[发明专利]轨迹阵列引导系统

说明书

本公开给出了用于限定到对象的脑中的目标位置的轨迹并用于沿着轨迹引导长形工具的轨迹阵列引导系统(19)。轨迹阵列引导系统(19)可以包括基座(450)、阵列引导件(320)、成像单元(360)和被构造为用于与立体定向导航系统连接的长形柄(440)。本公开给出了使用轨迹阵列引导系统(19)以用于限定到对象的脑中的目标位置的轨迹并用于沿着轨迹引导长形工具的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月17日提交的题为“TRAJECTORY ARRAY GUIDE SYSTEM(轨迹阵列引导系统)”的美国临时申请62/533,207以及于2017年8月29日提交的题为“METHODSFOR BIOMEDICAL TARGETING AND DELIVERY AND DEVICES AND SYSTEMS FOR PRACTICINGTHE SAME(生物医学靶向和递送的方法以及实现其的装置和系统)”的PCT/US2017/049191的优先权，上述申请中的每个的内容通过整体引用并入本文。

背景技术

本公开涉及脑外科，并且更具体地涉及用于外科工具的放置的轨迹阵列引导件的领域，所述外科工具用于将治疗剂或测量装置递送到脑中的特定位置。

对于各种标示，包括组织采样、导管或电极放置以及局部药物递送，经常需要精确地进入脑结构。执行这些手术的最常见方法是使用基于框架或无框架的立体定向手术(stereotaxy)。在任何一种情况下，都执行术前成像检查，以表征和局部化特定脑目标。由于可实现的组织对比的质量和范围，磁共振成像(MRI)是用于脑结构的术前划界的首选技术。在外科手术期间利用先前获取的成像信息需要一些系统来为手术台上的患者登记注册图像数据。这可以通过在成像时可见的外部框架或在无框架情况下识别植入的标记或特有特征来实现。在任何一种情况下，目标点都是基于先前获取的图像确定的，并用于引导外科手术。这具有缺点，因为注册过程不完善且容易出错，并且不能更新图像以补偿动态效果(诸如脑移位)。此外，在手术期间没有机会确认是否已达到手术目标或监控所递送的治疗剂的沉积、生理改变或仪器操作(Martin等人.J.Magn.Reson.Imaging,2008,27,737-743)。

这种进入脑结构的传统方法的替代方法是在成像期间固定患者的头部，并在磁共振孔内执行外科手术。这种方法也具有明显的缺点，最明显的是磁体及相应磁场的物理存在。然而，其克服了注册的需要，并允许手术中的图像更新。其还可以提供对干预和疗法的指导、管理和评估的新颖见解。存在若干不同的在MRI系统中执行立体定向手术的方法。较低视野的开放系统提供一定程度的位置线(line-of-site)，因此可以在不将头部移出MRI系统的情况下以类似于常规无框架立体定向手术的方式跟踪仪器。这些被跟踪装置的定向还可以用于规定要在其中执行成像的切片。在闭孔系统中，通过光学方法跟踪装置几乎不可行。然而，磁共振环境本身允许通过被动或主动方法跟踪和可视化装置的机会。后者是通过将微线圈集成到适当的外科手术工具中并通过MR方法跟踪其在孔中的位置来实现的。被动方法仅要求装置在获取的图像中通过正或负对比而可见。

前瞻性立体定向手术是一种用于在磁共振系统内对准轨迹阵列引导件的技术。通常的方法要求将患者固定在磁共振扫描仪内，并且将轨迹阵列引导件安装在刚性表面(诸如颅骨)上。然后通常在两个正交平面中从入口点到远程目标执行成像以定义期望轨迹。轨迹阵列引导件与实时成像对准，然后进行确认性扫描，以确保将遵循预期的路径。该方法已被用来引导脑活检术和深脑刺激电极的插入(Martin等人，J.Magn.Reson.Imaging,2008,27,737-743)。

通过分析脑的磁共振图像，考虑脑的目标部分的位置，颅骨上合适的入口点以及需要避开的关键器官和管线(例如血管)，从而最大程度降低并发症的风险，来建立最佳轨迹。一旦建立了轨迹，就可以使用患者头部外部的安装系统将导管沿着轨迹定位并引导导管插入脑。该过程往往是重复的(iterative，迭代的)，并且涉及安装系统的实际轨迹与期望轨迹相比的图像分析。通常需要重新定位安装系统的位置，直到实际轨迹与期望轨迹重合为止。