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1、定向仪的结构与临床应用定向仪的结构与临床应用安徽省立医院神经外科安徽省立医院神经外科 安徽省立体定向神经外科研究所安徽省立体定向神经外科研究所 魏祥品魏祥品一、简 介1873年Dittman介绍了立体定向术的原理。1906年Clarke and Horsley设计制造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。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 向系统在世界各地广泛应 用，极大地促进了立
2、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
3、标系统相 结合的混合性定 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
4、， 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，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
5、向系统的基本构成笛卡儿坐标系统笛卡儿坐标系统三、Leksell-G型立体定向系统的基本构成 Leksell-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
6、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
7、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全颅靶点的全方位入路( (弧弓最大旋转角度弧弓最大旋转角度280)280)Trans nasal& Trans sphenoidal approachTrans posterior cranial fossa approachLeksell-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
8、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MRI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
9、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
10、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
11、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。 C
12、T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
13、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，AB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
14、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-TT2(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
15、)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内窥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）(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
