頭部固定系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】一種頭部固定系統(tǒng)，包括：平臺(tái)；固定環(huán)，其可旋轉(zhuǎn)地耦合到環(huán)支座，該環(huán)支座從該平臺(tái)的上表面延伸，其中該固定環(huán)包括沿該固定環(huán)的圓周延伸的多個(gè)槽；頭部支撐件，其被構(gòu)造為插入到該固定環(huán)中的多個(gè)槽中的第一個(gè)槽內(nèi)；第一固定柱，其具有與患者顱骨嚙合的第一固定銷(xiāo)，其中該第一固定柱被構(gòu)造為插入到固定環(huán)中的多個(gè)槽中的第二個(gè)槽內(nèi)；第二固定柱，其具有與患者顱骨嚙合的第二固定銷(xiāo)，其中該第二固定柱被構(gòu)造為插入到固定環(huán)中的多個(gè)槽中的第三個(gè)槽內(nèi)；以及MRI線(xiàn)圈，其包括頂部線(xiàn)圈構(gòu)件和可移動(dòng)地安裝到平臺(tái)的底部線(xiàn)圈構(gòu)件，其中該MRI線(xiàn)圈可相對(duì)于該固定環(huán)旋轉(zhuǎn)并且獨(dú)立于該固定環(huán)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】頭部固定系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及手術(shù)工作平臺(tái)。更具體地，本發(fā)明涉及便于手術(shù)器械及觀察器械與患者對(duì)準(zhǔn)的頭部固定系統(tǒng)及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在美國(guó)，每年大概有200、000患者被診斷為腦瘤。這些腦瘤中大概有17，000例為“良性”，這意味著這些腫瘤塊不會(huì)發(fā)生癌變。然而，這些腦瘤中其他大概183，000例為“惡性”(即，癌性)，這意味著它們會(huì)引起或者導(dǎo)致患者死亡。大約10%的癌性腦瘤為“原發(fā)性”腫瘤，這意味著腫瘤源于腦部。原發(fā)性腫瘤通常由急劇生長(zhǎng)且取代或替代正常腦組織的、具有突變DNA的腦組織構(gòu)成。最常見(jiàn)的原發(fā)性腫瘤被認(rèn)為是預(yù)示腦部神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的癌癥的神經(jīng)膠質(zhì)瘤。大多數(shù)情況下，原發(fā)性腫瘤以單塊(single masses)形式出現(xiàn)。但是往往，這些單塊可能呈巨大而不規(guī)則的多葉(mult1-lobed)形，并且/或者滲入到周?chē)X組織中。原發(fā)性腫瘤通常無(wú)法診斷，直到患者感受到諸如頭疼、習(xí)性改變(altered behav1r)或知覺(jué)障礙等之類(lèi)的癥狀。然而，等到癥狀出現(xiàn)時(shí)，腫瘤可能已經(jīng)很大而且具有侵襲性。
[0003]一個(gè)眾所周知的治療癌性腦腫瘤的方法為手術(shù)。具體地，手術(shù)包含顱骨切開(kāi)術(shù)(cran1tomy)(即，移除一部分顱骨)、解剖、以及全部或部分腫瘤切除。手術(shù)的目的包括移除或減少腦內(nèi)活躍的惡性細(xì)胞的數(shù)目，并且降低因相鄰腦結(jié)構(gòu)上的腫瘤的作用所引起的疼痛或功能性障礙。然而，就其本身而言，手術(shù)的侵害性大、而且風(fēng)險(xiǎn)高。此外，對(duì)于某些腫瘤而言，手術(shù)通常只是部分有效的。在其它腫瘤中，手術(shù)本身可能并不可行，它可能冒損傷患者的風(fēng)險(xiǎn)、不能被患者所忍受、和/或可能包含巨大的成本和康復(fù)。
[0004]另一個(gè)眾所周知治療癌性腦腫瘤的方法為立體定位射波手術(shù)(SRS)。具體地，SRS為這樣的治療方法，即使射波的多個(gè)交叉束指向腫瘤，使得這些束的交叉點(diǎn)接收致命劑量的射波，同時(shí)保持任一束的路徑中的組織不受損害。SRS為非侵害性的并且通常作為一個(gè)門(mén)診手術(shù)來(lái)執(zhí)行。然而，在治療后的數(shù)月后，通常不能確認(rèn)腫瘤已經(jīng)被殺死或被中和。此外，在可能需要高劑量的射波來(lái)殺死腫瘤的情況下，例如，在存在多個(gè)或者復(fù)發(fā)腫瘤的情況下，對(duì)患者而言，通常在殺死全部腫瘤之前就已經(jīng)達(dá)到了 “安全閾值”，在這里，過(guò)多量的射波就是不可取的。
[0005]近年來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)了通過(guò)“加熱”(也可被稱(chēng)為過(guò)熱或熱療)來(lái)治療腫瘤的方法。具體地，眾所周知，高于57°C時(shí)，通過(guò)被稱(chēng)為凝固性壞死或切斷術(shù)的處理，所有的活組織幾乎會(huì)被立即并且不可恢復(fù)地?fù)p害或殺死。惡性腫瘤，由于其高血管化(vascularizat1n)及變異的DNA，比正常組織更易受到加熱所引發(fā)的損害?？梢允褂酶鞣N能源，如激光、微波、射頻、電以及超聲波源。依據(jù)應(yīng)用和技術(shù)，熱源可以是體外的(即，身體外部)、組織外(即，腫瘤外部)或組織內(nèi)(即，腫瘤內(nèi)部)。
[0006]組織內(nèi)熱療(ITT)是被設(shè)計(jì)為加熱并從腫瘤內(nèi)消滅腫瘤的處理。這種類(lèi)型的治療的優(yōu)點(diǎn)在于能量被直接施加到腫瘤而不經(jīng)過(guò)周?chē)恼＝M織。這種類(lèi)型的治療的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能量沉積更有可能貫穿整個(gè)腫瘤延伸。
