立体定向仪的结构与临床使用[管理材料]

1、 一、简一、简 介介 1873年年Dittmar介绍了立体定向术的原理介绍了立体定向术的原理 1906年年Clarke and Horsley设计制造出设计制造出 第一台立体定向仪并用于动物实验第一台立体定向仪并用于动物实验 1947年年Spiegel and Wycis首次将立体定向技术用于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向神经外科的机关刊物 Lars Leksell Lars Leksell 教授教授 （1907190719861986） 是瑞典现是瑞典现 代著名的神经外科医生，代著名的神

2、经外科医生， 他研制的他研制的Leksell Leksell 立体定立体定 向系统在世界各地广泛应向系统在世界各地广泛应 用，极大地促进了立体定用，极大地促进了立体定 向和功能性神经外科的发向和功能性神经外科的发 展展 Lars Leksell, MD, PhD 他将立体定向他将立体定向 原理与放射治疗学原理与放射治疗学 相结合，创造性地相结合，创造性地 提出立体定向放射提出立体定向放射 神经外科概念，从神经外科概念，从 而被尊称为而被尊称为“立体立体 定向放射神经外科定向放射神经外科 之父之父” 19491949年第一代年第一代LeksellLeksell立体定向仪问世立体定向仪问世 Lek

3、sell Leksell研制出了能与研制出了能与X X线、线、CTCT、 MRIMRI、PETPET、DSADSA等相结合的定向仪，等相结合的定向仪， 被称为被称为Leksell ALeksell A、B B、D D、G G 型定向型定向 仪。由于它具有定位精确、操作简仪。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在全世界五十多个国家的三百多家 医疗中心被广泛使用医疗中心被广泛使用 二、二、LeksellLeksell立体定向系统的设计原理立体定向系统的设计原理 Leksell Leksell立体立体 定向系统是一种

4、定向系统是一种 将直角坐标系统将直角坐标系统 和极坐标系统相和极坐标系统相 结合的混合性定结合的混合性定 向系统向系统 LeksellLeksell立体定向系统的设计原理立体定向系统的设计原理 直角坐标系统直角坐标系统 是基于笛卡尔原则，是基于笛卡尔原则， 在颅腔内设置三个在颅腔内设置三个 相互垂直的平面，相互垂直的平面， 通过水平面、冠状通过水平面、冠状 面和矢状面的面和矢状面的X X 、 Y Y、Z Z轴相交于一点，轴相交于一点， 颅内的任何一点都颅内的任何一点都 可以凭借可以凭借X X、Y Y、Z Z 轴的坐标确立轴的坐标确立 LeksellLeksell立体定向系统的设计原理立体定向系

5、统的设计原理 极坐标系统又极坐标系统又 称球坐标系统，它称球坐标系统，它 是将定向仪的中心是将定向仪的中心 作为球心，球表面作为球心，球表面 的任何一点可以通的任何一点可以通 过球的半径以及与过球的半径以及与 垂直平面和水平面垂直平面和水平面 的两个角度来确立的两个角度来确立 LeksellLeksell立体定向系统的设计原理立体定向系统的设计原理 Leksell Leksell定向仪由定定向仪由定 位框架和与之相连的弧形位框架和与之相连的弧形 弓架组成。使用弓架组成。使用LeksellLeksell 定向仪时，先通过定向仪时，先通过X X线、线、 CTCT、MRIMRI等影像学定位，等影像学

6、定位， 计算出靶点在计算出靶点在X X、Y Y、Z Z轴轴 的坐标，然后在定向仪的的坐标，然后在定向仪的 框架上调整，使靶点位于框架上调整，使靶点位于 定向仪的中心定向仪的中心 LeksellLeksell立体定向系统的设计原理立体定向系统的设计原理 在极坐标系统下在极坐标系统下 选择入颅的前倾或后仰选择入颅的前倾或后仰 角度（角度（角）和左右侧角）和左右侧 偏角度（偏角度（角），并转角），并转 换成弧形弓架的角度，换成弧形弓架的角度， 此时通过定向仪的导向此时通过定向仪的导向 就能准确的到达靶点，就能准确的到达靶点， 这种方法亦被称为球心这种方法亦被称为球心 导向法。导向法。LeksellL

