一种基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，具体是先将头颅MRI数据三维重建；然后，设定电极与人体横截面的夹角为a角，设定电极与人体正中矢状面的夹角为β角；再根据术前评估的考量制定深部电极置入计划；接着，术晨安装Leksell框架头框后，进行头颅MRI薄层扫描；再在Neurotech系统中将术前和术晨的MRI融合；根据Leksell框架在MRI上的显影点计算出每根电极的入点和远点三维坐标值X、Y、Z，计算出每根电极的唯一空间方向a、β角数值；最后，在Leksell框架头框上调好坐标值和a、β角方向，借助定制的手术器械准确、快速置入深部电极到目标位置。本发明操作简单、方便，可精确、安全、可靠、快速的置入深部电极到目标位置。
【专利说明】
一种基于Leksel I框架的立体定向脑电图的实现方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种脑电图的实现方法，尤其涉及一种基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法。
【背景技术】
[0002]SEEG技术在国外临床运用近40年，不同的国家的癫痫中心实现SEEG的方法略有差别，但基本原理是相同的。SEEG不开烦，只有2mm直径的骨孔，术中不能直视脑皮层，因此术前做电极置入计划时要清楚大脑皮层重要血管的位置和走形。现有的EEG技术中一种是通过脑血管造影DSA技术显示血管；另一种是运用头颅MRI和PCA或TOF血管成像三维重建技术，显示大脑皮层和血管走形。然而，后一种具有相对无创的优势，前一种术中需要使用复杂的栅格金属板和X射线；后一种需要导航指引，前一种只能垂直栅格方向置入电极，对颞叶较好；后一种可任意方向，各脑叶均可置入电极。但是，部分顽固性癫痫患者通过无创方法难以定位致痫灶，需要进行颅内电极置入，记录颅内脑电图，国内一般都是开颅或做钻孔将深部电极、条状电极或片状电极置入目标位置，在法国、加拿大、土耳其、美国等国家的癫痫中心运用SEEG技术经颅骨微孔将深部电极置入颅内，无手术切口，避免了开颅或钻孔。完整的SEEG技术包括大脑的影像学处理、电极置入计划、神经外科微创技术将特制的深部电极置入目标位置，以及SEEG颅内脑电图的记录和分析。国内只是在近2-3年有少数的癫痫中心开始尝试运用SEEG技术于临床，都是借助于商业化的ROSA (ROBOT STERE0TATICASSISTED)或者神经导航的方法。
[0003]传统的开颅埋藏电极技术，埋藏片状电极可导致假膜包裹电极，取出电极后硬脑膜和假膜粘连紧密，容易出现渗血，开颅埋藏电极术后易出现颅内血肿，片状电极本身对脑组织具有一定的压迫效应，因此术后容易出现颅高压情况，可能导致癫痫的发作特征出现改变，记录到非习惯性发作或难以记录到发作，出血较多时可能需要开颅清除血肿后继续监测颅内脑电图；在面对难以定位的结节性硬化、多发结构异常、难以定侧顽固性癫痫、大脑既往有外伤、出血、感染、手术史、估计粘连较重、痫灶位于功能区的问题时均不适合。
【发明内容】
[0004]针对以上问题，本发明提供了一种操作简单、方便，可安全、可靠、准确、便捷、快速的置入深部电极到目标位置，同时，术后出血率低，创伤轻微，术后反应轻、痛苦少，颅内感染的比率非常低，不需要导航辅助的完全基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]上述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，具体是先将头颅MRI数据三维重建，直观显示患大脑皮层和皮层血管；然后，设定电极与人体横截面的夹角为a角，设定电极与人体正中矢状面的夹角为β角；再根据术前评估的考量制定深部电极置入计划；接着，术晨安装Leksell框架头框后，进行头烦MRI薄层扫描；再在Neurotech系统中将术前和术晨的MRI融合；根据Leksell框架在MRI上的显影点计算出每根电极的入点和远点三维坐标值X、Y、Z，计算出每根电极的唯一空间方向a、β角数值；最后，在Leksell框架头框上调好坐标值和a、β角方向，借助定制的手术器械准确、快速置入深部电极到目标位置。
[0007]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中:所述深部电极置入计划包括电极数量、电极在脑皮层入点和电极远端位置，需避开重要血管。
[0008]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中:所述a角数值可从头框侧耳块刻度读出，所述β角数值可从Leksell框架弧弓读出，每根所述电极的空间方向可由所述a和β角唯一确定。
[0009]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中:所述Neurotech系统可自动算出每根电极远端靶点的三维坐标值和a、β角数值，以及所述电极在脑内的长度。
