專利名稱：用于對(duì)腦病變進(jìn)行定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
進(jìn)行顱腦手術(shù)時(shí)，常規(guī)做法是在患者的顱骨上形成骨瓣以便進(jìn)入 該腦。雖然在對(duì)于諸如動(dòng)脈瘤夾閉術(shù)和某些類型的顱底外科手術(shù)的特 定病變的神經(jīng)外科手術(shù)過程中可以使用標(biāo)準(zhǔn)骨瓣，但是大多數(shù)顱腦病 變的去除需要特定的"定制"瓣。目前神經(jīng)外科手術(shù)的要求需要瓣必 須既精確又盡可能地小。這典型通過基于框架的或者無框架立體定向 術(shù)(stereotaxi)來實(shí)現(xiàn)。
0002基于框架的立體定向術(shù)包括在患者的頭部上放置框架， 這提供了空間參考框架，以及獲取諸如計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)或磁共振 成像(MRI)的腦掃描圖像。無框架立體定向術(shù)需要在患者的頭部上放 置基準(zhǔn)標(biāo)志。在任何外科手術(shù)前必須進(jìn)行再次掃描，需要在手術(shù)室與 放射中心之間轉(zhuǎn)移患者。因此立體定向術(shù)是耗時(shí)的，往往加倍手術(shù)室 時(shí)間。其還需要與放射中心進(jìn)行協(xié)調(diào)，并且往往需要制造該設(shè)備的公 司的技術(shù)支持人員在場。此外，用于執(zhí)行立體定向術(shù)的設(shè)備和系統(tǒng)很 笨重，用戶友好性差，而且相當(dāng)昂貴。
0003因此需要一種較簡單并且經(jīng)濟(jì)的方法，該方法應(yīng)能被快 速配置來定位腦病變，以及配置來快速精確地形成瓣，而不需要復(fù)雜 的設(shè)備或技術(shù)支持，不需要留給手術(shù)室。
發(fā)明內(nèi)容
0004根據(jù)本發(fā)明的一方面，外科醫(yī)生利用腦掃描圖像來定位腦病變并且計(jì)劃手術(shù)以對(duì)其進(jìn)行治療。在手術(shù)室中，外科醫(yī)生將從腦掃描直接得到的距離測量值轉(zhuǎn)移到患者的顱骨上，從而建立骨瓣的適當(dāng)位置和方向。
0005本公約的前述簡短描述、以及進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從下面必須參照附圖對(duì)根據(jù)本公約目前優(yōu)選的但是說明性的實(shí)施
例進(jìn)行描述將得到更充分地理解，在附圖中
0006圖1描述了顯示腦病變的患者頭部的矢狀位MRI;
0007圖2描述了同一患者的頭部的冠狀位MRI;
0008圖3示出了一種利用"翹曲的"直角坐標(biāo)系對(duì)腦病^ii行定
4立的方法；
0009圖4示出了利用"翹曲的"直角坐標(biāo)系對(duì)腦病變進(jìn)行定位的替代方法；以及
0010圖5示出了在已經(jīng)定位出腦病變后，在患者頭皮上勾勒出的骨瓣；以及
0011圖6是用于在MRI中測量距離的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖。具體實(shí)施力'式
0012如上所述，外科醫(yī)生利用腦掃描圖像來定位腦病變并且計(jì)劃手術(shù)以對(duì)其進(jìn)行治療。在手術(shù)室中，該醫(yī)生將從腦掃描直接得到的距離測量轉(zhuǎn)移到患者的顱骨上，從而建立骨瓣的適當(dāng)位置和方向。
0013圖1是顯示腦具有病變14的患者頭部的矢狀位MRI 10。該圖還顯示了患者的鼻根16 (鼻上的隱窩)和枕骨隆突18 (顱底部的隱窩)?？梢钥闯?，MRI10典型地具有刻度26?？潭?6可以為厘米(等級(jí)大)，用以指示患者頭部上一厘米的長度。
0014在最初步驟中，外科醫(yī)生測量沿著顱骨22的表面的距離a，即測量在MRI上從鼻根16到覆在病變14的中心上面的點(diǎn)的距離。該測量結(jié)束于點(diǎn)24處。通過從點(diǎn)24畫一條垂直于顱骨表面的線來確定該視圖中病變的深度。
0015圖2是同一患者的頭部的冠狀位MRI。在第二步驟中，外科醫(yī)生測量沿著顱骨表面從矢狀面S到病變14的中心的距離b。該測量結(jié)束于點(diǎn)32處。通過從點(diǎn)32畫一條垂直于顱骨表面的線來確定該視圖中病變的深度。該圖還示出了另一種到達(dá)病變14的可能途徑。例如，如果由于存在對(duì)腦的重要區(qū)域造成傷害的危險(xiǎn)而無法從點(diǎn)32接進(jìn)腫瘤，那么可以最優(yōu)地沿著線34從點(diǎn)32接進(jìn)該病變。在這種情況下，線34并不正交于顱骨表面，因此外科醫(yī)生在接進(jìn)病變時(shí)
將不得不考慮角度e。
0016盡管MRI常規(guī)具有線性刻度26，但是先前外科醫(yī)生都是沿著顱骨的彎曲表面來作出測量的。例如，早就有手動(dòng)操作裝置可以沿著圖上任何路徑進(jìn)行描繪，并且測量該路徑的距離。典型地，這種裝置包括小型輥?zhàn)?，其可沿著路徑進(jìn)行描繪并且能夠根據(jù)圖上的任何刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。這種裝置容易適于沿著MRI上的曲線路徑來測量距離。
0017優(yōu)選地，如借助于掃描儀105，將MRI轉(zhuǎn)移到運(yùn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100，如圖6示意性所示。系統(tǒng)100還包括計(jì)算機(jī)102、顯示器104以及諸如鍵盤106和指針裝置108的各種附加輸入裝置。該計(jì)算機(jī)運(yùn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序。這種程序是公知的，例如可從EOS Systems Inc.獲取的Photomodeler。這種程序使用出現(xiàn)在MRI上用于校準(zhǔn)目的的刻度，能夠測量各種曲線的長度。這種系統(tǒng)也可以測量各種視圖中病變的深度，以計(jì)算其實(shí)際的三維深度。
