第四节　立体定位方法学

所谓定位就是把颅内目标结构的位置识别出来。根据目前科技水平、影像学显示方式，对脑组织目标结构一般可分为可见目标与不可见目标。可见目标如颅内金属异物、钙化点、骨性结构等，通过X线摄片、CT、MRI扫描直接显示出来。不可见目标包括如颅内苍白球、丘脑腹外侧核等结构，在1972年前必须通过脑室造影或脑血管造影方法，目前应用CT、MRI扫描影像显示出脑内参考结构，（如前连合、后连合、室间孔等），然后依据解剖参考数值和形态结构位置，推导出颅内各目标结构位置。由于计算机发展，不久的将来，利用高场强MRI（7.0～14.0T）装置或MRI其他序列扫描，可以使以前认为不可见的脑组织形态结构变成可见结构，便利临床工作。

一般，我们从带有定位框架的影像片上推算寻找出来目标点，此点再投影到定向仪上的三维坐标刻度上，求出它的坐标读数（或左右、前后旋转角度）。依据这些读数（即X、Y、Z坐标值），调整定向仪上与之相应数值，就可使患者脑内目标点坐标数值与定向仪上坐标数值吻合（重叠）。此时用定向仪上导向器就能准确地把手术器械送到颅内目标点，完成定向手术，这一过程称立体定位（向）术。

根据定向仪各坐标结构形式不同，求出定向仪上实际坐标值，可运用数学计算法、图解法、目标点模拟法、原点任意法等方法之一求出。另外，采用神经影像导向方法不同，计算方法学也不同。目前临床应用有两种：①釆用人工计算方法；②立体定向手术治疗计划系统（即软件）。下面分别介绍X线定位法、CT定位法、MRI定位法。

一、X线定位法

X线球管发出的X射线的投影形状，是呈圆锥形散开的，在这些散开的X射线中，对被照射的平面来说，有一根射线与该平面是垂直的，这一根射线称中心射线，而那些不同角度的倾斜线称周围射线。

中心射线可通过两个平行平面中的坐标相同点，周围射线则通过这两个平面坐标不相同点。由于X射线呈圆锥状散开，物体在X线片上投影要比原物体放大，离X线片较近者物体放大较小，远离X线片放大要大些。另外，各部位与射线中心的放大比例也不等，物体离中心射线越远，变形越明显，放大系数越大（图2-8）。

一般X轴坐标值从正位片上获得，Y轴、Z轴坐标值从侧位片上计算。计算步骤，若为不可见靶点，先在X线片上找到大脑AC和PC点，求出大脑中心0点，根据脑立体定位图谱上所给各靶点坐标值，在X片上找出靶点位置。此靶点位置在框架上有一相对应的X、Y、Z坐标值，立刻可寻求出。

各种不同定向仪，X线片具体求的方法不一。下面介绍几种常见定向仪X线计算方法，即可全面了解世界上各种定向仪利用X线定位计算原则。

（一）杉田氏定向仪（仿杉田定向仪国产有FY85-Ⅱ型定向仪、DNY-A型定向仪、SBD-02型定向仪）

1.病人取平卧位，头置入定向仪框架内，在消毒、铺巾、局麻下（少数患者用全麻），将头颅固定，使头颅矢状面（正中线）恰好在框架正中，头颅不要有明显旋转，左右倾斜及过俯过伸位。然后按手术要求选择钻孔点钻孔（举例来说，帕金森病钻孔点在眉间后11～12cm，中线旁有2.5cm），侧脑室前角穿刺造影，使用Amipaque、Ommipaque、Isovisl等阳性造影剂。一般用量在8～10ml，必要时可重复上述剂量。摄头颅正、侧位片。首先在头颅正、侧位X线片上找到定向仪中心点，即一侧上（下）大锥与对侧下（上）小锥连线，其交叉点为定向仪中心点，再求放大系数。放大系数=a+b/200（图2-9）。

2.从侧位片上根据三脑室显示确定AC点与PC点，划出AC-PC连线，标出大脑原点，根据立体定位图谱给予靶点X、Y、Z坐标数值，利用大脑原点，推算出此患者X线片上脑内靶点位置。从此靶点出发，分别划出垂直定向仪中心点上下、前后垂直平行线，其间距分别代表Y坐标数值和Z坐标数值（图2-10）。

