立體定向儀的結構與臨床使用,凌士營 安徽省立醫院神經外科 安徽省立體定向神經外科研究所,一、簡 介,1873年Dittmar介紹了立體定向術的原理 1906年Clarke and Horsley設計制造出 第一臺立體定向儀并用于動物實驗 1947年Spiegel and Wycis首次將立體定向技術用于人類，立體定向圖譜、腦室造影，并創辦了立體定向神經外科的機關刊物,定向儀的基本結構,1.種類繁多： Spiegel-Wycis定向儀、Talairach定向儀、Riechert-Mundinger定向儀 Leksell定向儀、Todd-Wells定向儀、CRW/BRW定向儀、Z-D定向儀 Patil定向儀、杉田定向儀 XZ-V定向儀、PJ-4定向儀 ASA-601型定向儀、 ASA-602型定向儀 2.分類： 簡單型和復雜型 直角坐標系、球坐標系、圓柱坐標系、混合坐標系 3.定向儀的基本結構 定位器：定位框架、定位尺（板）、固定螺絲和固定柱 導向器：半弧形弓、載物器 腦內操作器械：溫控射頻儀、毀損電極、搜索電極、活檢針、異物鉗、 血腫排空針、 內鏡激光器等等 定位輔助設備：X線機、CT機、MRI裝置等 計算記錄工具：觀片燈、計算器、劃線筆、普通直尺、電腦等,Lars Leksell 教授 （19071986） 是瑞典現代著名的神經外科醫生，他研制的Leksell 立體定向系統在世界各地廣泛應用，極大地促進了立體定向和功能性神經外科的發展,Lars Leksell, MD, PhD,他將立體定向原理與放射治療學相結合，創造性地提出立體定向放射神經外科概念，從而被尊稱為“立體定向放射神經外科之父”,1949年第一代Leksell立體定向儀問世,Leksell研制出了能與X線、CT、MRI、PET、DSA等相結合的定向儀，被稱為Leksell A、B、D、G 型定向儀。由于它具有定位精確、操作簡便和操作空間大等優點，目前已經在全世界五十多個國家的三百多家醫療中心被廣泛使用,二、Leksell立體定向系統的設計原理,Leksell立體定向系統是一種將直角坐標系統和極坐標系統相結合的混合性定向系統,Leksell立體定向系統的設計原理,直角坐標系統是基于笛卡爾原則，在顱腔內設置三個相互垂直的平面，通過水平面、冠狀面和矢狀面的X 、Y、Z軸相交于一點，顱內的任何一點都可以憑借X、Y、Z軸的坐標確立,Leksell立體定向系統的設計原理,極坐標系統又稱球坐標系統，它是將定向儀的中心作為球心，球表面的任何一點可以通過球的半徑以及與垂直平面和水平面的兩個角度來確立,Leksell立體定向系統的設計原理,Leksell定向儀由定位框架和與之相連的弧形弓架組成。使用Leksell定向儀時，先通過X線、CT、MRI等影像學定位，計算出靶點在X、Y、Z軸的坐標，然后在定向儀的框架上調整，使靶點位于定向儀的中心,Leksell立體定向系統的設計原理,在極坐標系統下選擇入顱的前傾或后仰角度（角）和左右側偏角度（角），并轉換成弧形弓架的角度，此時通過定向儀的導向就能準確的到達靶點，這種方法亦被稱為球心導向法。Leksell定向系統的誤差在1 mm以內,Leksell立體定向系統的設計原理,Leksell研制定向系統時，人為地規定定向儀中心點的X、Y、Z軸坐標均為100mm。