7、eksell定向定向 系统的误差在系统的误差在1 mm1 mm以以 内内 LeksellLeksell立体定向系统的设计原理立体定向系统的设计原理 Leksell Leksell研制定向系统时，人为地规定研制定向系统时，人为地规定 定向仪中心点的定向仪中心点的X X、Y Y、Z Z轴坐标均为轴坐标均为100mm100mm。 定向仪的原点位于右后上方，定向仪的原点位于右后上方，X X轴向左的数轴向左的数 值逐渐增大，值逐渐增大，Y Y轴向前的数值逐渐增大，轴向前的数值逐渐增大，Z Z 轴向下的数值逐渐增大轴向下的数值逐渐增大 Leksell-GLeksell-G型立体定向系统的基本构成型立体定向

8、系统的基本构成 三、三、Leksell-GLeksell-G型立体定向系统的基本构成型立体定向系统的基本构成 Leksell-G Leksell-G型型 立体定向系统主立体定向系统主 要由定向框架、要由定向框架、 导向器（半弧形导向器（半弧形 弓架）、定位器弓架）、定位器 以及各种脑内操以及各种脑内操 作器械和辅助设作器械和辅助设 备组成备组成 Leksell-GLeksell-G型立体定向系统的基本构成型立体定向系统的基本构成 图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 八边形基环，左右径为八边形基环，左右径为190mm190mm，前后径为，前后径为

9、210mm210mm，为了麻醉插管方便和经鼻腔手术，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的需要，其前方的横柱可以更换成中心 为弧形的横柱为弧形的横柱 Leksell-GLeksell-G型立体定向系统的基本构成型立体定向系统的基本构成 X线、线、CT、MRI定位装置定位装置 Leksell-G Leksell-G型定向系统的辅助设型定向系统的辅助设 备包括将定向仪与备包括将定向仪与CTCT、MRIMRI机器相连机器相连 接的结合器、接的结合器、X X线螺旋线计算盘以及线螺旋线计算盘以及 活检针、血肿排空针、电极针等活检针、血肿排空针、电极针等 Leksell-GLe

10、ksell-G型立体定向系统的基本构成型立体定向系统的基本构成 四、安装定向仪四、安装定向仪 定位框架通过螺钉固定在颅骨外板定位框架通过螺钉固定在颅骨外板 上，当用上，当用CTCT定位时使用的螺钉为塑料、定位时使用的螺钉为塑料、 碳纤维材料或金属制成，而用碳纤维材料或金属制成，而用MRIMRI定位定位 时使用的螺钉为铝金属制成，且其尖端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为不锈钢材料。定向框架可以通过四根 立柱调节上下高度立柱调节上下高度 定向框架通过前后定向框架通过前后 或左右的两个带有坐标或左右的两个带有坐标 的可上下调节的固定环的可上下调节的固定环 与半

11、弧形弓架相连，当与半弧形弓架相连，当 患者取平卧位时，固定患者取平卧位时，固定 环安装在左右侧，环安装在左右侧，X X轴的轴的 坐标由半弧形弓架上的坐标由半弧形弓架上的 数值决定，数值决定，Y Y轴的坐标由轴的坐标由 定向框架左右横柱上的定向框架左右横柱上的 数值决定，数值决定，Z Z轴的坐标由轴的坐标由 定向框架左右固定环上定向框架左右固定环上 的数值决定的数值决定 取侧卧位时取侧卧位时 ， 固定环可以安装在固定环可以安装在 前后方，此时前后方，此时Z Z轴的轴的 坐标仍由定向框架坐标仍由定向框架 固定环上的数值决固定环上的数值决 定，但定，但 X X、Y Y轴的数轴的数 值需要互换（即在值

12、需要互换（即在 半弧形弓架上读取半弧形弓架上读取 的为的为Y Y轴数值，前后轴数值，前后 横柱上读取的为横柱上读取的为X X轴轴 数值）数值） 通过经鼻通过经鼻- -蝶窦穿刺鞍内或鞍上病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而在患者的前方操作 Trans nasal& Trans sphenoidal approach Trans posterior cranial fossa approach Leksell-G Leksell-G型定向型定向 仪的导向器为一半圆仪的导向器为一半圆 形的弧形弓架，它的形的弧形弓架，它的