[0007]—個(gè)示例性ITT處理始于將光纖插入到腫瘤內(nèi)，其中，該腫瘤在其“插入”端具有沿與纖維的長(zhǎng)度大致呈直角的方向來(lái)使外部源的激光改變方向的元件。因此激光的能量延伸到末端或尖端周?chē)慕M織并且影響加熱。在被限制到相對(duì)較小的角度的束中指引能量，使得當(dāng)纖維發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，束也會(huì)繞纖維的軸線(xiàn)發(fā)生旋轉(zhuǎn)以影響纖維周?chē)煌恢锰幍哪[瘤的不同部分的加熱。因此，纖維可以縱向移動(dòng)并且旋轉(zhuǎn)，以影響腫瘤的所有體積上的腫瘤的加熱，并且在不對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生明顯影響的情況下，將腫瘤加熱到期望的溫度。
[0008]除了具備患者解剖及腫瘤位置知識(shí)的外科醫(yī)生之外，ITT處理中所使用的纖維還可由經(jīng)過(guò)較少指導(dǎo)或沒(méi)有經(jīng)過(guò)指導(dǎo)的外科醫(yī)生來(lái)控制或操作。因此，外科醫(yī)生很難影響將整個(gè)腫瘤加熱到期望水平同時(shí)還使周?chē)M織的損害減到最少的被控加熱。
[0009]眾所周知，可使用磁力共振成像系統(tǒng)來(lái)確定腫瘤的位置和要被切除的其他損害。盡管這些成像系統(tǒng)已經(jīng)輔助外科醫(yī)生來(lái)確定要被切除的腫瘤的位置，但是，一旦腫瘤的位置為外科醫(yī)生繪制出來(lái)，成像系統(tǒng)的使用就會(huì)停止。具體地，以前的切除步驟在開(kāi)始治療之前需要從成像系統(tǒng)中移除患者。然而，患者的移動(dòng)、以及一些組織的部分切除或凝固，可以明顯改變要被切除的腫瘤的位置。結(jié)果，消除了在切除過(guò)程中提供可控精確性的任何可能性。
[0010]眾所周知，磁力共振成像系統(tǒng)可用來(lái)通過(guò)修改成像順序來(lái)確定圖像內(nèi)組織的溫度，并且確定溫度隨時(shí)間的變化。
[0011]1990年4月3號(hào)公告的、轉(zhuǎn)讓給美國(guó)衛(wèi)生與人力資源服務(wù)部的美國(guó)專(zhuān)利N0.4，914，608 (LeBiahan)公開(kāi)了一種確定組織溫度的方法。
[0012]1994年2月8號(hào)公告的、轉(zhuǎn)讓給美國(guó)衛(wèi)生與人力資源服務(wù)部的美國(guó)專(zhuān)利N0.5, 284, 144(Delannoy)公開(kāi)了一種用于癌癥熱療(hyperthermia treatment)的裝置，其中外部非侵害性加熱系統(tǒng)安裝在磁力共振成像系統(tǒng)的線(xiàn)圈內(nèi)。該公開(kāi)為純理論性的，并且涉及與溫度的MRI測(cè)量的可行性相關(guān)的首次試驗(yàn)和外部加熱系統(tǒng)。該專(zhuān)利的公開(kāi)沒(méi)有導(dǎo)致在商業(yè)上可行的熱療系統(tǒng)。
[0013]轉(zhuǎn)讓給通用電氣公司(General Electric)的美國(guó)專(zhuān)利N0.5, 368, 031和5，291,890涉及MRI受控加熱系統(tǒng)，其中點(diǎn)熱源產(chǎn)生預(yù)定的熱分布，為了得到受熱區(qū)域整體受熱，該熱分布接著被監(jiān)控以確保實(shí)際的熱分布與預(yù)計(jì)的熱分布一致。受專(zhuān)利保護(hù)的配置還是沒(méi)有導(dǎo)致在商業(yè)上可行的熱療手術(shù)系統(tǒng)。
[0014]1987 年 6 月 9 號(hào)公告的、轉(zhuǎn)讓給 Memorial Hospital for Cancer and AlliedDiseases的美國(guó)專(zhuān)利N0.4，671，254(Fair)公開(kāi)了一種腫瘤經(jīng)受沖擊波的非手術(shù)治療腫瘤的方法。這種類(lèi)型的治療不包括監(jiān)控和控制沖擊波效果的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0015]1998年10月20號(hào)公告的、尚未轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利N0.5，823，941 (Shaunnessey)公開(kāi)了一種被設(shè)計(jì)為支撐光纖的專(zhuān)門(mén)修改的內(nèi)腔鏡。該光纖發(fā)射光能并且可被縱向移動(dòng)并且可沿其軸線(xiàn)軸向旋轉(zhuǎn)以引導(dǎo)能量。該設(shè)備用于切除腫瘤，并且能量被配置來(lái)足以影響要被切除的腫瘤的蒸發(fā)。在該過(guò)程中所形成的氣體可通過(guò)內(nèi)腔鏡藉以吸力來(lái)排出。腫瘤圖像由MRI所獲得，其之后被用于在手術(shù)過(guò)程中編程要被取走光纖的移動(dòng)途徑。再次，在控制光纖移動(dòng)的過(guò)程中沒(méi)有反饋，且該操作完全依賴(lài)于前期分析。這種配置也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)商業(yè)或醫(yī)學(xué)上的成功。
[0016]1995年10月3號(hào)公告的、轉(zhuǎn)讓給Boston Scientific Corporat1n的美國(guó)專(zhuān)利N0.5，454，807 (Lennox) \公開(kāi)了一種在利用來(lái)自光纖的光能照射腫瘤的設(shè)備。經(jīng)過(guò)光纖內(nèi)的導(dǎo)管提供冷卻液以在允許向更深的組織施加增加的能量的同時(shí)施加表面冷卻并且防止表面損壞。又一次，這種配置沒(méi)有提供加熱效果的反饋控制。
[0017]1996年7月28號(hào)公告的、轉(zhuǎn)讓給MRC System GmbH的美國(guó)專(zhuān)利5，785，704 (Lennox)也公開(kāi)了一種使用激光束和透鏡來(lái)照射腦腫瘤的特定配置。具體地，該配置使用高速脈沖激光能來(lái)實(shí)現(xiàn)光剝離(photo-disrupt1n)效果,但是并未公開(kāi)能量的反饋控制的方法。