[0010]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中，具体步骤包括:(I)影像学准备，准备薄层头颅MRI，即包括3D-3T体素Tl像、3D_3T-flair像扫描和位相对比法PCA序列；(2)Neurotech系统影像学处理，即通过Neurotech系统对上述步骤(I)中的影像数据进行三维重建和融合，以直观显示个性化的三维脑皮层结构和血管分布；(3)Neurotech系统计划置入电极，即开启显示大脑皮层和皮层血管模式，根据术前评估结果设定每根电极的远端靶点位置和皮层入点，避开大脑皮层血管，同时根据电极在脑内的距离选择电极的导联数，计划出所有拟置入电极的参数并存储；(4)术晨局麻下安装Leksell框架，再次进行头颅MRI轴位薄层扫描，将MRI导入Neurotech系统，将术前做好计划的MRI和术晨的MRI匹配融合；(5)在Neurotech系统中的Leksell框架像里，手动标识每根电极远点层面上Leksell框架的六个显影点，以实现Neurotech系统对电极远点坐标的感知和计算；(6)颅骨微孔形成，即采用直径2_钻头直接钻透头皮和颅骨，并通过限位器保证钻透颅骨后自动停转，通过导向针保证钻孔的方向与术前计划的电极方向完全一致；(7)深部电极置入，即根据置入脑内的长度来确定电极根数，选用直径0.8mm、长约2mm的电极，并按照每根电极间隔1.5mm穿过电极固定器。
[0011]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中:所述步骤(2)中Neurotech系统还可对烦骨或头皮进行不同程度的透明化处理。
[0012]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中:所述步骤(4)中每根拟置入所述电极的参数可应用于Leksell框架坐标系；所述电极参数可根据不同体位自动换算，以满足不同部位电极置入要求。
[0013]所述基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其中:所述述步骤(7)中所述电极固定器为固定在烦骨上的空心金属套管，长约25?30mm，内径1.0mm,外层前段有螺纹，可旋进颅骨微孔，尾端可用骨蜡封闭，硅胶帽覆盖，防止电极脱落和脑脊液漏。
[0014]有益效果:
[0015]本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法相对于国外的立体定向脑电图系统，操作更简单、方便，更精确，术后出血率低，远低于开颅埋藏电极；创伤轻微，术后反应非常轻，痛苦很少，一般术后第二天基本上跟术前状态相同；颅内感染的比率非常低，得益于颅骨上电极固定器的支撑和保护，癫痫发作时电极比开颅埋藏电极更难脱落和折断；骨蜡严密封闭电极固定器，脑脊液漏几率为零，远优于开颅埋藏电极。
[0016]本发明置入电极范围广泛，通过变换体位额颞顶枕和岛叶均可便捷地从各个方向置入电极，几乎没有盲区，一次手术可以双侧前后头部置入电极，术中无需寻找电极置入的方向，可以快速置入电极，便捷性优于其他的SEEG方法；如果置入电极数量足够，电极可以准确深入沟回深部皮层，功能定位比片状、条状电极更为可靠，可能对少数致痫灶局限的病例进行毁损，避免开颅手术。
[0017]同时，本发明适用于无创手段难以定侧、定位的顽固性癫痫，也适用于难以定位的结节性硬化、多发结构异常、难以定侧顽固性癫痫、大脑既往有外伤、出血、感染、手术史、估计粘连较重者、痫灶位于功能区等；本发明是一种便捷、便宜，安全、可靠的SEEG技术，值得在癫痫外科广泛开展，尤其适合发展中国家；本发明中涉及的影像学处理在神经外科的其他领域，比如在脑肿瘤、血管病的术前计划中也可有广泛的应用，可以在术前直观的看到三维的肿瘤的大小、边界、血供等信息。
【附图说明】
[0018]图1为本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法中的Neurotech系统的窗口图；
[0019]图2为本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法中a、β角值测量的操作状态图；
[0020]图3为本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法中电极置入的操作状态图；
[0021]图4为本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法的脑电图。
[0022]图5为本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法中手动标识每根电极远点层面上Leksell框架的六个显影点图，以实现Neurotech系统对电极远点坐标的感知和计算操作状态。
[0023]图示说明:
