(biāo)識(shí)（CT是銅箔、MRI是硫酸銅顯影液）在CT或MR圖像上所形成的定位標(biāo)記點(diǎn)及圖像上病灶靶點(diǎn)與定位標(biāo)記點(diǎn)的位置關(guān)系，將病灶靶點(diǎn)從患者顱腦空間（人腦坐標(biāo)）轉(zhuǎn)換到定向儀框架坐標(biāo)中，確定靶點(diǎn)在三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

根據(jù)靶點(diǎn)的Y和Z值將弓形導(dǎo)向儀的Y軸滑座和Z軸尺對(duì)應(yīng)安裝在立體定位框架主框上，再將弓形導(dǎo)向儀通過弧形弓的左右X軸尺按靶點(diǎn)的X值調(diào)整后，通過園環(huán)與Z軸園環(huán)匹配并固定。將手術(shù)器械（如血腫排空器、活檢器等）安裝在弓形架滑板的止動(dòng)器和固定器上，此時(shí)，手術(shù)器械被導(dǎo)入患者顱內(nèi)，其下端命中病灶靶點(diǎn)。

                

弓形導(dǎo)向儀導(dǎo)向的原理是球心法，弧形弓可繞框架作前后轉(zhuǎn)動(dòng)，裝在弧形弓上的滑板帶著手術(shù)器械又可沿弓作左右滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)與滑動(dòng)過程中，始終保持手術(shù)器械的下端命中靶點(diǎn)，這為醫(yī)生選擇不同的入顱方位提供了條件。

CT和MRI定位系統(tǒng)

通過CT適配器和MRI適配器使得立體定位框架與CT/MRI掃描床結(jié)合牢固，掃描過程中不會(huì)發(fā)生移位和震動(dòng)，同時(shí)通過適配器上的調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)立體定位框架的相對(duì)位置和水平狀態(tài)，并通過水平儀和掃描儀的定位激光線檢查確保安裝立體定位框架上的CT圖框或MRI圖框既水平又與掃描激光線吻合，此時(shí)圖框與掃描面平行。

     

進(jìn)行CT或MRI掃描，圖框左右側(cè)板的N形標(biāo)識(shí)在軸位圖像的左右兩側(cè)共形成2組共6個(gè)定位標(biāo)記點(diǎn)，通過其中4個(gè)角點(diǎn)可以換算出圖像上任意點(diǎn)對(duì)應(yīng)于框架的X、Y坐標(biāo)，通過中間的2點(diǎn)可以得到該幅圖像對(duì)應(yīng)于框架的Z坐標(biāo)。具體推導(dǎo)方法可參考本章手工推導(dǎo)一節(jié)。

 

CT適配器有兩個(gè)方向的調(diào)節(jié)裝置和鎖緊裝置，其中一個(gè)可以調(diào)節(jié)在進(jìn)床方向框架與床的夾角，定為傾斜螺絲和傾斜鎖緊螺絲；另一個(gè)可以調(diào)整框架在床上與床面的夾角，定為扭轉(zhuǎn)螺絲和扭轉(zhuǎn)鎖緊螺絲。

MRI適配器也有兩個(gè)方向的調(diào)節(jié)裝置和鎖緊裝置，其中一個(gè)可以調(diào)節(jié)在進(jìn)床方向框架與床的夾角，定為傾斜螺絲和傾斜鎖緊螺絲；另一個(gè)可以調(diào)整框架在床上與床面的夾角，定為扭轉(zhuǎn)螺絲和扭轉(zhuǎn)鎖緊螺絲。

立體定向手術(shù)器械

? 長(zhǎng)鉆

系統(tǒng)配套Φ3.2和Φ2.1的兩根長(zhǎng)鉆，供顱骨鉆孔用，鉆頭為高速鋼鍍鈦，鉆頭套為不銹鋼制成，在鉆桿上端有內(nèi)六角孔，為直流電鉆傳動(dòng)接口，使用長(zhǎng)鉆時(shí)需與鉆頭套一起使用。