[0018]Kahn 等人在 Journal of Computer Assisted Tomographyl8 (4):519-532, July/August 1994 中；Kahn 等人在 Journal of Magnetic Resonance Imaging8:160-164,1998中；以及Vogl等人在Rad1logy209:381_385，1998均公開(kāi)了通過(guò)光纖將激光的熱能施加到腫瘤的方法，其中在施加熱能期間使用MRI監(jiān)控腫瘤外圍的溫度。McNichols，RJ等人在 Lasers in Surgery and Medicine, 34:48-55, 2005 的、標(biāo)題為“MR Thermometry-BasedFeedback Control of LITT at980nm”的文章中公開(kāi)了通過(guò)MRI反饋監(jiān)控配置的能量控制。此外，Vogl的文章中公開(kāi)了一種用于冷卻探針末端處組織的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)由德國(guó)柏林的Somatex進(jìn)行商業(yè)提供。該系統(tǒng)通過(guò)在外管內(nèi)安裝包含光纖的內(nèi)管來(lái)形成。冷卻液經(jīng)過(guò)兩個(gè)管之間并且在內(nèi)管內(nèi)形成連續(xù)的流。
[0019]盡管ITT在某些應(yīng)用中效率很高，但是由于ITT不能將能量專(zhuān)門(mén)且精確地集中在腫瘤上以避免對(duì)周?chē)恼ＤX組織造成損害，所以用ITT來(lái)治療腦腫瘤已經(jīng)受到了限制。事實(shí)上，由于許多腦腫瘤的形狀高度不規(guī)則，上述問(wèn)題變得復(fù)雜。
[0020]聚焦激光間質(zhì)熱療(f-LITT)是基于激光的熱療技術(shù)的下一總體性改進(jìn)。特別地，f-LITT能夠通過(guò)熱能的沉積進(jìn)行精確的控制，從而使醫(yī)生能夠?qū)⒓?xì)胞損害專(zhuān)門(mén)控制在幾乎任何大小和形狀的腫瘤塊內(nèi)。然而，這需要能夠使醫(yī)生精確地固定患者頭部位置并且同時(shí)避免與軌跡導(dǎo)引件工具產(chǎn)生干擾的設(shè)備，其中該軌跡引導(dǎo)件工具通常用來(lái)引導(dǎo)發(fā)熱治療探針進(jìn)入到腫瘤塊內(nèi)。
[0021]因此，迄今為止，存在以下尚未解決的需求，即建立能夠精確地固定患者頭部位置以使得不管進(jìn)入點(diǎn)位于何處，都能夠暢通無(wú)阻到達(dá)患者頭部的進(jìn)入點(diǎn)的頭部固定設(shè)備。該頭部固定設(shè)備應(yīng)優(yōu)選能夠相對(duì)于圍繞患者頭部的MRI線(xiàn)圈獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。此外，該頭部固定系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)選可與具有兩個(gè)或多個(gè)可更換線(xiàn)圈部分的可定制MRI線(xiàn)圈結(jié)合使用，以適應(yīng)各種軌跡線(xiàn)和到患者頭部的進(jìn)入點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明通過(guò)提供頭部固定系統(tǒng)解決了上述問(wèn)題，該頭部固定系統(tǒng)包括平臺(tái)；固定環(huán)，其可旋轉(zhuǎn)地耦合到環(huán)支座，該環(huán)支座從該平臺(tái)的上表面延伸，其中該固定環(huán)包括沿該固定環(huán)的圓周延伸的多個(gè)槽；頭部支撐件，其被構(gòu)造為插入到該固定環(huán)中的多個(gè)槽中的第一個(gè)槽內(nèi)；第一固定柱，其具有與患者顱骨嚙合的第一固定銷(xiāo)，其中該第一固定柱被構(gòu)造為插入到固定環(huán)中的多個(gè)槽中的第二個(gè)槽內(nèi)；第二固定柱，其具有與患者顱骨嚙合的第二固定銷(xiāo)，其中該第二固定柱被構(gòu)造為插入到固定環(huán)中的多個(gè)槽中的第三個(gè)槽內(nèi)；以及MRI線(xiàn)圈，其包括頂部線(xiàn)圈構(gòu)件和可移動(dòng)地安裝到平臺(tái)的底部線(xiàn)圈構(gòu)件，其中該MRI線(xiàn)圈可相對(duì)于該固定環(huán)旋轉(zhuǎn)并且獨(dú)立于該固定環(huán)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是可與本發(fā)明的頭部固定系統(tǒng)結(jié)合使用的示例性軌跡引導(dǎo)件的立體圖。
[0024]圖2示出了計(jì)劃處理的第一步驟，其中MRI掃描描繪了患者腦部中的腫瘤的識(shí)別。
[0025]圖3示出了計(jì)劃處理的第二步驟，其描繪了由顯示患者頭部和圖2中所識(shí)別的腫瘤位置的計(jì)劃軟件所產(chǎn)生的視覺(jué)顯示。
[0026]圖4A-D示出了計(jì)劃處理的第三步驟，其中將虛擬的軌跡引導(dǎo)件放置在用戶(hù)選定的進(jìn)入點(diǎn)上方。
[0027]圖5A-D示出了計(jì)劃處理的第四步驟，其中調(diào)節(jié)虛擬的軌跡引導(dǎo)件以建立期望的軌跡。
[0028]圖6A-D示出了計(jì)劃處理的第五步驟，其中在虛擬的頭部固定系統(tǒng)內(nèi)顯示具有軌跡引導(dǎo)件的患者頭部。
[0029]圖7A是根據(jù)本發(fā)明的頭部系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的立體圖。
[0030]圖7B是包括頭部固定設(shè)備、MRI線(xiàn)圈以及移送床的頭部固定系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的立體圖。
[0031]圖7C是可與本發(fā)明的頭部固定設(shè)備結(jié)合的MRI線(xiàn)圈的立體圖。
[0032]圖8A-8D示出了可操作地耦合到患者頭部的頭部固定設(shè)備。
