專利名稱：多功能顱腦立體定向裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種用于顱內(nèi)病灶定位、診斷及治療的多功能顱腦立體定向裝置。
立體定向裝置的發(fā)展過程經(jīng)歷了由X光照片定位，到CT掃描定們及核磁共振成像定位。定位裝置的功能由單一的功能核團破壞，異物鉗取發(fā)展到腫瘤活檢，血腫及囊腫的抽吸、排空；腫瘤的內(nèi)放射治療等，目前又發(fā)展到顱內(nèi)病灶的立體定向外放射治療，定向顯微直視手術(shù)。
立體定向的原理是將某一病灶(靶點)假定在一個三維空間內(nèi)，這個空間與定位裝置有一個特定的關(guān)系，因此，我們只要通過某種成像儀顯示出靶點位置，然后計算得出靶點相對定位裝置的三維空間坐標，通過調(diào)整定位儀上的坐標使二者一致，這樣就能使導向器上的導針正好指到靶點位置，這種定位誤差的精度要求不超過1毫米。
以往采用的X光照片定位，由于X射線呈錐形放射，不同層面的靶點就會產(chǎn)生不同的放大，在計算坐標值時就會遇到較大困難。一種方法是采用原點固定法，即假定呈錐形投照的射線，其正中射線垂直通過前后定位極兩個相對應的細孔，而且要求腦正中平面與兩側(cè)定位板平行，并位于正中，靶點也被假定在這個中間平面上。很顯然，這種操作極為繁鎖，要求的輔助設備多，而且在計算遠離中線平面靶點坐標時造成的誤差較大。另一種方法采用任意原點法，四周的定位板嵌有在X光照片中顯示的帶刻度的標記，投照后先利用這種刻度顯示找出原點坐標，然后找出靶點相對原點在每塊定位板上的數(shù)據(jù)，通過極其復雜的解放程才能得出靶點相對定位儀的三維空間坐標，這種步驟需要計算機進行才能完成，而且在計算過程中易造成數(shù)據(jù)的錯誤。
CT掃描定位的關(guān)鍵一是消除定位儀框架時掃描時的干擾，二是怎樣將靶點的平面圖像轉(zhuǎn)換為三維坐標。前一種影響，一般采用非金屬材料制成框架則可以消除干擾。在靶點坐標的計算上，一種是采用模擬靶點裝置，還需要一個幻像儀；用患者靶點裝置和CT圖像調(diào)整幻像儀使之相當于實況，然后模擬靶點裝置對準某個部位，再將其對準轉(zhuǎn)換到患者靶點裝置上，這種轉(zhuǎn)換易形成誤差。一種改進后的計算方法是將定位儀坐標與CT掃描機坐標一致，通過CT機直接測距功能，測出X、Y坐標，但Z坐標測量是采用走床距或掃描平面與激光定位線一致的方法。而激光定位線的寬度為3－8mm，因此，這種定位法很難保證Z坐標值誤差小于1毫米。另外一種方法是在定位儀四周安裝CT掃描時可顯示的標記物，利用靶瞇與標記之間的距離來計算坐標值。
核磁共振成像定位時，有以下幾個難點第一是定位儀不能含有磁性材料，第二是定位儀框架不能過大，三是核磁共振成像儀不具備激光定位線，普通金屬及非金屬材料在成像時均不能顯影，顯然利用CT掃描機的定位方法均不能達到定位目的。
在進行定向直視手術(shù)時，對定位儀有以下要求一是不能有定位盲點。二是可以任意選擇手術(shù)刀路，無手術(shù)死角。三是患者體位及麻醉方式選擇不受限制。四是定位儀的機械部分對手術(shù)操作無明顯影響。五是要有相配合的牽開器顯露靶點。
本實用新型的目的在于設計出一種立體定向裝置，不僅能同時進行普通X光定位，血管造影數(shù)字減影定位，而且適合CT掃描和核磁共振成像定位。三維空間定位精確，操作簡便，計算方便，無定位盲點及手術(shù)死角。臨床應用范圍進一步擴大，不僅適合顱內(nèi)病灶活檢、膿腫、血腫、囊腫排空，神經(jīng)核團毀損，腦組織移植，顱內(nèi)異物鉗取、中瘤內(nèi)放射治療等，而且適合腦血管病變的定位手術(shù)，腦腫瘤定向顯微直視手術(shù)與等中心直線加速器配合進行立體定向旋轉(zhuǎn)聚焦，放射治療。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的多功能顱腦立體定向裝置，是由固定，定位及導向三部分組成，其特征在于固定部分用于固定患者頭顱，不同的定位板分別安裝在底圈的四邊，進行各種不同成像時的定位；導向弧設計成球心定位裝置，導向弧末端與呈園柱型的X標尺相配合可作360°轉(zhuǎn)動，X軸標尺的中心與導向弧的園心一致，Y軸標尺可以安裝在底圈四面的任意一面，通過調(diào)節(jié)位于一側(cè)的X、Y、Z標尺，使靶心與導向弧的園心一致。導向弧采用半弧型的槽型結(jié)構(gòu)，導針及牽開器可以在槽中進行10°－100°的滑動。Y軸標尺可安裝在底圈的0°，90°，180°和270°處，導向弧可以以X標尺為軸進行360°轉(zhuǎn)動。牽開器的寬度及深度可通過調(diào)節(jié)鈕調(diào)節(jié)，牽開器本身可以以導針為軸進行360°旋轉(zhuǎn)。多用連接器可連接在底圈的四面，使底圈可單獨作為頭顱固定器使用。基板、底圈、定位板采用高強度稀土工程塑料制成，定位標尺采用鈦合金制成。X光定位板采用帶刻度的十字標記物，其作標值采用框尺直接測量。