3.从造影的正位片上找到定向仪中心点，通过此中心点划出上下垂直平行线，再划出三脑室中线，根据脑立体定位图谱给予靶点X、Y、Z坐标数值，就可推算出此患者X线片上脑内靶点位置X坐标值。若三脑室正中线与定向仪中心点上下垂直线重叠，此X数值就是靶点距离定向仪中心点X坐标值。若三脑室中线与定向仪中心点上下垂直线不重叠，有侧移，用比例尺来测出侧移距离，即用上述两条线间距离。通过简单加或减予以纠正X坐标值（图2-11）。

4.X线片（造影片）上X、Y、Z坐标值求出后，按此数值在定向仪X、Y、Z轴上调整到相应数值，使之吻合，应用定向仪上导向器与载物夹，把手术器械送到颅内靶点，进行靶点毁损、活检、抽取囊液或其他操作，达到临床治疗或诊断目的。

（二）Leksell-B/D定向仪（螺旋形计算法）

1.病人入手术室取坐位（不合作者或小儿用全麻取半卧位），将头置入定位框架中，不要有明显旋转角、倾斜角、仰俯角。消毒、铺巾、局麻下将框架牢固地固定在头颅骨上。然后，把病人放在半坐位或平卧位“特定的手术床”上，选择钻孔点钻孔，脑室造影（造影方法同上）摄头颅正、侧位片。利用造影X侧位片，按常规推算出侧位片上大脑原点（根据三脑室显示确定AC点与PC点，划出AC-PC连线，标出大脑原点），利用大脑原点，根据脑立体定位图谱给予靶点X、Y、Z坐标数值，寻出靶点位置。然后在左、右侧柱上，即每侧远坐标柱与近坐标柱上选择相同刻度的任意两点连成一线，左、右两线相交即为中心射线C点（图2-12）。

2.将侧位X线片放在等螺旋线计算盘上（图2-13），使X线片放射中心C点与该盘中心点相重叠然后进行旋转，使侧位片上标志出的靶点，恰好落在计算盘上一虚线与辐射线交点上。那么，真实靶点应在此辐射线与内侧粗线（近坐标柱）交点或外侧粗线（远坐标柱）交点上，从上述两个交点分别划出垂直定向仪框架上Y轴、Z轴的远、近坐标柱直线，并交于一点，这一点数值就分别代表靶点Y和Z轴上的所求坐标数值（图2-14）。

3.X坐标数值是通过正位片求得。根据脑立体定位图谱给予靶点X坐标数值（手术靶点离中线的距离），在定向仪X坐标轴上寻找即可，如果脑中线（即三脑室中线）与定向仪X坐标中线不重叠，有侧移，可用坐标测量尺量出侧移数值，通过简单加或减予以纠正（图2-15）。当X、Y、Z坐标数值求出后，在Leksell-B/D定向仪框架上找出相应数，把定向仪导向器固定在此数据上，这样颅内靶点与定向仪上数值就吻合。此时，只要通过定向仪导向器上的载物夹，就可准确地把需要操作器械送到颅内靶点，进行靶点毁损、活检、抽取囊液或其他操作，达到临床治疗或诊断目的（图2-16）。

（三）Todd-Wells定向仪

1.首先在病人未进入手术室（或放射科）前，校正定向仪正、侧位中心线，特别是侧位，使X线球管中心射线恰好通过定向仪两侧“+”字屏中心，此后定向仪固定住，不能移动。摄片距离通常为2米，每次摄片的距离要固定不变（图2-17）。

2.病人入手术室，平卧在手术床上，头置入已固定的定向仪框架中，消毒、铺巾、钻孔、脑室造影，摄头颅正、侧位片（脑室造影方法同上）。在X线造影侧位片中找出AC点和PC点，划出AC-PC连线，标出大脑原点，根据脑立体定位图谱给予靶点X坐标数值靶点所在处。用“侧位比例尺”量出“+”字屏中心与靶点前后与上下距离。按此距离数移动定向仪Y、Z坐标，使“+”字屏中心与靶点重叠，再摄侧位片，了解是否重叠，若重叠不再摄侧位片。不重叠再纠正直至重叠为止（图2-18）。

摄正位片时，使球管中心正好指在定向仪的中心，通过正位片了解三脑室中心点与定向仪中心点是否重叠。若不重叠，侧移多少，用“比例尺”量出侧移值，通过简单加或减法予以纠正X坐标数值。