[0033]圖9-13示出了在手術(shù)過(guò)程中所使用的圖7A-7C的頭部固定系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0034]一般地講，本發(fā)明包括在準(zhǔn)備執(zhí)行需要軌跡對(duì)準(zhǔn)的手術(shù)過(guò)程中，用于對(duì)患者頭部進(jìn)行取向并使其固定的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明包括可調(diào)節(jié)的頭部固定系統(tǒng)，其能夠使外科醫(yī)生幾乎選擇患者頭部上的任何進(jìn)入點(diǎn)(并且因此，任何軌跡)，并且在沒(méi)有與患者頭部周?chē)腗RI線(xiàn)圈產(chǎn)生干擾的風(fēng)險(xiǎn)的情況下附裝合適的軌跡引導(dǎo)件。盡管以腦腫瘤和腦外科手術(shù)作為參考，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法被設(shè)計(jì)為用于需要頭部固定的任何手術(shù)中。
[0035]在詳細(xì)描述頭部固定系統(tǒng)之前，將討論可與頭部固定系統(tǒng)一起用在手術(shù)過(guò)程中的軌跡引導(dǎo)件的示例性實(shí)施例。還將討論為該過(guò)程做準(zhǔn)備的幾個(gè)可選的“計(jì)劃”步驟。
[0036]圖1是軌跡引導(dǎo)件10的一個(gè)示例性實(shí)施例的立體圖，該軌跡引導(dǎo)件10通常包括基板11、可連接到患者的顱骨或者其他身體部分的多個(gè)支腳12、以及與支腳12數(shù)量相當(dāng)?shù)亩鄠€(gè)可調(diào)節(jié)伸縮式支腿14。如圖1所示，軌跡引導(dǎo)件10可被取向?yàn)樾枰獙?duì)準(zhǔn)的工具或器械界定軌跡線(xiàn)T。這些工具或器件可以包括但不限于探針、導(dǎo)管、活檢針、鉆等等。
[0037]軌跡引導(dǎo)件10的基板11包括通過(guò)鉸鏈裝置19鉸接地耦合在一起的頂夾16和底夾18，該鉸鏈裝置19可包括從頂夾16延伸、被構(gòu)造為與從底夾18延伸的第二鉸鏈部分22配合的第一鉸鏈部分20。第一鉸鏈部分20和第二鉸鏈部分22可經(jīng)由任何合適的連接裝置(例如，銷(xiāo)24或類(lèi)似連接設(shè)備)耦合在一起。此外，在軌跡確定之后，可在閉合位置處利用夾鎖25將頂夾16和底夾18鎖在一起。
[0038]頂夾16和底夾18分別包括開(kāi)口，開(kāi)口被構(gòu)造為允許球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26可移動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)地坐落在頂夾16與底夾18之間。球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26可包括適配器容納構(gòu)件28以及延伸經(jīng)過(guò)適配器容納構(gòu)件28和球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26的中央容納腔(圖1中未示出)。球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26的適配器容納構(gòu)件28可被構(gòu)造為容納中心球適配器30，轉(zhuǎn)而該中心球適配器30可被構(gòu)造為容納并連接各種工具。
[0039]如圖1所示，中心球適配器30從頂部經(jīng)過(guò)球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26，并且包括管狀部分32和被構(gòu)造為與球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26的適配器容納構(gòu)件28相配合的連接部分34。第一緊固裝置36可被耦合到適配器容納構(gòu)件28，第一緊固裝置36用于在中心球適配器30插入球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26之后，將中心球適配器30固定到球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26。特別地，第一緊固裝置36可以是任何合適的緊固裝置，包括但不限于大頭螺釘?shù)?。在將中心球適配器30完全插入到球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件26的適配器容納構(gòu)件28之后，可以擰緊大頭螺釘以將中心球適配器30鎖在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｖ?，用?hù)可通過(guò)簡(jiǎn)單地松開(kāi)大頭螺釘且滑動(dòng)適配器30來(lái)從適配器容納構(gòu)件28內(nèi)移除中心球適配器30。
[0040]中心球適配器30可包括延伸經(jīng)過(guò)管狀部分32及連接部分34、被構(gòu)造為容納手術(shù)工具的管腔38。各種中心球適配器內(nèi)的管腔的直徑可以隨該管腔被設(shè)計(jì)和構(gòu)造為所要容納的探針和/或器械的尺寸發(fā)生變化。另外，中心球適配器30可包括第二緊固裝置40，第二緊固裝置40用于當(dāng)工具一旦已經(jīng)被布置在管腔38內(nèi)時(shí)，就將該工具固定在合適的位置。正如本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員所能理解的，第二緊固裝置40與前述第一緊固裝置36類(lèi)似。
[0041]如圖1所示，每個(gè)可調(diào)節(jié)伸縮式支腿14可包括球形接頭端42和鉸接端43。各支腿14的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，并且在軌跡確定后，可用支腿凸輪鎖44將支腿鎖定在期望的長(zhǎng)度處。