由于采用獨立的頭顱固定裝置、定位裝置和導向裝置；將定位儀設計成一種球體結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整定位儀上的坐標使靶點位于球體中心，而導向裝置的導針是始終指向球心的，因此，從球體周邊的每一點穿刺均能達到靶點。固定裝置包括底圈、底板、固定針桿和固定針。底圈為一園圈，上面可分別安裝定位板和導向裝置，定位時只需將底圈固定在頭顱，定位板安裝在底圈上進行不同方式成像即可。由于定位板和固定裝置均采用高強稀土工程塑料制成，因此對CT掃描及核磁共振成像均不造成干擾。定位板上的標記材料。X光定位板是在工程塑料間嵌有用鉛絲組成的刻度的十字標記；CT及核磁共振定位板是在雙層工程塑料間嵌有能在二者掃描時顯影的通用標志物。并設計成“←”型，這種標志結(jié)構(gòu)在計算靶點坐標時，有其獨特的作用。定位標尺采用高強度鈦合金制成，X、Y、Z標尺均可在一種多用連接器中滑動，滑動結(jié)構(gòu)采用燕尾槽結(jié)構(gòu)，配合緊密，避免了松動所造成的誤差。本實用新型的導向弧系的弧度為110°，外半徑為170mm的槽形結(jié)構(gòu)。導針可固定在進行10°－100°滑動，X軸標尺為一圓柱型，導向弧可與X軸配合作60°轉(zhuǎn)動。Y軸標尺可分別安裝在底圈外側(cè)0°，90°，180°和270°處，這樣可以使導針真正能在球體上活動達360°，同時可避免定位儀對某些手術(shù)區(qū)開顱時的影響。由于定位儀的球心與底圈的園心一致，四塊定位板分別安裝在底圈的0°、90°、180°、270°處，因此，對就的兩塊定位板中線連線平面必然通過球心。X光照片定值時，由于定位板上有鉛絲組成的刻度，從而設計了正方形的測量尺，只需將X光照片上測到的值轉(zhuǎn)移到測量尺上進行簡單的測量，即可測出X、Y、Z坐標值。具體方法是這樣的在雙層工程塑料板間嵌有用鉛絲組成的帶有刻度的十字標記(見圖6)，這與定位儀的X、Y、Z坐標相一致。四塊定位板分別安裝在底圈0°，90°，180°和270°處，對應兩邊的十字標記刻度完全重疊一致，四個十字的緊線處于同一平面內(nèi)。對應兩塊定位板標記物之間的距離為218mm，這樣四塊定位板就組成了一個邊長為218mm的正方體。如果連接對應兩個十字的交叉點，則從側(cè)面上可看到一個新的十字坐標(圖7所示)。由于靶點位于這個方框內(nèi)，X線投照時，經(jīng)過靶點的射線同時也通過前后定位板，由于定位板上標有刻度，因此靶點相對前后定位板上的距離可以直接讀出(如圖8所示)。從正位片上射線通過靶點及上、下定位板在X坐標上的投影及側(cè)位片上射線通過靶點與左右定位板在Y坐標上的投影如圖9所示，所設計的框尺邊長亦為218mm，由于a、b、c、d能從膠片上或熒光屏上直接讀出，因此只要把這兩條投影線在框尺上真實的標出，這兩條線的交點即為靶點所在，所以只要直接測量交點到十字坐的垂直距離即為X、Y坐標值。同樣，在正位或側(cè)位片上通過Z坐標及靶點射線的投影亦可在框尺上標出。由于X、Y值已知，只要標出X或Y值，則可測出Z坐標值(見圖5所示)。由于十字坐標將人腦分為4個象限，在框尺上標線時，應注意靶點所在的象限。以上為對X光照片定位坐的圖解框尺測量法。
所設計的CT掃描和核磁共振成像定位板中的標記物為“←”型結(jié)構(gòu)，此為一個等腰三角形，其中底與高相等，頂點處于Z坐標為0時位置；因此在掃描平面與底邊平行時，掃描圖像上得到的點狀顯示為……，只需測量兩邊兩點的距離則為Z坐標值。X、Y坐標亦可通過靶點與點狀顯示之間的距離直接測出，無需轉(zhuǎn)換。同時，避免了其它方法所造成的Z坐標值誤差。所設計的牽開器安裝在導向弧上與定位儀配合，定位后將牽開器插入即達到靶點位置，牽開寬度與深刻可調(diào)。為了充分顯露病灶邊緣，便于操作，將牽開器設計為可以導針為軸進行360°轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時不影響靶心位置。多用連接器可以任意將固定圈的每一個面與手術(shù)頭架連接起來，進行任意體位的開顱手術(shù)。
底圈可以單獨作為頭顱固定器使用。