3.上述程序完毕，定向仪上导向器就固定在X、Y、Z坐标数值上，通过该定向仪上弧形弓向左或向右移动，再通过定向仪导向器上的载物夹，把操作器械送到颅内靶点，进行靶点毁损、活检、抽取囊液或其他操作，达到临床治疗或诊断目的（图2-19）。

（四）XZ-Ⅴ型多功能定向仪

1.病人取坐位或平卧位，消毒后，在局麻下安装定位框架固定于头颅骨上。根据颅内靶点大概位置在其附近部位选择钻孔点。消毒、铺巾、钻孔、脑室造影（脑室造影方法同上）。通过脑室造影片，在侧位X片上标出AC-PC线，大脑原点，定向仪中心点，再求放大系数。放大系数=两远铅点间距（mm）+两近铅点间距（mm）/200，根据脑立体定位图谱给予靶点Y、Z坐标数值，利用此Y、Z坐标数值，在侧位片上标出所需靶点位置，从定向仪中心点引一垂直框架延长线，再从靶点引一线与延长线垂直相交于一点，此长度为b，定向仪中心点到此点距离为a，连接靶点与定向仪中心点之后，此夹角为定向仪中心线向靶点移动的前后角（图2-20）。

2.在正位片上求放大系数（方法同侧位片），划出三脑室中心线。通过定向仪中心点引一垂直框架延长线，利用侧位片上a线长度，根据脑立体定位图谱上给予靶点X坐标数值，在正位片上就可顺利找出在本病例靶点处。从靶点引一线与延长线垂直，其间距离为c。靶点与定向仪中心点连线，此夹角为定向中心线向靶点移动的左右角度。而深度则为正侧位片上的a、b、c数值的平方之和进行开方的数，即S（深度）=（图2-21）。

3.当左右角度、前后角度获得、深度求出后，在XZ-V（X、CT）型定向仪上，按上述旋转角度及深度调整，通过定向仪导向器上的载物夹，把操作器械送到颅内靶点，进行靶点毁损、活检、抽取囊液或其他操作，达到临床治疗或诊断目的。

（五）CRW/BRW定向仪

1.在使用定向仪前，先校正靶点，只要将导杆装到底圈上，插入校正导针，针尖调整到校正器圆心即可，目前一般不校正（图2-22）。

2.病人取坐位或仰卧位，局部皮肤消毒，在局麻下将定向仪颅底圈套在头部适当位置，用4枚固定钉将底圈牢固地固定在头颅上，再将X线定位框（AGL-angiogrid，localizer）装到底圈上，呈标准位置。消毒、铺巾、钻孔、脑室造影（脑室造影方法同上）。脑室造影后，X线球管中心线对准定位框架环上“+”字中心投照，摄头颅正、侧位片。在投照过程中要求X线源距定向仪约5m，使左、右侧定位框架上“+”字重叠，由于正、侧位X线片上有一长方形可见等距离尺，每两点间为1mm，投照距离有5m左右，X线放大系数几乎等于1∶1。根据脑立体定位图谱给予靶点X、Y、Z坐标数值，在X线造影正、侧片上，将靶点确定，这样靶点在框架上X、Y、Z坐标数值可直接读出。再根据上述数值，调整导向器并固定在定向仪上。此时，只要通过定向仪导向器上的载物夹，就可准确地把需要操作器械送到颅内靶点，进行靶点毁损、活检、抽取囊液或其他操作，达到临床治疗或诊断目的（图2-23、图2-24）。

其他类型定向仪如Patil定向仪、Z-D定向仪、PJ-4型定向仪等，它们的使用方法大致如上所述。我们只要对1～2种定向仪的使用熟练掌握，其他定向仪的使用就可迎刃而解。[目前立体定位（向）术、X线计算法已淘汰，但是，它仍然是立体定向技术基本知识，是每个从事立体定向和功能神经外科医师必须了解的定向术之源。]

二、CT定位法

（一）概述

自从CT扫描于1973年应用临床，医学诊断得到迅速发展。1976年Bergstrom和Greitz首先报告了将CT与定向仪结合用于临床并获得成功。由于CT具有高分辨率和定位特性，使定向手术更为简捷、定位准确，不论CT还是MRI引导立体定向术，关键在于如何将CT或MRI影像片上靶点坐标数值转换到定向仪框架坐标上，使数值一致，实现临床上CT、MRI引导的立体定向术。目前常用CT、MRI定位方法有以下三种：①间接法；②直接法；③先后法。