[0042]此外，如圖1所示，軌跡引導(dǎo)件10可選擇性地包括網(wǎng)狀組件45，網(wǎng)狀組件45被設(shè)計(jì)為在將軌跡引導(dǎo)件10放置在患者上的過(guò)程中，協(xié)助支腳12使其具備合適的間隙及取向。
[0043]為了確定軌跡引導(dǎo)件10合適地放置在患者上以及引導(dǎo)件的期望軌跡(S卩，支腿的長(zhǎng)度/取向以及球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件的取向)，可執(zhí)行一些計(jì)劃步驟。現(xiàn)在將描述使用定制軟件程序所要執(zhí)行的示例性但非限制性計(jì)劃步驟。
[0044]在圖2所示的第一計(jì)劃步驟中，進(jìn)行各種MRI掃描并將其上傳到計(jì)劃軟件中。然后，在第二計(jì)劃步驟中，由外科醫(yī)生確定期望的進(jìn)入點(diǎn)。如圖3A-3D所示，可以對(duì)計(jì)劃軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)以顯示對(duì)患者頭部的及患者頭部?jī)?nèi)部的腫瘤300的描繪。還顯示各種可能的進(jìn)入點(diǎn)310。計(jì)劃過(guò)程繼續(xù)，如圖4A-4D所示，在步驟3中，將“虛擬”軌跡引導(dǎo)件放置在用戶(hù)選定的進(jìn)入點(diǎn)上方并且顯示給外科醫(yī)生。接下來(lái)，如圖5A-?所示，在第四計(jì)劃步驟中，調(diào)節(jié)虛擬軌跡引導(dǎo)件上的支腿和球形接頭可移動(dòng)構(gòu)件以建立通往腫瘤的期望軌跡。最后，在第五計(jì)劃步驟中，如圖6所示，可以將患者頭部和軌跡引導(dǎo)件顯示在“虛擬的”頭部固定系統(tǒng)內(nèi)，以確定固定柱/銷(xiāo)的期望位置及期望的固定環(huán)方位，如下面所進(jìn)一步詳細(xì)描述的。
[0045]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，因?yàn)槭中g(shù)計(jì)劃是使用軟件在“虛擬”環(huán)境中執(zhí)行的，所以它可以在實(shí)際手術(shù)的前幾天或者前幾周完成。
[0046]在手術(shù)計(jì)劃完成之后，外科醫(yī)生可接著或在之后的任何時(shí)間通過(guò)將患者物理地放置在頭部固定系統(tǒng)中來(lái)進(jìn)行實(shí)際的手術(shù)過(guò)程。
[0047]圖7A是根據(jù)本發(fā)明的頭部固定系統(tǒng)100的一個(gè)示例性但非限制性的實(shí)施例。如圖7A所示，頭部固定系統(tǒng)100通常包括平臺(tái)102、可旋轉(zhuǎn)地耦合到從平臺(tái)102的上表面延伸的環(huán)支座106的頭部固定環(huán)104、頭部支撐件108以及多個(gè)固定柱110。頭部固定環(huán)104包括沿其圓周延伸的多個(gè)槽112。如圖7A所示，頭部支撐件108被第一個(gè)槽112可移動(dòng)地容納，第一固定柱110A被第二個(gè)槽112可移動(dòng)地容納，第二固定柱110B被第三個(gè)槽112可移動(dòng)地容納。第一個(gè)、第二個(gè)和第三個(gè)槽112可以是依據(jù)期望軌跡的、沿頭部固定環(huán)104的圓周的任意槽，并且可在上述軟件計(jì)劃過(guò)程中選擇性地選擇。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，頭部固定系統(tǒng)100可能包括比所示固定柱更少或者更多的固定柱。例如，在一個(gè)示例性替換實(shí)施例中，頭部固定系統(tǒng)100包括四個(gè)固定柱。
[0048]第一固定柱110A沿其長(zhǎng)度包括適于容納一個(gè)或者多個(gè)固定銷(xiāo)114A、114B的多個(gè)固定銷(xiāo)孔116A。固定銷(xiāo)114AU14B可以螺紋的方式分別被固定銷(xiāo)孔116AU16B容納，從而提供各種“穿透深度”以設(shè)置固定銷(xiāo)。在被固定銷(xiāo)孔容納后，第一可調(diào)節(jié)固定銷(xiāo)114A朝頭部固定環(huán)104的中心向內(nèi)延伸。除了固定銷(xiāo)114A的“穿透深度”可調(diào)節(jié)之外，固定柱110A、110B上的多個(gè)固定銷(xiāo)孔116AU16B給外科醫(yī)生提供了各種固定銷(xiāo)放置選擇。類(lèi)似地，第二固定柱110B包括第二可調(diào)節(jié)固定銷(xiāo)114B，第二可調(diào)節(jié)固定銷(xiāo)114B被沿著柱110B長(zhǎng)度的多個(gè)固定銷(xiāo)孔116B中的一者可移動(dòng)地且可調(diào)節(jié)地容納。如上面所提到的，可依據(jù)手術(shù)的性質(zhì)來(lái)利用任何數(shù)量的固定柱。
[0049]頭部固定環(huán)104可移動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)地布置在環(huán)支座106內(nèi)。頭部固定環(huán)104可相對(duì)于平臺(tái)102旋轉(zhuǎn)(如箭頭118所示)，以調(diào)節(jié)患者頭部的角度位置。頭部固定環(huán)104可通過(guò)一個(gè)或者多個(gè)環(huán)鎖定設(shè)備120鎖定在期望的位置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，環(huán)鎖定設(shè)備120可包括一個(gè)或多個(gè)可伸縮的銷(xiāo)(未顯示)，該可伸縮的銷(xiāo)被沿頭部固定環(huán)104的外周邊緣的多個(gè)孔122中的一者或者多者容納。
[0050]平臺(tái)102可一體化地耦合到患者板105。此外，平臺(tái)102可通過(guò)鉸鏈或本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的類(lèi)似機(jī)構(gòu)可拆卸地耦合到患者板105。此外，平臺(tái)102可依據(jù)所期望的手術(shù)放置在患者板105附近。把手107便于在使用過(guò)程中移送患者和根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。