13、半径为半径为190mm190mm，通过固，通过固 定环可以前后转动以定环可以前后转动以 调节前倾角或后仰角调节前倾角或后仰角 度（度（角），弧形弓角），弧形弓 架上固定有一个载物架上固定有一个载物 器，载物器主要用于器，载物器主要用于 握持电极针、活检针握持电极针、活检针 及血肿排空针等脑内及血肿排空针等脑内 操作器械操作器械 Leksell-G Leksell-G 型定向型定向 系统使用的定位器由系统使用的定位器由 2 25 5组组N N形玻璃板组成，形玻璃板组成， CTCT定位时使用的定位时使用的“N N”形形 玻璃板内嵌入的为金属玻璃板内嵌入的为金属 丝，而丝，而MRIMRI定位时使用定

14、位时使用 的的“N N”形玻璃板内灌入形玻璃板内灌入 的是能在的是能在MRIMRI扫描时显扫描时显 影的植物油、硫酸铜或影的植物油、硫酸铜或 MRIMRI增强剂增强剂GD-DTPAGD-DTPA 五、靶点的定位与计算五、靶点的定位与计算 第一代第一代LeksellLeksell定向系统使用的是定向系统使用的是X X线线 定位法，它通过颅内的钙化斑、金属异物定位法，它通过颅内的钙化斑、金属异物 以及脑室造影在以及脑室造影在X X线摄片上的显影进行定线摄片上的显影进行定 位，以后的位，以后的B B、D D型定向系统都能用型定向系统都能用X X线定线定 位，以下简要地介绍使用位，以下简要地介绍使用L

15、eksell Leksell D D型定型定 向系统通过脑室造影的向系统通过脑室造影的X X 线定位法线定位法 X X 线定位法线定位法 X Ray-传统和经典的定位影像方法传统和经典的定位影像方法 数字 模拟 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线球管发出的线球管发出的X X射线是呈圆锥形散开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

16、通过两个相互坐标是相同的，而周围射线通过两个相互 平行平面的坐标是不相同的，其中离平行平面的坐标是不相同的，其中离X X线胶线胶 片较近者放大率较小，远离片较近者放大率较小，远离X X线片者放大率线片者放大率 较大，并且物体离中心射线越远，放大率较大，并且物体离中心射线越远，放大率 越大越大 X X 线定位法线定位法 使用使用X X 线定位法的线定位法的LeksellLeksell定向系统的定向系统的 定向框架的四边标有刻度，可以在定向框架的四边标有刻度，可以在X X 线摄片线摄片 上显影，从而构成前、后、左、右四个坐标上显影，从而构成前、后、左、右四个坐标 屏屏 X X 线定位法线定位法 在

17、定向手术摄片时，需将在定向手术摄片时，需将X X线球管、线球管、 定向框架及定向框架及X X线胶片固定起来，使中心射线胶片固定起来，使中心射 线通过定向框架坐标屏的中心，离线通过定向框架坐标屏的中心，离X X 线线 摄片较远的坐标屏（远处屏）的放大率摄片较远的坐标屏（远处屏）的放大率 是离摄片较近的坐标屏（近处屏）的是离摄片较近的坐标屏（近处屏）的1.51.5 倍，定向框架中心的放大率是近处屏的倍，定向框架中心的放大率是近处屏的 1.21.2倍倍 X X 线定位法线定位法 计算时首先在侧位片上确定计算时首先在侧位片上确定X X线的中心点，线的中心点， 方法是在左右侧柱上选择近处屏和远处屏坐方法

18、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连线相交于一点即为中心点 X X 线定位法线定位法 Leksell Leksell 定定 向系统计算靶点向系统计算靶点 坐标使用的是螺坐标使用的是螺 旋线计算盘，计旋线计算盘，计 算盘的曲线呈螺算盘的曲线呈螺 旋形逐渐散开且旋形逐渐散开且 保持相同的比例保持相同的比例 X X 线定位法线定位法 通过上述相交点分别作垂直线与通过上述相交点分别作垂直线与Y Y轴、轴、Z Z轴的远轴的远 侧坐标柱和近侧坐标柱相交，所得的数值即为靶点的侧坐标柱和近侧坐标柱相交，所得

