[发明专利]用于神经外科装置的可调节固定系统

说明书

技术领域

本发明涉及神经外科并且涉及用于该领域中的装置。更具体地，本发明涉及用于神经外科装置的可去除和可调节固定系统。 

背景技术

立体定位手术也被称为立体定位术，是利用三维坐标系统来定位身体内部的靶并且对它们执行某些动作(例如消融(去除)、活检、损伤(热损伤、X射线或伽马射线诱导损伤)、注射、电刺激、植入等)的外科手术的微创形式。“立体定位(stereotactic)”在希腊语(另一个接受的拼写是“立体定位(stereotaxic)”)表示在空间中的运动。 

在神经外科中，立体定位程序指的是参考框架的使用，所述参考框架是配备有头部保持夹和杆的机械装置，其参考框架的坐标系(所谓的零点或原点)将头部置于固定位置。脑中的每个点然后可以由其在正交参考系中的三个坐标(笛卡尔坐标)(x、y和z)索引，或者替代地，在极坐标系中也用三个坐标(角、深度和前后位置)索引。在立体定位神经外科程序中限定靶点的标准方式在于由计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)在三维(3D)中成像患者的头部，同时保持立体定位框架(或它的子组)。由于脑和框架都在图像上可见，因此靶点的坐标可以限定于框架的坐标系中，当靶清楚地可识别时可以直接位于图像上或借助于立体定位图。最后，在x、y和z方向上(或替代地，在极坐标保持器中)配备有高精度标度的导向杆允许神经外科医生在针对期望结构计算的坐标处、沿着通过颅骨中小螺旋钻获得的最佳轨迹用脑内部的探针(电极、针头、套管、X射线或伽马射线束等)达到靶。 

该程序的主要优点是它的高精度。 

而且，立体定位术是神经外科实践中的经典程序：每个神经外科医生针对该程序受过培训。 

它的主要缺点是明显的： 

-放置框架期间和之后的压力和疼痛的感觉，在成像和外科程序的过程中患者必须始终保持框架持续若干小时， 

-外科程序期间OR台处的头部的固定，这可能由于一些操作的持续时间长(若干小时)而导致不舒服并且导致框架在患者的头部上的很不适当的位移(如果他/她在操作期间试图移动的话)，导致探针放置的精度的严重损失， 

-用立体定位框架执行的MR成像中的潜在伪影，这由框架导致的MR扫描器的磁场的失真引起，可能导致靶向这样的图像的精度的损失。 

所以研究者设法提出立体定位框架的替代选择，同时作为严格要求保持高精度。 

在成像和神经外科机器人的组合中进行了主要尝试：将小基准标记物置于患者的颅骨上。进行3D成像(CT或MRI)，并且然后使用充分的校准/配准程序以使机器人臂的坐标系与由基准标记物限定的患者头部的坐标系配准。然后机器人臂可以放置在相对于患者头部限定的预定位置和取向，并且用作用于插入外科工具(针头、电极等)或在神经外科医生的控制下自身进行插入(钻孔等)的导向件/支撑件。尽管它部分地满足精度要求并且最小化患者的不舒服，但是这样的系统的主要缺陷是使用、校准和维护它们的高度复杂性，并且最重要的是它们的高昂费用，这使得世界上只有很有限数量的医院能够负担得起这样的系统。最后，独立于头部移动机器人存在固有的程序危险。由于所有这些原因，神经外科机器人系统相比于经典的立体定位框架无竞争力。 

在2000年的年初，田纳西州那什维尔(Nashville)市的范德堡大学医学中心(Vanderbilt University Medical Centre)引入StarFix技术，该技术在于针对每个患者专门实现的患者特定三脚架。该程序如下：基于预期进 入区域位置，将类似于基准标记物的锚固器拧接到患者的头部上，并且然后由CT或MRI扫描患者。然后使用手术计划软件相对于由锚固器限定的坐标系限定靶点。然后相应数据(由互联网)发送到制造商(美国缅因州Bowdoinham市的FHC公司)，所述制造商实现被称为STarFix的个体化三角架。然后使用锚固器将该三脚架固定在患者头部上。将引导工具固定到三角架以实现操作。可以在互联网上在http://www.fh-co.com/p67-69B.pdf找到更多的细节。 

该程序的优点是它的复杂性低并且患者的舒适性增加，并且它与若干引导和工具保持装置兼容。其它优点包括精确(类似于基于框架的程序)、简单和高效。 

但是存在若干重要缺点：