[0051]此外，如圖7A所示，頭部固定系統(tǒng)100包括一體化地或非一體化地/可拆卸地耦合到平臺(tái)102的線(xiàn)圈支撐件124。線(xiàn)圈支撐件124被構(gòu)造為在其上可移除地容納MRI線(xiàn)圈。圖7B和圖7C中示出了一個(gè)示例性線(xiàn)圈125。線(xiàn)圈125包括底部線(xiàn)圈構(gòu)件127和可更換的頂部線(xiàn)圈構(gòu)件，例如圖7C中所示的頂部線(xiàn)圈構(gòu)件129A和129B。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，頂部線(xiàn)圈構(gòu)件129A優(yōu)選用于從頭部頂部延伸的軌跡，而頂部線(xiàn)圈構(gòu)件129B優(yōu)選用于從前額或者頭部側(cè)面延伸的軌跡。為了將頂部線(xiàn)圈構(gòu)件129A或129B可操作地耦合到底部線(xiàn)圈構(gòu)件127，頂部線(xiàn)圈構(gòu)件129A和129B設(shè)有定位銷(xiāo)131和電連接器133，定位銷(xiāo)131和電連接器133被構(gòu)造為與底部線(xiàn)圈構(gòu)件127上的相應(yīng)銷(xiāo)槽135和電插座137配合。底部線(xiàn)圈構(gòu)件127包括可操作地耦合到MRI電纜以將線(xiàn)圈125連接到MRI系統(tǒng)的連接器143。
[0052]參照?qǐng)D7A和7B，底部線(xiàn)圈構(gòu)件127的第一端139被構(gòu)造為與第一線(xiàn)圈導(dǎo)軌部分126嚙合，而底部線(xiàn)圈構(gòu)件的第二端141被構(gòu)造為與第二線(xiàn)圈導(dǎo)軌部分128嚙合。第一線(xiàn)圈導(dǎo)軌部分126和第二線(xiàn)圈導(dǎo)軌部分128使線(xiàn)圈125能夠相對(duì)于頭部固定環(huán)104旋轉(zhuǎn)并且獨(dú)立于頭部固定環(huán)104。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到期望的位置，線(xiàn)圈125可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈鎖定設(shè)備130 (例如，通過(guò)示例性的摩擦鎖、銷(xiāo)、螺釘或者本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他裝置)來(lái)進(jìn)行鎖定。
[0053]圖8-13示出了用于將患者頭部物理地放置到上述頭部固定系統(tǒng)100的一個(gè)示例性處理。具體地，如圖8所示，處理開(kāi)始，將頭部固定環(huán)104放置到患者P的頭部周?chē)?。這可通過(guò)在患者躺在患者移送板105上的情況下將固定環(huán)104稱(chēng)合到環(huán)支座106或者在患者站著或者坐著的情況下將固定環(huán)104從環(huán)支座106拆下來(lái)執(zhí)行。然后，如圖9所示，將第一固定柱110A和第二固定柱110B插入到頭部固定環(huán)104中的合適槽112內(nèi)，并且將第一固定銷(xiāo)114A和第二固定銷(xiāo)114B附裝到患者頭部。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，固定銷(xiāo)可包含任何合適的附裝裝置，例如螺紋軸。如果事先未將頭部固定環(huán)104耦合到環(huán)支座106(即，當(dāng)將固定環(huán)104附裝到患者頭部時(shí)未將固定環(huán)104從環(huán)支座106拆下)，則下一步驟包括將患者P放置在平臺(tái)102上并且將固定環(huán)104鎖定在環(huán)支座106內(nèi)。隨后，如圖10所示，使頭部固定環(huán)104發(fā)生旋轉(zhuǎn)以為軌跡引導(dǎo)件10提供通往安裝位置的通路(和進(jìn)入點(diǎn))。
[0054]在該處理的下一步驟中，如圖11所示，外科醫(yī)生基于在手術(shù)計(jì)劃步驟期間所獲取的信息，將軌跡引導(dǎo)件10附裝到患者P的頭部。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，必要時(shí)還可進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)頭部固定環(huán)104，以避免所要使用的治療探針/器械與MRI鉆孔之間的任何潛在干擾。一旦將軌跡引導(dǎo)件10附裝到患者頭部，就可以將患者運(yùn)送到MRI房間并且移送到MRI桌。
[0055]過(guò)程繼續(xù)，如圖12所示，將MRI線(xiàn)圈125附裝到患者平臺(tái)102。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，由于患者頭部上的軌跡引導(dǎo)件10的取向，在所示的例子中，需要頂部線(xiàn)圈構(gòu)件129B。如圖13所示，一旦組裝了線(xiàn)圈125，外科醫(yī)生就可以從視覺(jué)上驗(yàn)證軌跡引導(dǎo)件10與MRI鉆孔B之間保持了最小距離D。最后，外科醫(yī)生可進(jìn)行MRI掃描以確認(rèn)軌跡并且繼續(xù)治療/過(guò)程。
[0056]本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以上描述僅為示例和描述目的，并不意在為全面的或者將本發(fā)明限制為所披露的嚴(yán)格形式。鑒于以上披露可以做出許多修改和變體。