19、的数值即为靶点的 Y Y、Z Z坐标。坐标。X X坐标通过正位片计算，先在人脑立体定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，然后在向图谱上查找出靶点与三脑室中线的距离，然后在X X 坐标上寻找即可坐标上寻找即可 X X 线定位法线定位法 X X 线定位法线定位法 X X 线定位法线定位法 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CT适配器适配器 CTCT定位法定位法 Leksell-D Leksell-D 型定向系统是世界上第一个型定向系统是世界上第一个 能与能与CT CT 相结合的定向系统。在相结合的定向系统。在Leksell-

20、BLeksell-B型型 的基础上减少金属材料的使用，并使用塑料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，以减少金属在上，以减少金属在CTCT影像上的伪影，同时还影像上的伪影，同时还 设计出与设计出与CTCT相适配的定位器，相适配的定位器，Leksell- DLeksell- D型型 定向仪的定位器主要由左右两块有机玻璃板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构成，有机玻璃板中镶嵌有“N N”形的金属丝形的金属丝 CTCT定位法定位法 人进行人进行CTCT扫描时扫描时 ， 用结合器将定向仪

21、框架用结合器将定向仪框架 与与 CTCT检查床连接固定，检查床连接固定， 然后根据需要进行不同然后根据需要进行不同 层面的扫描，层面的扫描，“N N”形的形的 金属丝会在金属丝会在CTCT胶片的两胶片的两 侧分别形成三个截面图侧分别形成三个截面图 像标志点，最后在像标志点，最后在CTCT胶胶 片上进行测量，计算出片上进行测量，计算出X X、 Y Y、Z Z轴的坐标数值轴的坐标数值 CTCT定位法定位法 说明了说明了CTCT定向术的定向术的X X、Y Y、Z Z轴坐标数值的计算轴坐标数值的计算 方法，方法， T T为靶点，为靶点， B B、A A、C C为金属丝在为金属丝在 CTCT上的显影上的

22、显影 点，点，O O为框架的中心点，靶点的为框架的中心点，靶点的X X、Y Y轴坐标数值分别轴坐标数值分别 为为TTTT1 1 、TTTT2 2，由于定位板为正方形，由于定位板为正方形， BA=BDBA=BD，所以，所以 在在CTCT片上量出片上量出BABA的长度就能计算出的长度就能计算出Z Z轴坐标数值轴坐标数值 CTCT定位法定位法 Leksell- G Leksell- G型定向仪是第一个既能与型定向仪是第一个既能与 CTCT相结合又能与相结合又能与MRIMRI相结合的定向系统。相结合的定向系统。 MRIMRI的定位器由前、后、左、右和上方的的定位器由前、后、左、右和上方的5 5 组组“

23、N N”形有机玻璃板构成。形有机玻璃板构成。“N N”形槽内灌形槽内灌 有植物油、硫酸铜或顺磁性增强剂有植物油、硫酸铜或顺磁性增强剂GD-DTPAGD-DTPA， 从而在从而在MRIMRI扫描中显影扫描中显影 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 头线圈头线圈 适配器适配器 MRIMRI导向时轴位片靶点导向时轴位片靶点 坐标的计算方法坐标的计算方法 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-

24、TT1(mm) Z=100-AB(mm) MRIMRI导向时冠状位片靶导向时冠状位片靶 点坐标的计算方法点坐标的计算方法 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) MRIMRI导向时矢状位片靶导向时矢状位片靶 点坐标的计算方法点坐标的计算方法 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

25、) Z=100-TT2(mm) 六、六、Leksell-GLeksell-G型定向仪的临床应用型定向仪的临床应用 五五. 立体定向手术适应症：立体定向手术适应症： .功能性神经外科：功能性神经外科： （1）运动障碍性疾病：）运动障碍性疾病： 帕金森病帕金森病 肌张力障碍肌张力障碍 原发性和外伤性震颤原发性和外伤性震颤 （2）精神外科：）精神外科： 强迫症强迫症 焦虑症焦虑症 攻击性精神病攻击性精神病 （3）癫痫：）癫痫： 立体脑电图（立体脑电图（SEEG) 主要是阻断扩散环路主要是阻断扩散环路 （4）疼痛：）疼痛： 由毁损由毁损刺激刺激 深部脑刺激深部脑刺激(DBS)靶点定位靶点定位 立体定向辅助神经内镜立体定向辅助神经内镜 神经组织移植神经组织移植 诊断性手术：立体定向活检诊断性手术：立体定向活检 治疗性手术：治疗性手术： (1) (1) 排空术（血肿、囊性病变、脓肿、胶样囊肿等）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