1.间接法

即在定位框架两侧安置CT定位板（使用MRI成像，在5个方位均安置MRI定位板），多数定向仪定位板内有一N形金属条，为正方形，扫描时保持定位框架X、Y轴平面与CT扫描窗平面平行。这样，靶点的三维坐标数值可直接从图像上测得，不需要再行矫正（即坐标转换）。扫描后在每一层CT片平面上，左、右侧各有三个椭圆形或长方形极小断面点，把每侧上下两点进行上下和左右点连一线就呈长方形。此时只要在所需CT层面上找到靶点，以此点作上下、左右平行线，与上述边相交，即可求出X、Y坐标数值。而Z坐标数值，只要把两侧中间断面点连成一线，此线与上、下线间距离，即代表Z值（图2-25）。（如果头颅安装定位框架后，定位框架与CT机不保持特定位置，在任意方位下进行扫描，通过靶点坐标转换由计算机来完成，靶点X、Y、Z坐标数值也可迅速求出。）

2.直接法

即定位框架坐标系与CT坐标系完全吻合，这是将CT机改装为专用定向手术设备，定向仪安装在CT机上。定向仪的中心“0”位与CT机坐标“0”位完全重合。通过机械装置，定向仪可按刻度沿Z轴方向移动，以获得不同层面的CT扫描图像。这样靶点X、Y坐标值可直接由CT机上读出，Z坐标值根据CT床从基础“0”平面移动至靶点平面的CT像距离得出（图2-26）。

3.先后法

是根据CT层面上获得的肿瘤、脑室或其他结构的形态，标绘在一块透明的薄板上，然后利用计算机自动完成在X片上显示出相应的结构，计算出靶点的X、Y、Z坐标值（目前临床上多使用间接法，由于先后法使用不便和欠准确，直接法占有专用CT机时间太长，临床均不采用）。

（二）AC-PC线在颅外投影显示法

方法一：

在病人眼外眦上20mm取一点，外耳孔上35mm取一点，这两点连线为扫描基线，若扫描层距为5mm，真实的AC-PC水平面一般在此线上10～15mm的一层，为临床安装定向仪参考（图2-27）。

方法二：

以G-I线为基线，扫描层距为5mm，通过AC-PC水平面一般在此线上20mm处。若见到侧脑室CT影像，其下一层为临床所需AC-PC水平面，作为临床安装定向仪参考（G额点，I枕点，FO颅腔矢径。AC前连合，PC后连合，M大脑原点，TI鞍结节至枕内粗降连线）（图2-28）。

方法三：

利用MRI来进行定位，因MRI能清晰显示解剖结构，在扫描过程中首先获取正中矢状面图像来确定AC-PC平面，为临床安装定向仪参考（图2-29）。

方法四：

根据安徽省立体定向神经外科研究的经千余例CT和MRI引导下立体定向手术经验，认为，从鼻翼下缘至耳郭软骨下缘连线，相当于颅内AC-PC投影平行线，为临床安装定向仪参考（图2-30）。

（三）介绍几种常用定向仪CT定位计算法

1.Leksell-G定向仪（国产ASA-602型定向仪）

（1）安装定向仪：采用坐位或仰卧位，在消毒、局麻下将病人头置于定位框架中，利用吊袋或双耳塞插入外耳道上，使Leksell定位框架不要有明显左右倾斜、旋转，前后仰屈，定位框架正中面与头颅矢状位吻合。安装完毕送病人入CT室扫描台上，将定位框架与CT接合器接合，定位框架两侧安装CT定位尺（板），使定位框架X、Y轴平面与CT扫描机平面平行，按照需要的层距和层厚进行扫描。

（2）X、Y、Z坐标数值求法：在CT片上两侧可清晰见到三个极小椭圆形或长方形横断面，在所需CT层面片，每侧上下或左右两点间中点连一线，这样左右线与上下线十字垂直相交，然后再找靶点，从靶点分别划出垂直线，与上下线、左右线平行并相交，此间距分别代表X、Y坐标值。从两侧找到中间小横断面点，联一直线与左右线相交，此点代表Z坐标数值（图2-31）。