[0057]為了解釋本發(fā)明的原理及實(shí)際應(yīng)用，選擇并描述了這些實(shí)施例，以能夠使本領(lǐng)域其他技術(shù)人員使用本發(fā)明及各實(shí)施例，以及適于預(yù)期特定用途的各種修改。在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，替換性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所屬技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
【權(quán)利要求】
1.一種頭部固定系統(tǒng)，包括: 平臺(tái)，其具有上表面和下表面； 環(huán)支座，其可操作地耦合到所述平臺(tái)的所述上表面； 固定環(huán)，其可旋轉(zhuǎn)地耦合到所述環(huán)支座，所述固定環(huán)包括沿所述固定環(huán)的圓周延伸的多個(gè)固定環(huán)槽； 第一固定柱，其能夠容納到所述固定環(huán)槽中的第一個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)；以及 第二固定柱，其能夠容納到所述固定環(huán)槽中的第二個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括被構(gòu)造為插入到所述固定環(huán)槽中的第三個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)的頭部支撐件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述固定柱還包括貫穿所述固定柱的至少一個(gè)固定柱孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括能夠被所述至少一個(gè)固定柱孔容納以與患者顱骨嚙合的至少一個(gè)固定銷(xiāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)固定柱孔包括多個(gè)固定柱孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括能夠被所述多個(gè)孔中的至少一者容納的多個(gè)固定銷(xiāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括可拆卸地耦合到所述平臺(tái)的移送板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括耦合到所述平臺(tái)的線(xiàn)圈支撐件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述環(huán)支座還包括第一線(xiàn)圈導(dǎo)軌和第二線(xiàn)圈導(dǎo)軌。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括MRI線(xiàn)圈，所述MRI線(xiàn)圈具有頂部線(xiàn)圈構(gòu)件和可移動(dòng)地耦合到所述平臺(tái)的底部線(xiàn)圈構(gòu)件，其中，所述MRI線(xiàn)圈能夠相對(duì)于所述固定環(huán)旋轉(zhuǎn)并且獨(dú)立于所述固定環(huán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括MRI線(xiàn)圈，所述MRI線(xiàn)圈具有可旋轉(zhuǎn)地與所述第一線(xiàn)圈導(dǎo)軌嚙合的頂部線(xiàn)圈構(gòu)件，以及可旋轉(zhuǎn)地與所述第二線(xiàn)圈導(dǎo)軌嚙合的底部線(xiàn)圈構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述頭部固定環(huán)包括圓周地布置在所述頭部固定環(huán)的邊緣上的多個(gè)固定環(huán)孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括能夠被所述多個(gè)固定環(huán)孔中的一者或者多者容納的一個(gè)或者多個(gè)環(huán)鎖。
14.根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述頂部線(xiàn)圈構(gòu)件包括能夠與所述底部線(xiàn)圈構(gòu)件上的相應(yīng)銷(xiāo)槽相配合的一個(gè)或者多個(gè)定位銷(xiāo)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述底部線(xiàn)圈構(gòu)件包括用以將所述MRI線(xiàn)圈連接到MRI系統(tǒng)的連接器裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述線(xiàn)圈支撐件還包括用以將所述MRI線(xiàn)圈鎖定在合適位置的一個(gè)或者多個(gè)線(xiàn)圈鎖定設(shè)備。
17.一種頭部固定系統(tǒng)，包括: 平臺(tái)，其具有上表面和下表面； 環(huán)支座，其可操作地耦合到所述平臺(tái)的所述上表面； 固定環(huán)，其被所述環(huán)支座可旋轉(zhuǎn)地容納，所述固定環(huán)包括沿所述固定環(huán)的圓周延伸的多個(gè)固定環(huán)槽； 第一固定柱，其能夠容納在所述固定環(huán)槽中的第一個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)，所述第一固定柱包括與患者顱骨嚙合的第一固定銷(xiāo)； 第二固定柱，其能夠容納在所述固定環(huán)槽中的第二個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)，所述第二固定柱包括與患者顱骨嚙合的第二固定銷(xiāo)；以及 MRI線(xiàn)圈，其被所述平臺(tái)可旋轉(zhuǎn)地容納并且可移動(dòng)地安裝到所述平臺(tái)，其中，所述MRI線(xiàn)圈能夠相對(duì)于所述固定環(huán)旋轉(zhuǎn)并且獨(dú)立于所述固定環(huán)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括被構(gòu)造為插入到所述固定環(huán)槽中的第三個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)的頭部支撐件。