[0024]图1中Neurotech系统窗口中包括术前置入电极计划、每根电极的参数、电极的皮层入点、电极远端位置、XYZ坐标、a、β角值、电极在脑内的深度、患者体位。
[0025]图3中A指电极置入计划，B指电极固定器，C指实际电极置入后。
[0026]图4中A:头皮100%透明，血管头皮血管和颅骨骨窗可见；
[0027]B:头皮100%透明，颅骨80%透明，观察骨窗和脑皮层的关系，颅骨固定器应避开骨窗缝。
【具体实施方式】
[0028]本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，是完全基于Leksell框架，具体是先将头颅MRI数据三维重建，直观显示患大脑皮层和皮层血管(如图1);然后，设定电极与人体横截面的夹角为a角(如图2)，设定电极与人体正中矢状面的夹角为β角(如图2);再根据术前评估的考量制定深部电极置入计划；接着，术晨安装Leksell框架头框后，进行头颅MRI薄层扫描；再在Neurotech系统(手术计划系统)中将术前和术晨的MRI融合；根据Leksell框架在MRI上的显影点计算出每根电极的入点和远点三维坐标值(X，Y，Z)，计算出每根电极的唯一空间方向(a、i3角数值)；最后，在Leksell框架头框上调好坐标值和a、β角方向，借助于定制的手术器械准确、快速置入深部电极到目标位置。
[0029]其中，上述的深部电极置入计划包括电极数量、电极在脑皮层入点和电极远端位置，需避开重要血管(如图1)。上述的a角数值可以从头框侧耳块刻度读出(如图2)，β角数值可以从Leksell框架弧弓读出(如图2)，每根电极的空间方向可由a和β角唯一确定(如图2)。上述的Neurotech系统可自动算出每根电极远端革El点的三维坐标(X，Y, Ζ)值和a、β角数值，以及电极在脑内的长度。
[0030]本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法的具体步骤如下:
[0031](I)影像学准备
[0032]准备薄层头颅MRI即包括3D-3T体素(Imm3)Tl像、3D_3T_flair像扫描和PCA (位相对比法)序列。
[0033](2) Neurotech系统影像学处理
[0034]通过Neurotech系统对上述步骤(I)中的影像数据进行三维重建和融合，以直观显示个性化的三维脑皮层结构和血管分布(如图3)。
[0035](3)Neurotech系统计划置入电极
[0036]开启显示大脑皮层和皮层血管模式，根据术前评估结果设定每根电极的远端靶点位置和皮层入点，避开血管，同时根据电极在脑内的距离选择电极的导联数，计划出所有拟置入电极的参数并存储(如图1)。
[0037](4)术晨局麻下安装Leksell框架，再次进行头颅MRI轴位薄层扫描，将MRI导入Neurotech系统，将术前做好计划的MRI和术晨的MRI匹配融合。
[0038](5)在Neurotech系统中的Leksell框架像里，手动标识每根电极远点层面上Leksell框架的六个显影点，以实现Neurotech系统对电极远点坐标的感知和计算(如图5)；
[0039](6)颅骨微孔形成
[0040]采用直径2mm钻头直接钻透头皮和颅骨，并通过限位器保证钻透颅骨后自动停转，通过导向针保证钻孔的方向与术前计划的电极方向完全一致(如图2)。
[0041](7)深部电极置入
[0042]根据置入脑内的长度来确定电极根数，选用直径0.8mm、长约2mm的电极，并按照每根电极间隔1.5mm穿过电极固定器。
[0043]其中，上述步骤(2)中Neurotech系统还可对烦骨或头皮进行不同程度的透明化(0-100% )处理(如图4)。
[0044]上述步骤(4)中每根拟置入电极的参数即可应用于Leksell框架坐标系，每根电极的远端坐标值、a角、β角以及皮层到电极远端的距离可通过Neurotech系统自动算出(如图1);电极参数可以根据不同体位自动换算，以满足不同部位电极置入要求。
[0045]上述步骤(7)中所述电极固定器为固定在颅骨上的空心金属套管(如图3)，长约25?30_，内径1.0_，外层前段有螺纹，可以旋进颅骨微孔，尾端可用骨蜡封闭，硅胶帽覆盖，防止电极脱落和脑脊液漏。
[0046]以下结合实际应用中具体实施例对本发明做进一步描述:
[0047]2014年3月至2015年3月在我科接受L-SEEG埋藏电极的顽固性癫痫患者36例，共置入深部电极312根。
[0048]总结术后颅内出血、脑脊液漏、感染、电极脱落等并发症的情况:
[0049]结果:36例患者I例左侧脑室额角血块约3ml，I例蛛网膜下腔出血，均无症状；312根深部电极无脱落，无折断，无脑脊液漏、无感染，电极固定可靠；埋藏术后患者反应轻，术后第2天几乎等同于术前状态；术后癫痫发作特征(类型、频率)无改变。