? 穿刺套針

穿刺套針由實(shí)心的針芯和一個(gè)針套組成，為穿刺靶點(diǎn)的常用器械。臨床應(yīng)用的各種尺寸的穿刺套針均由不銹鋼制成。穿刺針芯分為尖頭穿刺針芯和圓頭穿刺針芯，在不同的手術(shù)階段選用不同的針芯可以更好地保護(hù)正常顱腦組織。根據(jù)立體定向手術(shù)需要，針套帶有注射針座，便于抽吸、沖洗和向靶區(qū)注藥。

? 活檢針

對(duì)患者腦內(nèi)病變組織作活組織檢查用的專用手術(shù)器械。活檢針由特殊的針芯和針套組成，常用的有兩種，側(cè)孔活檢針和螺旋活檢針，前者通過針套前端的小窗將進(jìn)入的病理組織切割留檢，后者通過螺旋針尖的彈簧，將病理組織旋入留取。手術(shù)中特殊螺旋針芯在進(jìn)退時(shí)，均應(yīng)始終按照順時(shí)針方向進(jìn)行操作，以防其尖端部分折斷?；顧z針能夠安全、準(zhǔn)確地從腦內(nèi)獲取有代表性的活檢組織，供組織學(xué)和病理學(xué)檢查用。

? 血腫排空器

對(duì)患者腦內(nèi)形成的凝血塊磨碎而排除的一種專用手術(shù)器械，它由薄壁套管和位于其內(nèi)的螺旋桿兩部分組成。薄壁套管頭端園鈍，防止深入腦內(nèi)時(shí)損傷正常組織。套管末端為負(fù)壓吸引器接口，可將血腫吸出至指定的容器瓶。在負(fù)壓吸引下，腦內(nèi)血腫首先經(jīng)套管頭端的小窗口進(jìn)入套管內(nèi)；此時(shí)用小型搖鉆沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋桿的末端，血腫物即被旋轉(zhuǎn)的螺旋桿切碎，然后在螺旋桿的推擠和負(fù)壓吸力作用下迅速流向排出口達(dá)到排空目的。

 

手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)

立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)是由海軍總醫(yī)院全軍神經(jīng)外科中心和北京浪騰科技發(fā)展有限公司共同研制開發(fā)的、配套腦立體定向儀使用的神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃軟件系統(tǒng)。

該系統(tǒng)基于高性能的圖像工作站并結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)。它為臨床醫(yī)生提供交互式的頭顱斷層圖像輸入和三維重建工具，自動(dòng)識(shí)別并建立頭顱、病灶（靶區(qū)）及顱內(nèi)重要器官的幾何描述。在輔助醫(yī)生制定手術(shù)方案時(shí)，分析病灶周圍解剖結(jié)構(gòu)情況，仿真手術(shù)過程并模擬顯示手術(shù)路徑與重要器官的關(guān)系，向醫(yī)生提供最佳手術(shù)路徑，從而確定最優(yōu)化、最合理的手術(shù)計(jì)劃。打印輸出手術(shù)方案報(bào)告，存貯病例計(jì)劃。

手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)性能特點(diǎn)

? 支持DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)，CT/MRI圖像數(shù)據(jù)可以直接由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)较到y(tǒng)，保證圖像處理精度和速度

? 采用先進(jìn)的圖像算法實(shí)現(xiàn)定位標(biāo)記點(diǎn)和病灶（靶區(qū)）等器官的自動(dòng)探測(cè)，大大縮短了計(jì)劃時(shí)間

? 支持不同廠家的多種型號(hào)定向儀，并向用戶開放，用戶只需將已有的定向儀添加至系統(tǒng)配置中就能配套使用，避免資源浪費(fèi)

? 治療功能性疾病時(shí)，定向儀不需要安裝與AC-PC面平行，系統(tǒng)采用幾何坐標(biāo)系變換算法可自動(dòng)探測(cè)功能性神經(jīng)核團(tuán)位置

? 提供多種模式的圖像顯示和手術(shù)評(píng)估方法，便于醫(yī)生更好地觀察解剖結(jié)構(gòu)，制定出最佳手術(shù)方案

? 先進(jìn)的病例及圖像數(shù)據(jù)庫管理功能，并可將病例計(jì)劃和圖像數(shù)據(jù)存入CD-R光盤/DVD光盤中，實(shí)現(xiàn)永久存檔