0018在手術(shù)室中，外科醫(yī)生通過首先在患者頭部上創(chuàng)建"翹曲的"直角坐標(biāo)系，來利用先前討論的測量。這示于對(duì)圖3所示的患者頭部的概念表征。具體地，通過沿著顱骨表面延伸的矢狀中線來定義坐標(biāo)系的"y軸"40。通過在患者頭皮上標(biāo)記一條從鼻根到枕骨隆突的線來創(chuàng)建該y軸。然后，通過標(biāo)記一條在患者耳道之間的頭皮上的線來創(chuàng)建坐標(biāo)系42的x軸。
0019然后，外科醫(yī)生從患者的鼻根開始，在y軸上布置在圖1的矢狀位MRI中所測量的距離a。這產(chǎn)生點(diǎn)44。然后，外科醫(yī)生從點(diǎn)44開始，在患者的頭皮上標(biāo)記一條垂直于y軸的線46。線46還將平行于x軸。外科醫(yī)生從y軸開始，在線46上布置在圖2的冠狀位MRI中所測量的距離b。這產(chǎn)生點(diǎn)48，該點(diǎn)被認(rèn)為覆在病變14的上面。
0020這些程序一直被認(rèn)為以大約1厘米的精確度來定位病變。
0021
一種用于定位點(diǎn)48的替代性的、類似過程可以在病變被定位出靠近頭部后區(qū)或前區(qū)時(shí)是優(yōu)選的。這示于圖4中。如前所述，在y軸40上布置距離a。然后在x軸42上布置距離b，以產(chǎn)生點(diǎn)54。然后畫一條平行于x軸的線52，使其通過距離a的端點(diǎn)處的點(diǎn)44，并且畫一條平行于y軸的線56，使其通過點(diǎn)54。線52和54的相交于點(diǎn)48'，該點(diǎn)被認(rèn)為覆在病變14的上面。
0022如在圖5的概念視圖所示，然后在點(diǎn)48 (或48')處勾勒出骨瓣50。
0023在最終確認(rèn)中，在形成骨瓣50并且暴露顱骨的硬腦膜后，外科醫(yī)生，如通過超聲，確認(rèn)存在潛在病變14。
0024盡管出于說明性目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離根據(jù)隨附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，許多添加、修改以及替換是可能的。
9
權(quán)利要求
1、一種用于定位患者腦中的病變的方法，借助于具有顯示器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行所述方法，所述顯示器顯示了示出所述患者的顱骨的內(nèi)部特征的腦掃描圖像的表示，所述腦掃描圖像的所述表示至少包括矢狀位和冠狀位，所述方法包括以下步驟在所述矢狀位中，指示出兩個(gè)點(diǎn)，其分別定義為所述患者頭部上的第一解剖標(biāo)志的位置和所述病變的位置，使所述計(jì)算機(jī)沿著所述患者顱骨的表面測量所述兩點(diǎn)之間的距離，以產(chǎn)生第一尺寸；在所述冠狀位中，使所述計(jì)算機(jī)沿著所述患者顱骨的所述表面測量從實(shí)質(zhì)上的矢狀中線到所述病變的距離，以產(chǎn)生第二尺寸；以及在所述患者顱骨的所述表面上沿著實(shí)質(zhì)上的矢狀中線，根據(jù)從所述解剖標(biāo)志到達(dá)所述顱骨上的第一點(diǎn)的距離，布置所述第一尺寸；以及沿著實(shí)質(zhì)上垂直于所述矢狀中線的線，根據(jù)從所述矢狀中線到達(dá)靶點(diǎn)的距離，布置所述第二尺寸，所述靶點(diǎn)實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于所述病變的所述位置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)所述第一點(diǎn)來測量 所述第二尺寸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述解剖標(biāo)志是所述患 者的鼻根。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述標(biāo)志是所述患者的 枕骨隆突。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，沿其執(zhí)行所述布置步驟 的實(shí)質(zhì)上的矢狀中線是在所述患者的鼻根和枕骨隆突之間延伸的線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括根據(jù)在所述患者的耳道 之間延伸的線，在所述患者顱骨的所述表面上建立實(shí)質(zhì)上的冠狀中 線，在所述冠狀中線上測量所述第二尺寸，以產(chǎn)生中間點(diǎn)，所述中間 點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)所述第一點(diǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述解剖標(biāo)志是所述患 者的鼻根。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述標(biāo)志是所述患者的 枕骨隆突。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述實(shí)質(zhì)上的矢狀中線 在所述患者的鼻根和枕骨隆突之間延伸。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述解剖標(biāo)志是所述患 者的鼻根。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述標(biāo)志是所述患者的 枕骨隆突。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述實(shí)質(zhì)上的矢狀中線 在所述患者的鼻根和枕骨隆突之間延伸。