[0050]结论:LekSell框架一般神经外科已具备，除手术计划软件和数个配套小器械需定制外，本发明无需添置昂贵的设备。本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法稳定可靠，可以清晰显示患者的三维大脑皮层和皮层血管走形，可准确、安全、快速置入深部电极到目标位置，同时，操作方便、相对廉价，准确性和便捷性优于国外同类方法，值得在癫痫外科推广应用。
[0051]本发明基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法构思巧妙、合理，相对于国外的立体定向脑电图系统，操作更简单、方便，更精确，可安全、可靠、快速的置入深部电极到目标位置，同时，术后出血率低，创伤轻微，术后反应轻、痛苦少，颅内感染的比率非常低，术中无需寻找电极置入的方向，可以快速置入电极，便捷性优于其他的SEEG方法。
【主权项】
1.一种基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述脑电图的实现方法具体是先将头颅MRI数据三维重建，直观显示患大脑皮层和皮层血管；然后，设定电极与人体横截面的夹角为a角，设定电极与人体正中矢状面的夹角为β角；再根据术前评估的考量制定深部电极置入计划；接着，术晨安装Leksell框架头框后，进行头颅MRI薄层扫描；再在Neurotech系统中将术前和术晨的MRI融合；根据Leksell框架在MRI上的显影点计算出每根电极的入点和远点三维坐标值X、Y、Ζ，计算出每根电极的唯一空间方向a、β角数值；最后，在Leksell框架头框上调好坐标值和a、β角方向，借助定制的手术器械准确、快速置入深部电极到目标位置。2.如权利要求1所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述深部电极置入计划包括电极数量、电极在脑皮层入点和电极远端位置，需避开重要血管。3.如权利要求1所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述a角数值可从头框侧耳块刻度读出，所述β角数值可从Leksell框架弧弓读出，每根所述电极的空间方向可由所述a和β角唯一确定。4.如权利要求1所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述Neurotech系统可自动算出每根电极远端靶点的三维坐标值和a、β角数值，以及所述电极在脑内的长度。5.如权利要求1至4任一所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于，具体步骤包括: (1)影像学准备 准备薄层头颅MRI即包括3D-3T体素Tl像、3D_3T_flair像扫描和位相对比法PCA序列； (2)Neurotech系统影像学处理 通过Neurotech系统对上述步骤(I)中的影像数据进行三维重建和融合，以直观显示个性化的三维脑皮层结构和血管分布； (3)Neurotech系统计划置入电极 开启显示大脑皮层和皮层血管模式，根据术前评估结果设定每根电极的远端靶点位置和皮层入点，避开大脑皮层血管，同时根据电极在脑内的距离选择电极的导联数，计划出所有拟置入电极的参数并存储； (4)术晨局麻下安装Leksell框架，再次进行头颅MRI轴位薄层扫描，将MRI导入Neurotech系统，将术前做好计划的MRI和术晨的MRI匹配融合； (5)在Neurotech系统中的Leksell框架像里，手动标识每根电极远点层面上Leksell框架的六个显影点，以实现Neurotech系统对电极远点坐标的感知和计算； (6)颅骨微孔形成 采用直径2_钻头直接钻透头皮和颅骨，并通过限位器保证钻透颅骨后自动停转，通过导向针保证钻孔的方向与术前计划的电极方向完全一致； (7)深部电极置入 根据置入脑内的长度来确定电极根数，选用直径0.8_、长约2_的电极，并按照每根电极间隔1.5mm穿过电极固定器。6.如权利要求5所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述步骤(2)中Neurotech系统还可对颅骨或头皮进行不同程度的透明化处理。7.如权利要求5所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述步骤(4)中每根拟置入所述电极的参数可应用于Leksell框架坐标系；所述电极参数可根据不同体位自动换算，以满足不同部位电极置入要求。8.如权利要求5所述的基于Leksell框架的立体定向脑电图的实现方法，其特征在于:所述述步骤(7)中所述电极固定器为固定在颅骨上的空心金属套管，长约25?30mm，内径1.0_，外层前段有螺纹，可旋进颅骨微孔，尾端可用骨蜡封闭，硅胶帽覆盖，防止电极脱落和脑脊液漏。
【文档编号】A61B5/0476GK105982667SQ201510128981
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月24日
【发明人】张光明, 陈国强, 周文静, 王东明, 何柳
【申请人】张光明, 陈国强