（3）根据求出X、Y、Z坐标数值，确定钻孔点钻孔，常规消毒、铺巾、钻孔、切开硬膜，通过导向器上的载物夹把操作器械通过此孔送到颅内目标点进行诊断和治疗操作。

2.Patil定向仪

（1）将Patil定向仪定位框架适配板安装在CT扫描床上，再将立体定位架基板牢固地固定在适配板上，此时病人头皮消毒，在局麻下安装Patil定向仪头圈，然后送往CT室扫描台上并与Patil定向仪基板上固定。通过调整扫描床高度使基板上缘水平线恰好与CT扫描系统坐标系的最下一根水平线（假想的CT坐标系的X轴）相重叠。通过调整适配板使基板的中央线与CT扫描系统的坐标系中心垂直线（假想的CT坐标系的Y轴）完全重叠，将立体定向系统的其余部件安装就位（注意：在CT扫描前，用甲紫标出颅内病灶在头表面投影区，使头颅固定器、Patil定向仪双侧龙门架立柱避开此操作区，防止CT扫描伪形）。

（2）从Patil定向仪立柱架边缘为“0”CT扫描层次开始，按需要层距或层厚扫描，找出手术所需CT扫描图像，计算出靶点X、Y、Z坐标值。

（3）X、Y、Z坐标值求法：X轴坐标值为靶点至CT扫描系统Y轴的水平距离。Y轴坐标值为靶点至CT扫描系统X轴垂直高度。Z轴坐标值为靶点在CT扫描图像的显示层面（图2-32）。

（4）根据测得X、Y、Z坐标数值调整，移动两侧龙门架（Y坐标数值），基板左右移动（X坐标数值），导向器并将各螺钉拧紧固定，在头颅非功能区确定钻孔点。常规消毒、铺巾、钻孔、切开硬膜，通过导向器上载物夹把操作器械通过此孔送到颅内目标点进行诊断和治疗操作。

3.CRW定向仪

（1）在使用定向仪前，先模拟校正靶点，将导向杆装在底圈上，插入校正导针，将针尖调到校正器圆心上即可，目前临床很少采用。

（2）安装上颅底圈，此时病人仰位或坐位，在消毒和局麻下，套上底圈，并给予固定，使其平面与听眦线平行，再将CRW定位框架装在底圈上，送入CT室。底圈固定在固定板上（即适配器上）。扫描时先显示头颅侧位TOP图像，以底圈为“0”按层宽、层距进行扫描。

（3）求出X、Y、Z坐标值，取所需病灶平面CT片，找出病灶中心点，再从此层面CT片上找出CRW定向板上标记，使此层面CT片上各定位标记点与CRW专用计算盘各标记点重叠。通过靶点划出左右、上下垂直线，即可测出X、Y坐标值。Z坐标值也在CT片上定位标记上寻找，从每组三个标记点关系上来确定，即中间标记点落在何处就是Z坐标数值（图2-33）。

（4）按照求出X、Y、Z坐标数值，在定向仪上调整导向器使之吻合后固定，在头颅非功能区确定钻孔点。常规消毒、铺巾、钻孔、切开硬膜，通过导向器上载物夹把操作器械通过此孔送到颅内目标点进行诊断和治疗操作。

4.ZD定向仪

（1）在做好头皮清洁准备工作后，病人入手术室，一般取坐位。皮肤消毒局部麻醉下，安装ZD定向仪定位框架。框架位置根据颅内病灶部位偏上或偏下，一般在耳垂下。

（2）安装完毕，送病人至CT室行定位扫描，首先将ZD定向仪CT扫描板放在CT床上，并与病人定位框架适配固定，框架四边再安装CT定位板。

（3）在水平位扫描过程中，框架基线与CT扫描机平行。根据病灶性质，设置扫描层厚、层间距，是否增强扫描由医生决定。

（4）求出X、Y、Z坐标值，将需要病灶水平面CT片取出，首先确定病灶中心靶区和CT扫描片上定位板标记点。靶点X、Y坐标值分别是靶点向X、Y轴引一垂直线，测量其间距，根据放大或缩小系数换算，即为求出X、Y坐标数值。Z坐标数值为每边两点间距Z1、Z2、Z3、Z4相加除4，即Z坐标数值=（Z1+Z2+Z3+Z4）/4 （图2-34）。

