[发明专利]用于神经外科手术的立体规划过程用的装置和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及神经外科手术装置，而更具体地涉及在神经外科手术中应用的立体规划系统。

发明背景

七十年代期间，已开发了放射性图像系统以帮助外科大夫更详尽地弄清病人的内部状况。特别是开发了计算机辅助层析射线照相(CAT)系统，它用以提高根据病人放射性扫描期间产生的数据而得到的图像质量。病人被放置在台架内，放射性源和放射线探测器则相互相对放置以便绕病人身体的一个部分转动。放射线探测器产生的数据被计算机利用以产生该身体部位的放射线照相的图像或“薄片”，从而给大夫以大为清晰的在整个感兴趣区域内的视图。

稍后，放射线照相成像系统还包括磁共振成像(MRI)和正子辐射层析照相(PET)成像，它们产生图像的能源不是应用X射线或类似物。这些装置是有用的，因为它们提供了有关器官和细胞组织的与CAT扫描图像不同或附加的信息。在本申请中，名词扫描器指成像装置，而与用于产生图像的技术无关。

进行神经外科手术可研究、修复或去除位于病人脑内的异常事物。这种外科手术的环境是挑战性的，因为兴趣所在的器官：脑，被相对厚的骨骼结构，头盖骨，所围绕。对外科大夫来说，外科手术前唯一可接近脑的方法是通过成像系统产生的图像。

由于脑的不可接近性、尺寸和大致为半球的形状，脑内点轨迹的确定通常要求参照某个固定的外部参考系统。为给外科大夫提供足够的信息以确定图像上感兴趣的区域，诸如肿瘤或损害，已经开发了各种系统以提供参考点或一些参考点，它们可用于将病人的解剖结果与图像上显示的结构相对应。这些系统通常要求有一个框架牢固地固定于病人的头部以提供参考点或一些参考点。一旦参考结构与病人连接，图像数据就按照相对成像装置而固定的参考框架而产生。也即，这里通常存在参考结构和成像装置之间的机械连接。当数据收集后，病人可从扫描器移走，但参考框架必须依旧连接至病人头上。在整个外科手术过程中参考框架保持连接，这样，外科大夫能将有关病人解剖结构的图像信息与相对框架而定位的，病人头盖骨内的位置相关联。    

在这样的一些系统，基于放射性扫描器获取的数据，为外科大夫提供了确定病人脑内兴趣所在的区域的惊人能力的同时，所要求的框架则很麻烦，且使放射性数据的获取复杂化。为保持参考框架的位置，在整个扫描过程和外科手术过程中，它必须保持与病人头部相连接。因为参考框架可有几磅重，且必须牢固地固定在头上，它们可能对病人很不舒服。框架人病人头部伸出的距离在操纵病人时也成为困难。另外，具有比正常头部大的病人常常不能与立体策略框架相适配。

为减少参考框架的笨拙性和它引起的对病人的不舒服，开发了一种立体策略系统，它使用一种可安装至病人头盖骨的头盖骨环。此环是一个相对小的金属圆环，采用多孔螺丝安装在病人头部。一旦环安装好，一块具有两个孔的传送板被固定在环内，两孔中有一个孔具有安装于其中的可转动球和插座机构。传送板还设置有放射线不透过的标记，它可在扫描器产生的放射线图像中加以识别。然后病人被放入至扫描器中，一件从球和插座伸出的构件与机器相连接。一旦病人在扫描器内被定好向以收集图像数据，球和插座被锁定在固定的指向。

图像数据收集后，从环和从与扫描器相连接的病人处伸出的构件被脱开，这样，病人可移走。球和插座仍旧锁定在其指向，这样，病人头盖骨上的传送环的指向可在以后加以复制以便确定目标。

在将夹持球和插座的传送板以安装至病人头部的头盖骨环中拆去后，该板被连接至一件从框架台之上伸出的构件，以复制其在病人头部上的位置和指向。检查扫描器产生的图像，确定所选目标，诸如损害或肿瘤，以及传送板放射标记的座标数据。应用该坐标数据和标记在框架台上的标志，操纵在框架台上的目标标记，从而识别相对放射标记的目标位置。第二球和插座机构被放置在传送板的第二孔中。此后，诸如活体解剖探针的器械于是可通过第二球和插座伸向目标点以确定至目标的距离和路径。然后将第二球和插座锁定在位以保持至目标的指向，而至目标的距离则标记在探针上。