AeroTech立体定向系统

立体定向系统产品技术特点说明

 

 北京浪腾科技发展有限公司

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电话 (010)6297.8397 

 

第一章  概述 

随着影像学技术的发展和医疗技术的提高，脑内小肿瘤和重要功能区的病灶越来越多见，因而，在脑神经外科手术中，CT/MRI引导下的脑立体定向技术也就显示出愈来愈重要的地位。尤其对于不适合开颅手术的脑深部小病灶、多发病灶和位于重要功能区的病灶，立体定向手术具有特殊的作用。立体定向手术安全可靠、定位准确、操作方便，手术在局麻下进行，创伤小，患者痛苦少，可避免开颅手术给患者带来的痛苦和并发症，患者术后恢复快，大大降低了手术中的死、残率。

AeroTech立体定向系统是北京浪腾科技发展有限公司和海军总医院全军神经外科中心联合设计开发的高精度立体定向系统。

可适用于下列各种颅脑外科手术：

 脑内病变活检：包括脑肿瘤、炎症、寄生虫脑变性疾病及其他不明原因的病变；

 脑内各种囊肿的抽吸、切除；

 脑内血肿排空、引流；

 脑脓肿排空及注入抗生素；

 脑内异物摘除；

 各种功能性神经外科疾病的治疗；

 脑肿瘤内各种治疗，如间质内放疗（注入放射性同位素胶体或颗粒和后装置管）、内化疗；

 配合激光、内窥镜治疗脑内各种病变；

 立体定向放射外科治疗（配合及引导直线加速器、伽玛刀等）。

 

第二章  系统结构

AeroTech高精度立体定向系统由立体定位框架、弓形导向仪、立体定向手术器、CT/MRI定位系统、配套器械和立体定向手术计划系统共六大部分组成。

立体定位框架

 

立体定位框架由立体定位主框（也称基环或头环）、前框和前框过鼻梁、四对连接立杆（铝和碳纤维两种）、一套定位头钉、耳塞和工具等部分组成。

立体定位框架可以连接弓形导向仪进行立体定向手术和连接CT/MRI定位系统进行影像检查和靶点定位，主体采用轻型铝材料制造，重量仅500g，患者头戴框架仍可随意活动。

立体定位框架和CT、MRI定位系统配合可进行CT或MRI扫描，CT、MRI定位系统的定位标记会在检查影像上显影，用来为病灶在三维直角坐标系中定位，建立颅脑与框架的相对坐标关系，获得靶点坐标。立体定位框架完全与CT和MRI扫描机兼容，不会影响CT或MRI成像，同时框架还配备了碳纤维材料的连接立杆，更好地保证图像质量。

弓形导向仪

 

弓形导向仪由弧形弓、滑板、止动器、导向器、X轴尺、Y轴滑座和Z轴尺等部分组成。

弓形导向仪与立体定位框架通过弓形导向仪左右X轴尺的固定园环和安装在立体定位框架主框上的Y轴滑座和Z轴尺的固定园环相连接，配合引导立体定向手术器械作用于病灶靶点。

立体定向手术器

 

立体定向手术器由各种尺寸的穿刺套针、侧孔和螺旋活检针、钻头和钻头套、配套的塑料导向夹/止动夹、转接器和电钻等部分组成。与弓形导向仪配合进行各种立体定向手术的实施。

CT定位系统

 

CT定位系统由CT图框、耳卡、水平仪和定制的CT适配器等部分组成。

CT图框为有机玻璃制成的长方体，左右侧板及前板上镶有N形的铜箔，在进行CT扫描时可以在图像上显影。CT图框通过耳卡安装并固定在立体定位框架上。定制的CT适配器安装在CT扫描床上，再将装有CT图框的立体定位框架固定在CT适配器上，通过工具和水平仪调整并检测安装的图框位置是否垂直和水平，检验通过后即可进行CT扫描。

MRI定位系统

 