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述固定柱還包括貫穿所述固定柱的至少一個(gè)固定柱孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括能夠被所述至少一個(gè)固定柱孔容納以與患者顱骨嚙合的至少一個(gè)固定銷(xiāo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)固定柱孔包括多個(gè)固定柱孔。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括能夠被所述多個(gè)孔中的至少一者容納的多個(gè)固定銷(xiāo)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括可拆卸地耦合到所述平臺(tái)的移送板。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括耦合到所述平臺(tái)的線(xiàn)圈支撐件。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述環(huán)支座還包括第一線(xiàn)圈導(dǎo)軌和第二線(xiàn)圈導(dǎo)軌。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述MRI線(xiàn)圈包括被所述第一線(xiàn)圈導(dǎo)軌和所述第二線(xiàn)圈導(dǎo)軌可旋轉(zhuǎn)地容納的頂部線(xiàn)圈構(gòu)件和底部線(xiàn)圈構(gòu)件。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述頭部固定環(huán)包括圓周地布置在所述頭部固定環(huán)的邊緣上的多個(gè)固定環(huán)孔。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的頭部固定系統(tǒng)，還包括可被所述多個(gè)固定環(huán)孔中的一者或者多者容納的一個(gè)或者多個(gè)環(huán)鎖。
29.根據(jù)權(quán)利要求10所述的頭部固定系統(tǒng)，其中，所述線(xiàn)圈支撐件還包括用以將所述MRI線(xiàn)圈鎖定在合適位置的一個(gè)或者多個(gè)線(xiàn)圈鎖定設(shè)備。
30.一種使用頭部固定系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 提供頭部固定系統(tǒng)，所述頭部固定系統(tǒng)包括固定環(huán)、第一固定柱和第二固定柱，所述固定環(huán)具有沿所述固定環(huán)的圓周延伸的多個(gè)固定環(huán)槽，所述第一固定柱能夠容納到所述固定環(huán)槽中的第一個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)，所述第一固定柱包括至少一個(gè)固定銷(xiāo)，所述第二固定柱能夠容納到所述固定環(huán)槽中的第二個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)，所述第二固定柱包括至少一個(gè)固定銷(xiāo)； 將所述頭部固定環(huán)放置到患者頭部周?chē)? 將所述第一固定柱可調(diào)節(jié)地插入到所述固定環(huán)槽中的所述第一個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)； 將所述第二固定柱可調(diào)節(jié)地插入到所述固定環(huán)槽中的所述第二個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)； 抵靠患者頭部放置所述固定銷(xiāo)以將所述固定環(huán)固定成抵靠患者頭部。
31.一種使用頭部固定系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 將軌跡引導(dǎo)件放置在患者頭部上以建立進(jìn)入點(diǎn)的軌跡； 提供頭部固定設(shè)備，所述頭部固定設(shè)備包括: 平臺(tái)，其具有上表面和下表面，所述平臺(tái)包括MRI線(xiàn)圈容納導(dǎo)軌； 環(huán)支座，其可操作地耦合到所述平臺(tái)的所述上表面； 固定環(huán)，其可旋轉(zhuǎn)地耦合到所述環(huán)支座，所述固定環(huán)包括沿所述固定環(huán)的圓周延伸的多個(gè)固定環(huán)槽； 第一固定柱，其能夠容納到所述固定環(huán)槽中的第一個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)；和第二固定柱，其能夠容納到所述固定環(huán)槽中的第二個(gè)固定環(huán)槽內(nèi)，所述固定柱包括一個(gè)或多個(gè)固定銷(xiāo)； 將所述固定環(huán)放置在患者頭部周?chē)? 調(diào)節(jié)所述固定環(huán)槽內(nèi)的所述第一固定柱和所述第二固定柱； 利用所述固定銷(xiāo)將所述固定柱固定到患者頭部； 將所述固定環(huán)鎖定在所述環(huán)支座內(nèi)； 旋轉(zhuǎn)所述固定環(huán)以提供通往所述進(jìn)入點(diǎn)的通路； 通過(guò)將所述MRI線(xiàn)圈放置在所述MRI線(xiàn)圈容納導(dǎo)軌內(nèi)，來(lái)將所述MRI線(xiàn)圈附裝到所述平臺(tái)； 進(jìn)行MRI掃描以確定所述軌跡。
【文檔編號(hào)】A61B5/055GK104254296SQ201280028371
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月8日
【發(fā)明者】吉紐斯·達(dá)克帕諾, 馬克·格蘭特, 沙爾曼·庫(kù)雷希 申請(qǐng)人:曼特瑞斯醫(yī)藥有限責(zé)任公司