定向儀的原點位于右后上方，X軸向左的數值逐漸增大，Y軸向前的數值逐漸增大，Z軸向下的數值逐漸增大,Leksell-G型立體定向系統的基本構成,笛卡兒坐標系統,三、Leksell-G型立體定向系統的基本構成,Leksell-G型立體定向系統主要由定向框架、導向器（半弧形弓架）、定位器以及各種腦內操作器械和輔助設備組成,Leksell-G型立體定向系統的基本構成,定向框架是由特殊合金材料制成的八邊形基環，左右徑為190mm，前后徑為210mm，為了麻醉插管方便和經鼻腔手術的需要，其前方的橫柱可以更換成中心為弧形的橫柱,Leksell-G型立體定向系統的基本構成,X線、CT、MRI定位裝置,Leksell-G型定向系統的輔助設備包括將定向儀與CT、MRI機器相連接的結合器、X線螺旋線計算盤以及活檢針、血腫排空針、電極針等,Leksell-G型立體定向系統的基本構成,四、安裝定向儀,定位框架通過螺釘固定在顱骨外板上，當用CT定位時使用的螺釘為塑料、碳纖維材料或金屬制成，而用MRI定位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立柱調節上下高度,定向框架通過前后或左右的兩個帶有坐標的可上下調節的固定環與半弧形弓架相連，當患者取平臥位時，固定環安裝在左右側，X軸的坐標由半弧形弓架上的數值決定，Y軸的坐標由定向框架左右橫柱上的數值決定，Z軸的坐標由定向框架左右固定環上的數值決定,取側臥位時 ，固定環可以安裝在前后方，此時Z軸的坐標仍由定向框架固定環上的數值決定，但 X、Y軸的數值需要互換（即在半弧形弓架上讀取的為Y軸數值，前后橫柱上讀取的為X軸數值）,通過經鼻-蝶竇穿刺鞍內或鞍上病灶時，手術者可以反向安裝弧形弓架從而在患者的前方操作,全顱靶點的全方位入路 (弧弓最大旋轉角度280),Trans nasal& Trans sphenoidal approach,Trans posterior cranial fossa approach,Leksell-G型定向儀的導向器為一半圓形的弧形弓架，它的半徑為190mm，通過固定環可以前后轉動以調節前傾角或后仰角度（角），弧形弓架上固定有一個載物器，載物器主要用于握持電極針、活檢針及血腫排空針等腦內操作器械,Leksell-G 型定向系統使用的定位器由25組N形玻璃板組成，CT定位時使用的“N”形玻璃板內嵌入的為金屬絲，而MRI定位時使用的“N”形玻璃板內灌入的是能在MRI掃描時顯影的植物油、硫酸銅或MRI增強劑GD-DTPA,五、靶點的定位與計算,第一代Leksell定向系統使用的是X線定位法，它通過顱內的鈣化斑、金屬異物以及腦室造影在X線攝片上的顯影進行定位，以后的B、D型定向系統都能用X線定位，以下簡要地介紹使用Leksell D型定向系統通過腦室造影的X 線定位法,X 線定位法,X Ray-傳統和經典的定位影像方法,數字,模擬,X-ray 定位框,X-ray 定位框架固定器,X線球管發出的X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坐標是相同的，而周圍射線通過兩個相互平行平面的坐標是不相同的，其中離X線膠片較近者放大率較小，遠離X線片者放大率較大，并且物體離中心射線越遠，放大率越大,X 線定位法,使用X 線定位法的Leksell定向系統的定向框架的四邊標有刻度，可以在X 線攝片上顯影，從而構成前、后、左、右四個坐標屏,X 線定位法,在定向手術攝片時，需將X線球管、定向框架及X線膠片固定起來，使中心射線通過定向框架坐標屏的中心，離X 線攝片較遠的坐標屏（遠處屏）的放大率是離攝片較近的坐標屏（近處屏）的1.5倍，定向框架中心的放大率是近處屏的1.2倍,X 線定位法,計算時首先在側位片上確定X線的中心點，方法是在左右側柱上選擇近處屏和遠處屏坐標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,X 線定位法,Leksell 定向系統計算靶點坐標使用的是螺旋線計算盤，計算盤的曲線呈螺旋形逐漸散開且保持相同的比例,X 線定位法,通過上述相交點分別作垂直線與Y軸、Z軸的遠側坐標柱和近側坐標柱相交，所得的數值即為靶點的Y、Z坐標。