[发明专利]头部固定系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及手术工作平台。更具体地，本发明涉及便于手术器械及观察器械与患者对准的头部固定系统及其使用方法。

背景技术

在美国，每年大概有200、000患者被诊断为脑瘤。这些脑瘤中大概有17,000例为“良性”，这意味着这些肿瘤块不会发生癌变。然而，这些脑瘤中其他大概183,000例为“恶性”(即，癌性)，这意味着它们会引起或者导致患者死亡。大约10％的癌性脑瘤为“原发性”肿瘤，这意味着肿瘤源于脑部。原发性肿瘤通常由急剧生长且取代或替代正常脑组织的、具有突变DNA的脑组织构成。最常见的原发性肿瘤被认为是预示脑部神经胶质细胞的癌症的神经胶质瘤。大多数情况下，原发性肿瘤以单块(single masses)形式出现。但是往往，这些单块可能呈巨大而不规则的多叶(multi-lobed)形，并且/或者渗入到周围脑组织中。原发性肿瘤通常无法诊断，直到患者感受到诸如头疼、习性改变(altered behavior)或知觉障碍等之类的症状。然而，等到症状出现时，肿瘤可能已经很大而且具有侵袭性。

一个众所周知的治疗癌性脑肿瘤的方法为手术。具体地，手术包含颅骨切开术(craniotomy)(即，移除一部分颅骨)、解剖、以及全部或部分肿瘤切除。手术的目的包括移除或减少脑内活跃的恶性细胞的数目，并且降低因相邻脑结构上的肿瘤的作用所引起的疼痛或功能性障碍。然而，就其本身而言，手术的侵害性大、而且风险高。此外，对于某些肿瘤而言，手术通常只是部分有效的。在其它肿瘤中，手术本身可能并不可行，它可能冒损伤患者的风险、不能被患者所忍受、和/或可能包含巨大的成本和康复。

另一个众所周知治疗癌性脑肿瘤的方法为立体定位射波手术(SRS)。具体地，SRS为这样的治疗方法，即使射波的多个交叉束指向肿瘤，使得这些束的交叉点接收致命剂量的射波，同时保持任一束的路径中的组织不受损害。SRS为非侵害性的并且通常作为一个门诊手术来执行。然而，在治疗后的数月后，通常不能确认肿瘤已经被杀死或被中和。此外，在可能需要高剂量的射波来杀死肿瘤的情况下，例如，在存在多个或者复发肿瘤的情况下，对患者而言，通常在杀死全部肿瘤之前就已经达到了“安全阈值”，在这里，过多量的射波就是不可取的。

近年来，已经出现了通过“加热”(也可被称为过热或热疗)来治疗肿瘤的方法。具体地，众所周知，高于57℃时，通过被称为凝固性坏死或切断术的处理，所有的活组织几乎会被立即并且不可恢复地损害或杀死。恶性肿瘤，由于其高血管化(vascularization)及变异的DNA，比正常组织更易受到加热所引发的损害。可以使用各种能源，如激光、微波、射频、电以及超声波源。依据应用和技术，热源可以是体外的(即，身体外部)、组织外(即，肿瘤外部)或组织内(即，肿瘤内部)。

组织内热疗(ITT)是被设计为加热并从肿瘤内消灭肿瘤的处理。这种类型的治疗的优点在于能量被直接施加到肿瘤而不经过周围的正常组织。这种类型的治疗的另一个优点在于能量沉积更有可能贯穿整个肿瘤延伸。

一个示例性ITT处理始于将光纤插入到肿瘤内，其中，该肿瘤在其“插入”端具有沿与纤维的长度大致呈直角的方向来使外部源的激光改变方向的元件。因此激光的能量延伸到末端或尖端周围的组织并且影响加热。在被限制到相对较小的角度的束中指引能量，使得当纤维发生旋转时，束也会绕纤维的轴线发生旋转以影响纤维周围不同位置处的肿瘤的不同部分的加热。因此，纤维可以纵向移动并且旋转，以影响肿瘤的所有体积上的肿瘤的加热，并且在不对周围组织产生明显影响的情况下，将肿瘤加热到期望的温度。

除了具备患者解剖及肿瘤位置知识的外科医生之外，ITT处理中所使用的纤维还可由经过较少指导或没有经过指导的外科医生来控制或操作。因此，外科医生很难影响将整个肿瘤加热到期望水平同时还使周围组织的损害减到最少的被控加热。

众所周知，可使用磁力共振成像系统来确定肿瘤的位置和要被切除的其他损害。尽管这些成像系统已经辅助外科医生来确定要被切除的肿瘤的位置，但是，一旦肿瘤的位置为外科医生绘制出来，成像系统的使用就会停止。具体地，以前的切除步骤在开始治疗之前需要从成像系统中移除患者。然而，患者的移动、以及一些组织的部分切除或凝固，可以明显改变要被切除的肿瘤的位置。结果，消除了在切除过程中提供可控精确性的任何可能性。

众所周知，磁力共振成像系统可用来通过修改成像顺序来确定图像内组织的温度，并且确定温度随时间的变化。