（5）上述计算完毕，按照求出的X、Y、Z坐标数值，在定位框架左侧或右侧，安装导向器并固定，在头颅非功能区确定钻孔点。常规消毒、铺巾、钻孔、切开硬膜，通过导向器上的载物夹把操作器械通过此孔送到颅内目标点进行诊断和治疗操作。

三、MRI定位法

利用MRI定位与CT定位原理一致，MRI定位术要求水平面（轴位）、冠状面、矢状面三个剖面扫描，在定位框架左右、前后和顶部均安装有定位板（尺），可以在MRI三个剖面上分别获得靶点的坐标值。

另外，每侧定位板（尺）刻有N形槽或V形槽，槽内嵌有显影管，管内装有顺磁性物质，如水溶性碘造影剂Conray、Gd-DTPA、硫酸铜等，在扫描中显示，又不产生伪影。

（一）Leksell-G定向仪MRI定位法

1.在消毒、局麻下定向仪安装、扫描、计算

方法同Leksell-G定向仪CT定位法步骤，病人头部安装好定位框架到MRI室行MRI扫描，框架上安放MRI定位板（尺），平卧在操作台上，将病人头与框架放在MRI接合器内，然后按要求层距、层宽扫描，同时，依据病变性质给予不同MRI序列扫描，一般用SE序列为主，FOV一般为250～280。

2.X、Y、Z坐标数值求法

若病灶为可见靶点，求X、Y、Z坐标数值选择所需一层病灶靶点矢状位或轴位或冠状位来计算（图2-35）。

若为不可见目标靶点，求Y、Z坐标值，首先选T1加权像，正中矢状位，确定AC、PC点和大脑原点。接着寻找靶点，根据脑立体定位解剖图谱上靶点坐标数值，很容易确定靶点位置和此靶点在框架上Y、Z坐标数值。

求X坐标数值一般在水平位T1加权像上获得，首先根据扫描找到我们需要的层面，利用脑立体定向图谱所知靶点X坐标数值，再寻找靶点，那么此靶点X坐标数值就能在框架上确认。然后，在头颅非功能区确定钻孔点。常规消毒、铺巾、钻孔、切开硬膜，通过导向器上的载物夹把操作器械通过此孔送到颅内目标点进行诊断和治疗操作。

（二）CRW定向仪MRI定位法

1.CRW定向仪有一个MRIA定位框（板），只适用于CT和MRI扫描定位用。MRIA定位框架可直接与MRIA头环或改良的CRW头环相衔接，然后进行MRI扫描。由于头顶部和四边均有N型结构，可以对矢状位、冠状位和任意倾斜扫描中的靶点进行计算。

2.使用CRW定向仪MRI定位法与CT定位法的方法、步骤一致。扫描结束后，选水平位或矢状位或冠状位病变靶点一层，来确定靶点X、Y、Z坐标数值。计算方法一般用绘图法或计算机辅助治疗计划系统完成。

3.若为可见靶点，直接确定病灶目标点（靶点），根据水平位或矢状位或冠状位头颅两侧或顶部定位板截点位置，采用平行移位（即靶点与上下面、左右面定位板垂直交点），就求出靶点X、Y坐标数值。Z坐标数值利用截面点的位置来获得。

4.若为不可见靶点，在T1W加权像矢状位正中面，找到AC点-PC点和大脑原点，然后根据脑立体定位解剖图谱提供靶点X、Y、Z坐标数值，如在矢状位片确定了靶点，此点与定位板上下、左右垂直交点，即为Z、Y坐标数值。求X坐标值，从水平位图像上确定靶点，此片上两侧定位板上截点位置数值就是Z坐标数值。

5.根据求出的X、Y、Z坐标数值，在定向仪上调节导向器并固定。然后，在头颅非功能区确定钻孔点。常规消毒、铺巾、钻孔、切开硬膜，通过导向器上的载物夹把操作器械通过此孔送到颅内目标点进行诊断和治疗操作。

（三）其他定向仪MRI定位法

只要知道该定向仪MRI定位板（尺）采用什么方式结合，进行MRI扫描即可。另外，定位板中心点在何处，很易推算出颅内靶点与框架上坐标值关系，也就知道靶点在定位板上X、Y、Z坐标数值。根据此值，在定向仪框上寻出相应数值处，将操作器械置入导向器上，通过头颅常规手术规范，消毒、钻孔、手术操作，就可完成手术任务。