MRI定位系统与CT定位系统基本类似，由MRI图框、显影液、耳卡、水平仪和定制的MRI适配器等部分组成，MRI定位系统为选配件。

MRI图框为双层有机玻璃粘合制成的长方体，左右侧板和顶板中均开有N形槽，用于填充显影液，在进行MRI扫描时可以在图像上显影。MRI图框安装在立体定位框架上并通过耳卡固定。定制的MRI适配器安装在MRI检查床上，再将装有MRI图框的立体定位框架固定在MRI适配器上，通过工具和水平仪调整并检测安装的图框位置是否垂直和水平，检验通过后即可进行MRI扫描。

配套器械

配套器械包括消毒箱、定制的坐标刻度灯箱、配套易损件和其他选配件如射频热凝仪等，此部分设备为选配件。其中坐标刻度灯箱根据影像设备（CT或MRI）输出的单幅图像片定制而成，如果同时选购了立体定向手术计划系统则可通过软件系统计算而无需坐标刻度灯箱。射频热凝仪则是对脑内特定组织或脑肿瘤进行热凝毁损的重要工具。

立体定向手术计划系统

立体定向手术计划系统包括硬件设备和软件系统两部分，其中硬件设备主要包括计划系统计算机主机、扫描仪/网络传输设备和打印机，此部分设备为选配件，也可由用户自行采购。软件系统包括立体定向手术计划软件、图像输入软件和图像网络传输软件，其中图像网络传输软件用于影像设备（CT和/或MRI）与手术计划系统间通过网络传输图像，但需用户的影像检查设备支持DICOM标准；否则只能通过扫描仪扫描。立体定向手术计划软件分为用户版和专家版两个版本，用户可根据临床需求和医院情况选购。

立体定向手术计划系统结合先进的计算机技术和图像处理技术。它为临床医生提供交互式的头颅断层图像输入和三维重建工具，自动识别并建立头颅、病灶（靶区）及颅内重要器官的几何描述。在辅助医生制定手术方案时，分析病灶周围解剖结构情况，仿真手术过程并模拟显示手术路径与重要器官的关系，向医生提供最佳手术路径，从而确定最优化、最合理的手术计划。打印输出手术方案报告，存贮病例计划。

立体定向手术计划系统的详细介绍和操作请参考北京浪腾科技发展有限公司发行的立体定向手术计划系统软件说明书，文档编号为LT-STEREO-003。

 

第三章  工作原理

基本原理

将立体定位框架固定在患者颅骨上，病人头颅在由框架形成的三维直角坐标系中的位置也就确定下来，在立体定位框架上安装CT或MRI定位系统，检查并验证后进行CT和/或MRI扫描拍片（如支持DICOM网络传输则无需拍片），患者即可与CT或MRI脱机。

医生便可以根据N形标识（CT是铜箔、MRI是硫酸铜显影液）在CT或MR图像上所形成的定位标记点及图像上病灶靶点与定位标记点的位置关系，将病灶靶点从患者颅脑空间（人脑坐标）转换到定向仪框架坐标中，确定靶点在三维坐标系中的坐标值。

根据靶点的Y和Z值将弓形导向仪的Y轴滑座和Z轴尺对应安装在立体定位框架主框上，再将弓形导向仪通过弧形弓的左右X轴尺按靶点的X值调整后，通过园环与Z轴园环匹配并固定。将手术器械（如血肿排空器、活检器等）安装在弓形架滑板的止动器和固定器上，此时，手术器械被导入患者颅内，其下端命中病灶靶点。

                

弓形导向仪导向的原理是球心法，弧形弓可绕框架作前后转动，装在弧形弓上的滑板带着手术器械又可沿弓作左右滑动，在转动与滑动过程中，始终保持手术器械的下端命中靶点，这为医生选择不同的入颅方位提供了条件。

CT和MRI定位系统

通过CT适配器和MRI适配器使得立体定位框架与CT/MRI扫描床结合牢固，扫描过程中不会发生移位和震动，同时通过适配器上的调节装置调节立体定位框架的相对位置和水平状态，并通过水平仪和扫描仪的定位激光线检查确保安装立体定位框架上的CT图框或MRI图框既水平又与扫描激光线吻合，此时图框与扫描面平行。

     