X坐標通過正位片計算，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X坐標上尋找即可,X 線定位法,X 線定位法,X 線定位法,CT 定位框,定制的CT床固定器和通用的CT適配器,CT定位法,Leksell-D 型定向系統是世界上第一個能與CT 相結合的定向系統。在Leksell-B型的基礎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上，以減少金屬在CT影像上的偽影，同時還設計出與CT相適配的定位器，Leksell- D型定向儀的定位器主要由左右兩塊有機玻璃板構成，有機玻璃板中鑲嵌有“N”形的金屬絲,CT定位法,人進行CT掃描時 ，用結合器將定向儀框架與 CT檢查床連接固定，然后根據需要進行不同層面的掃描，“N”形的金屬絲會在CT膠片的兩側分別形成三個截面圖像標志點，最后在CT膠片上進行測量，計算出X、Y、Z軸的坐標數值,CT定位法,說明了CT定向術的X、Y、Z軸坐標數值的計算方法， T為靶點， B、A、C為金屬絲在 CT上的顯影點，O為框架的中心點，靶點的X、Y軸坐標數值分別為TT1 、TT2，由于定位板為正方形， BA=BD，所以在CT片上量出BA的長度就能計算出Z軸坐標數值,CT定位法,Leksell- G型定向儀是第一個既能與CT相結合又能與MRI相結合的定向系統。MRI的定位器由前、后、左、右和上方的5組“N”形有機玻璃板構成。“N”形槽內灌有植物油、硫酸銅或順磁性增強劑GD-DTPA，從而在MRI掃描中顯影,MRI定位法,MRI-最常用的影象定位方法,MR 定位框,定制的 MR 頭線圈適配器,MRI導向時軸位片靶點坐標的計算方法 O為框架中心點，T為靶點，TT2為X軸的坐標數值，TT1為Y軸的坐標數值，AB為Z軸的坐標數值。計算框架靶點坐標結果： X=100+TT2(mm) Y=100-TT1(mm) Z=100-AB(mm),MRI導向時冠狀位片靶點坐標的計算方法 O為框架中心點，T為靶點, TT2為X軸的坐標數值，TT1為Z軸的坐標數值, AB為Y軸的坐標數值。計算框架靶點坐標結果： X=100+TT2(mm) Y=100-AB(mm) Z=100-TT1(mm),MRI導向時矢狀位片靶點坐標的計算方法 O為框架中心點，T為靶點，TT2為Z軸的坐標數值，TT1為Y軸的坐標數值，AB為X軸的坐標數值。計算框架靶點坐標結果：X=100+AB(mm) Y=100-TT1(mm) Z=100-TT2(mm),六、Leksell-G型定向儀的臨床應用,五. 立體定向手術適應癥： .功能性神經外科： （1）運動障礙性疾病： 帕金森病 肌張力障礙 原發性和外傷性震顫,（2）精神外科： 強迫癥 焦慮癥 攻擊性精神病,（3）癲癇： 立體腦電圖（SEEG) 主要是阻斷擴散環路,（4）疼痛： 由毀損刺激,深部腦刺激(DBS)靶點定位,立體定向輔助神經內鏡,神經組織移植,診斷性手術：立體定向活檢,治療性手術： (1) 排空術（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）；,(3)顱內異物摘除術（磁性、非磁性）；,(4)CT、MRI導向開顱術（包括膠質性腫瘤等體積切除術）,(5)立體定向放射外科（r-刀、X-刀）；,(6)顱外腫瘤立體定向放射治療；,七、注意事項,安裝定向儀框架時應將病灶位于定位 器的掃描范圍之內；,注意事項,為了操作方便，應盡可能避免在手術切 口處固定螺釘，必要時在手術中可以拆 除一根立柱；,注意事項,固定定向儀框架螺釘的力量應