四、计算机整合技术（多模态影像融合技术）

医学影像是临床决策过程中正确的疾病诊断和制定合理治疗计划的重要前提，已经成为现代医疗不可缺少的一部分，贯穿在整个临床工作中。医学影像可以分为人体形态信息的解剖图像（如X线、CT、MRI、DSA、MRA、CTA等）和人体代谢信息的功能图像（如PET、SPECT、fMRI、EEG、MEG等）两个部分。对于相同的脏器，不同的医学图像设备将会提供更为全面的相关而又不同的信息。例如，CT和MRI以较高的空间分辨率，提供了脏器的解剖结构信息；PET和SPECT以较差的空间分辨率，提供了脏器的代谢功能信息，这些信息是相互补充有时又是相互矛盾。20世纪90年代，伴随仪器仪表工程和计算机技术的进步，医学成像设备有了飞速的发展。因此，出现了计算机整合（融合）技术，借助于计算机将不同来源的医学影像，经过对位和配准，将相同脏器的多种信息科学准确融合在一起，起到信息互补的作用。

计算机整合技术是通过将多种成像模式，提供具有互补性信息进行整合，从而获得某结构更全面的多种信息。一个完整的医学计算机整合系统应该由一种或多种医学成像设备、计算机处理设备以及相关的整合软件组成。

（一）根据影像来源分类

根据成像模式的性质不同，所选择配准图像来源不同，整合技术可以分为同类多源整合与异类多源整合。同类多源整合是指待配准的多幅图像是用同一种设备获取的，如SPECT图像融合系统、MRI图像融合系统，多用于治疗前后的对比。癫痫发作期与发作间期对比，肿瘤或骨骼的生长监视以跟踪病情发展，确定该检查对该疾病的诊断特异性，判断病灶的来源是新生的转移灶，还是放射治疗后纤维化组织，并确定治疗过程；异类多源整合是指待配准的多幅图像来源于不同的成像设备，例如SPECT与MRI图像整合、SPECT与CT图像整合，它主要是应用于神经外科的诊断、手术定位及放疗计划设计等。还可以把MRI、CT等解剖图像与SPECT、PET和EEG等功能图像整合，进行功能区、癫痫灶的综合手术定位等。

（二）根据计算机整合方法分类

无论是同类多源整合还是异类多源整合，整合的关键是完成相关图像的对位，将多幅图像在空间进行配准，达到几何位置的完全对应，接着将配准后图像进行信息的融合显示。理想情况下图像融合是实现图像精确的点对点配准，然而实际应用中，图像分辨率越高，图像细节越多，实现点到点对位也就越困难。因此，在进行两幅高分辨率图像（如CT图像和MRI图像）的对位时，可以借助基于外部特征的外标记配准法（定向仪框架、头颅标志点）。而在进行结构图像和功能图像（如CT图像和fMRI图像）的对位时，由于功能图像往往分辨率较低，通常为cm级，结构图像分辨率较高，通常为mm级，点和点的对应关系很难找到，这时可以利用基于明显的解剖特征的内标志配准法（体位标志）完成图像对位。

精确对位实现配准后，就要将配准后的图像进行信息的融合显示，从而使临床医生可以快速获取感兴趣的互补信息。因此，根据临床工作的目的和习惯的不同，融合方法可以分为基于层面的二维融合方法和三维融合方法。二维融合法包括：①邻近显示法即把多个配准了的图像在不同窗口中按层面显示，层与层之间是对应的，窗口中图像可调整亮度和对比度，在各个窗口中，鼠标指示的点在三维坐标上是相同的。因此，可以观察到准确的对位；②直接融合法是将融合图像对应像素直接作加、减、加权或者采样运算，所得结果即为融合图像，也可利用“颜色冲洗”技术，把功能图像中的颜色映射到解剖图像中对应位置；③特征选择融合是把一幅或多幅图像中的特征提取出来，集成到其他图像中去的融合方法。三维融合技术目前尚在进一步研究中，临床应用得较少。应该指出，以上的分类不是绝对的、孤立的，在实际应用中，一个整合系统的设计过程往往综合了几种分类的概念。配准与融合的发展，精度和速度将会有非常大的提高，能够将各种医学图像的信息有机地结合起来，给现代医学临床诊断与治疗带来新的思维、新的标准。