进行CT或MRI扫描，图框左右侧板的N形标识在轴位图像的左右两侧共形成2组共6个定位标记点，通过其中4个角点可以换算出图像上任意点对应于框架的X、Y坐标，通过中间的2点可以得到该幅图像对应于框架的Z坐标。具体推导方法可参考本章手工推导一节。

 

CT适配器有两个方向的调节装置和锁紧装置，其中一个可以调节在进床方向框架与床的夹角，定为倾斜螺丝和倾斜锁紧螺丝；另一个可以调整框架在床上与床面的夹角，定为扭转螺丝和扭转锁紧螺丝。

MRI适配器也有两个方向的调节装置和锁紧装置，其中一个可以调节在进床方向框架与床的夹角，定为倾斜螺丝和倾斜锁紧螺丝；另一个可以调整框架在床上与床面的夹角，定为扭转螺丝和扭转锁紧螺丝。

立体定向手术器械

 长钻

系统配套Φ3.2和Φ2.1的两根长钻，供颅骨钻孔用，钻头为高速钢镀钛，钻头套为不锈钢制成，在钻杆上端有内六角孔，为直流电钻传动接口，使用长钻时需与钻头套一起使用。

 穿刺套针

穿刺套针由实心的针芯和一个针套组成，为穿刺靶点的常用器械。临床应用的各种尺寸的穿刺套针均由不锈钢制成。穿刺针芯分为尖头穿刺针芯和圆头穿刺针芯，在不同的手术阶段选用不同的针芯可以更好地保护正常颅脑组织。根据立体定向手术需要，针套带有注射针座，便于抽吸、冲洗和向靶区注药。

 活检针

对患者脑内病变组织作活组织检查用的专用手术器械。活检针由特殊的针芯和针套组成，常用的有两种，侧孔活检针和螺旋活检针，前者通过针套前端的小窗将进入的病理组织切割留检，后者通过螺旋针尖的弹簧，将病理组织旋入留取。手术中特殊螺旋针芯在进退时，均应始终按照顺时针方向进行操作，以防其尖端部分折断。活检针能够安全、准确地从脑内获取有代表性的活检组织，供组织学和病理学检查用。

 血肿排空器

对患者脑内形成的凝血块磨碎而排除的一种专用手术器械，它由薄壁套管和位于其内的螺旋杆两部分组成。薄壁套管头端园钝，防止深入脑内时损伤正常组织。套管末端为负压吸引器接口，可将血肿吸出至指定的容器瓶。在负压吸引下，脑内血肿首先经套管头端的小窗口进入套管内；此时用小型摇钻沿顺时针方向转动螺旋杆的末端，血肿物即被旋转的螺旋杆切碎，然后在螺旋杆的推挤和负压吸力作用下迅速流向排出口达到排空目的。

 

手术计划系统

立体定向手术计划系统是由海军总医院全军神经外科中心和北京浪腾科技发展有限公司共同研制开发的、配套脑立体定向仪使用的神经外科手术计划软件系统。

该系统基于高性能的图像工作站并结合先进的计算机技术和图像处理技术。它为临床医生提供交互式的头颅断层图像输入和三维重建工具，自动识别并建立头颅、病灶（靶区）及颅内重要器官的几何描述。在辅助医生制定手术方案时，分析病灶周围解剖结构情况，仿真手术过程并模拟显示手术路径与重要器官的关系，向医生提供最佳手术路径，从而确定最优化、最合理的手术计划。打印输出手术方案报告，存贮病例计划。

手术计划系统性能特点

 支持DICOM 3.0标准，CT/MRI图像数据可以直接由网络传输到系统，保证图像处理精度和速度

 采用先进的图像算法实现定位标记点和病灶（靶区）等器官的自动探测，大大缩短了计划时间

 支持不同厂家的多种型号定向仪，并向用户开放，用户只需将已有的定向仪添加至系统配置中就能配套使用，避免资源浪费

 治疗功能性疾病时，定向仪不需要安装与AC-PC面平行，系统采用几何坐标系变换算法可自动探测功能性神经核团位置

 提供多种模式的图像显示和手术评估方法，便于医生更好地观察解剖结构，制定出最佳手术方案

 先进的病例及图像数据库管理功能，并可将病例计划和图像数据存入CD-R光盘/DVD光盘中，实现永久存档