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)在所述患者的耳道 之間延伸的線，在所述患者顱骨的所述表面上建立實(shí)質(zhì)上的冠狀中 線，在所述冠狀中線上測量所述第二尺寸，以產(chǎn)生中間點(diǎn)，所述中間 點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)所述第一點(diǎn)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述解剖標(biāo)志是所述 患者的鼻根。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述標(biāo)志是所述患者 的枕骨隆突。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述實(shí)質(zhì)上的矢狀中 線在所述患者的鼻根和枕骨隆突之間延伸。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述腦掃描圖像的顯示 包括刻度，以使所述顯示器上的尺寸與所述患者頭部上的尺寸相關(guān) 聯(lián)，并且所述計(jì)算機(jī)利用所述刻度來執(zhí)行所述確定步驟。
18、 一種用于對(duì)患者的腦的病變進(jìn)行定位的方法，借助于從計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)獲得的病變位置測量數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述方法，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具 有顯示器，其顯示示出所述患者顱骨的內(nèi)部特征的腦掃描圖像的表 示，所述測量數(shù)據(jù)包括第一尺寸，其相當(dāng)于在所述表示中沿著所述患 者顱骨上的矢狀中線，在所述患者頭部上的解剖標(biāo)志和所述病變之間 的距離；以及第二尺寸，其相當(dāng)于在所述表示的冠狀位中，沿著所述 患者的顱骨，在所述矢狀中線和所述病變之間的距離，所述方法包括 以下步驟在所述患者顱骨的所述表面上沿著實(shí)質(zhì)上的矢狀中線，根據(jù)從所 述解剖標(biāo)志到達(dá)所述顱骨上的第一點(diǎn)的距離，布置所述第一尺寸；以 及沿著實(shí)質(zhì)上垂直于所述矢狀中線的線，根據(jù)從所述矢狀中線到達(dá) 靶點(diǎn)的距離，布置所述第二尺寸，所述靶點(diǎn)實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于所述病變的 所述位置。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，根據(jù)所述第一點(diǎn)來測 量所述第二尺寸。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述解剖標(biāo)志是所述患者的鼻根。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述標(biāo)志是所述患者 的枕骨隆突。
22、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述實(shí)質(zhì)上的矢狀中 線在所述患者的鼻根和枕骨隆突之間延伸。
23、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括根據(jù)在所述患者的耳 道之間延伸的線，在所述患者顱骨的所述表面上建立實(shí)質(zhì)上的冠狀中 線，在所述冠狀中線上測量所述，以產(chǎn)生中間點(diǎn)，所述中間點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)所 述第一點(diǎn)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括根據(jù)在所述患者的耳 道之間延伸的線，在所述患者顱骨的所述表面上建立實(shí)質(zhì)上的冠狀中 線，在所述冠狀中線上測量所述，以產(chǎn)生中間點(diǎn)，所述中間點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)所 述第一點(diǎn)。
25、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述腦掃描圖像的所 述表示的所述顯示包括刻度，以使所述顯示器上的尺寸與所述患者頭 部上的尺寸相關(guān)聯(lián)，并且所述計(jì)算機(jī)利用所述刻度來產(chǎn)生所述測量數(shù) 據(jù)。
全文摘要
外科醫(yī)生利用腦掃描圖像來對(duì)腦病變(14)進(jìn)行定位并且計(jì)劃手術(shù)以對(duì)其進(jìn)行治療。從腦掃描圖像的各種視圖導(dǎo)出表示該病變(14)的位置的距離測量。在手術(shù)室中，外科醫(yī)生將這些距離測量轉(zhuǎn)移到“翹曲的”或曲線直角坐標(biāo)系中的患者的顱骨(22)上，該坐標(biāo)系根據(jù)沿著患者顱骨(22)的表面延伸的互相交叉的正交線來定義。結(jié)果，定位出病變(14)，并且外科醫(yī)生可以建立骨瓣的適當(dāng)位置和方向，以用于進(jìn)入該病變。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101496030SQ200680023215
公開日2009年7月29日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者O·R·許布施曼 申請人:圣巴納巴斯衛(wèi)生保健系統(tǒng)公司