本實用新型的顱腦立體定向裝置與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比更具有突出的優(yōu)點1、將多種定位方式融為一體。2、結(jié)構(gòu)簡單，設計合理，定位精確，三維坐標值誤差均小于1mm。3、坐標值計算極為簡單，操作使用方便。4、使用途徑廣泛，做到真正的全功能。5、采用固產(chǎn)材料制成，不但堅固耐用，而且價格不到進口產(chǎn)品的十分之一，而功能超過國外同類產(chǎn)品。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明


圖1為槽型結(jié)構(gòu)的導向弧1，導針2可固定在槽中進行10°－100°的滑動。
圖2a、b為相互垂直耦合的X標尺4，Y標尺5，Z標尺6，調(diào)節(jié)坐標只需在定位儀的一側(cè)進行，X標尺為園柱形，導向弧末端為，圓筒狀，與X標尺配合調(diào)節(jié)X坐標，同時使導向弧在X標尺上進行360°轉(zhuǎn)動。Y軸標尺可固定在底圈的0°，90°，180°，270°處。
圖3b為顯微牽開器9，牽開器前端由兩片寬度可調(diào)的扇件7組成見圖3a，牽開器后端固定在導向弧上；由于牽開器與導向弧固定時采用齒狀嚙合結(jié)構(gòu)，因此牽開器本身以導針為軸進行360°轉(zhuǎn)動，牽開器的深度通過牽開器上的旋鈕調(diào)節(jié)。牽開器的靶心與導針靶心始終保持一致。
圖4為連接器8，連接器下端與手術(shù)床頭架相連接，上端可與固定底圈的四面連接，從事任意體位開顱。
圖5為CT掃描或核磁共振成像時的圖像T為靶點，四周為標記物顯示，每側(cè)標記物上、下兩點間距離為Z坐標，連接上、下、左、右標記中點顯示得到一個十字坐標，只需測量靶點離十字坐標的垂直距離即和出X、Y坐標值，圖中a為X坐標值；b為Y坐標值，c為Z坐標值。
圖10為本實用新型整體外型圖圖中10、底圈11、基板。
權(quán)利要求1.多功能顱腦立體定向裝置，是由固定，定位及導向三部分組成，其特征在于固定部分用于固定患者頭顱，不同的定位板分別安裝在底圈的四邊，進行各種不同成像時的定位；導向弧設計成球心定位裝置，導向弧末端與呈園柱型的X標尺相配合可作360°轉(zhuǎn)動，X軸標尺的中心與導向弧的園心一致，Y軸標尺可以安裝在底圈四面的任意一面，通過調(diào)節(jié)位于一側(cè)的X、Y、Z標尺，使靶心與導向弧的園心一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能顱腦立體定向裝置，其特征在于導向弧采用半弧型的槽型結(jié)構(gòu)，導針及牽開器可以在槽中進行10°－100°的滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能顱腦立體定向裝置，其特征在于Y軸標尺可安裝在底圈的0°，90°，180°和270°處，導向弧可以以X標尺為軸進行360°轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的多功能顱腦立體定向裝置，其特征在于牽開器的寬度及深度可通過調(diào)節(jié)鈕調(diào)節(jié)，牽開器本身可以以導針為軸進行360°旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能顱腦立體定向裝置，其特征在于多用連接器可連接在底圈的四面，使底圈可單獨作為頭顱固定器使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能顱腦立體定向裝置，其特征在于基板、底圈、定位板采用高強度稀土工程塑料制成，定位標尺采用鈦合金制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能顱腦立體定向裝置，其特征在于X光定位板采用帶刻度的十字標記物，其作標值采用框尺直接測量。
專利摘要多功能顱腦立體定向裝置，是由固定、定位及導向三部分組成，導向結(jié)構(gòu)采用半弧形結(jié)構(gòu)、定位標尺采用反向安裝結(jié)構(gòu)，導針及牽開器能在導向弧上進行10°—100°滑動。定位采用三維空間坐標定位。特有的結(jié)構(gòu)可使導針從球體的每一點進入靶心。本裝置不僅能與X光照片配合使用，更能與CT掃描機，核磁共振成像機，血管造型數(shù)字減影機配合定位，定位精確、結(jié)構(gòu)堅固，用途廣泛。
文檔編號A61B5/00GK2191631SQ9422485
公開日1995年3月15日 申請日期1994年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月10日
發(fā)明者陳國強, 左煥琮 申請人:中日友好醫(yī)院