（三）计算机整合技术（多模态影像融合技术）在神经外科的应用

在神经外科手术中，使用计算机整合技术能够将患者术前的多种影像（CT、MRI、DSA、PET、fMRI、MEG等）输入神经导航系统或手术计划系统中，进行有目的性多源整合，使医生能够看到用单一成像无法看到的解剖细节与生理功能指导手术。可以精确控制手术工具的入路，避免损害脑重要功能，做到以最小侵入手术，实现最大限度地切除病灶，较少损伤周围正常组织。在此介绍两种手术计划系统：

1.Leksell立体定向手术计划系统

是瑞典医科达公司开发的立体定向手术计划软件，由立体定向手术计划软件（Surgiplan）和立体定向电子脑图谱（AtlasSpace）组成，代表了影像导向神经外科和立体定向技术的最新进展，体现了神经影像技术、神经电生理和计算机网络技术的综合发展应用，也是微侵袭神经外科的重要组成部分。主要包括Leksell立体定向头架、MRI或CT（带有与头架相匹配的扫描适配器和特定的扫描程序）、立体定向手术计划系统工作站、影像处理工作站相连接的局域网。它的操作程序如下：①将病人安装定位框架进行MRI或CT扫描，影像资料通过局域网传输至立体定向手术计划系统工作站；②在立体定向手术计划系统工作站上打开Surgiplan软件，调整色饱和度及反差，基准点配准，自动检验误差，进行影像学三维重建。对于颅内病变，除可直接从某一层面上标出可视靶点及穿刺最佳路径，得到其准确的三维坐标数据和入路角度之外，还可同时输入CT和MRI图像进行交互融合，使靶点显示更加清晰。同时，还可将血管造影上的血管、MRI纤维束成像的纤维朿、fMRI显示特殊功能区一一勾画、投射到CT和MRI图像上；或将CT和MRI靶区信息投射到血管造影上，使靶点定位功能大大增强。调整立体定向仪框架三维坐标及入路角度，协助手术者完成立体定向颅内手术（图2-36）。

2.ASA-620立体定向手术计划系统

是深圳安科公司开发的立体定向手术计划系统，分为颅内病灶可见靶点的计算和不可见靶点的计算两大功能。该系统包括Leksell-G、ASA-601或602型定向仪、MRI或CT（带有与头架相匹配的扫描适配器和特定的扫描程序）、“图像资料装库”与“ASA-620立体定向手术计划”软件、影像处理工作站相连接的局域网。它的操作程序如下：①首先将病人戴上定向仪框架，行CT或MRI扫描，将图像数据资料通过网络传输或保存于光盘，影像学资料装载入便携式计算机中。启动“立体定向手术计划系统”，调出装载的图像资料进行三维重建后，调整窗宽、窗位值，选用本病人使用的定向仪后，选择两幅不同轴位的图像，通过半自动及微调方式，在每幅图像上依次有序的标定六个标志点的位置，计算出图像坐标与定向仪坐标的相互关系；②可视靶点计算：在“靶点选择”中，点击“可视靶点”，直接从某一层面上标出可视靶点及穿刺最佳路径，即可得到其准确的三维坐标数据和入路角度；③不可见靶点坐标计算：在“靶点选择”中，点击“脑坐标”，依次从三脑室层面的轴位图像上选择正中线上任意两点作为第一点、第二点，在较高位置的任一层面上选择正中线上一点作为第三点，点击“应用”得到正中矢状面。在该正中矢状面上分别点击确认前、后联合点。点击“确定”后，通过输入解剖坐标即可得到该核团的框架坐标数值；根据入路轨迹与脑室、内囊、视束等脑内解剖结构关系，通过调整弓形架偏转角、拖板偏转角，在二维/三维立体图像上选择确定恰当的入颅角度。调整立体定向头架靶点三维坐标值及入路角度，协助手术者完成相应的手术操作（图2-37）。

临床上通过计算机整合（融合）技术，把多源影像在空间或时间上多个或互补的数据根据需要进行处理，将影像数据协同应用，弥补影像信息不完整、部分信息不精确或不确定造成的缺陷，获得多源影像有机组合所含的新信息，使立体定向手术变成直观可视。

（汪业汉　姜晓峰）