Удк 617+616. 8+615. 1/. 4
|
|
Скачать 62.31 Kb.
|
| УДК 617+616.8+615.1/.4 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СТЕРЕОТАКСИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НЕЙРОНАВИГАЦИИ.. Скупов Ю.А., Киселев С.С., Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Серегин А.Н., Антонов С.Е. В статье проанализированы известные в настоящее время системы для стереотаксической нейрохирургии. Приведен принцип расчета координат внутримозговых мишеней и метод наведения на них. Описан новый автоматизированный комплекс и принцип его работы. Стереотаксическая нейрохирургия - малоинвазивный метод хирургического вмешательства, при котором доступ к целевой точке осуществляется с использованием трехмерной декартовой системы координат по заранее рассчитанным значениям координат. Стереотаксическая нейрохирургия активно развивается. Разработаны и успешно выполняются стереотаксические вмешательства на головном и спинном мозге при таких заболеваниях как: эпилепсия, паркинсонизм, обсессивно-компульсивные расстройства (в том числе, при наркомании), торсионная дистония, гемибаллизм, болевой синдром, детский церебральный паралич, хореические и миоклонические гиперкинезы, аневризмы сосудов мозга, опухоли мозга, внутримозговые кисты, абсцессы и др. [1] Стереотаксический метод представляет собой сочетание приемов и расчетов, обеспечивающих точное наведение и погружение стереотаксического инструмента (зонда, канюли, электрода и др.) в заранее определенную структуру мозга. Основной методический прием в стереотаксисе - сопоставление условной координатной системы мозга с трехмерной координатной системой стереотаксического аппарата. Для этого необходимы стереотаксический аппарат и атлас [2], а также рентгенографическое (в настоящее время – томографическое) определение внутримозговых ориентиров для пространственной локализации интрацеребральных структур. Стереотаксическая мишень, подлежащая воздействию, выбирается в зависимости от вида патологии. В ходе стереотаксических операций осуществляют различные виды воздействий, к которым относятся электрические стимуляции, поляризации и лизисы, криодеструкции, биопсия и др. При выборе места наложения фрезевого отверстия в костях черепа учитывают, что траектория погружения канюли должна проходить на безопасном расстоянии от функционально важных зон коры головного мозга и не повреждать важные глубокие структуры мозга В более ранних стереотаксических методиках для выполнения рентгенографии (томографии) была необходима фиксация стереотаксического аппарата на голове больного, что упрощало математическое обеспечение стереотаксических расчетов, но затрудняло чтение рентгенограмм (томограмм) соответствующими специалистами. Полученные расчетные данные переносили на транспортиры стереотаксического аппарата и шкалу глубины погружения канюли, что обеспечивало необходимое направление и глубину погружения стереотаксического инструмента. Как известно, успех стереотаксической операции, прежде всего, зависит от точности попадания в заданную структуру мозга. Так, при вмешательствах на подкорковых образованиях, расположенных вблизи внутренней капсулы или ядер гипоталамуса, ошибка в наведении всего на 2-3 мм может вызвать самые серьезные осложнения. В настоящее время в стереотаксической нейрохирургии для повышения точности расчетов применяют ЭВМ. Также перспективным для стереотаксической нейрохирургии является использование компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии (КТ, МРТ), что позволяет получать изображения серийных срезов мозга для определения координат любой точки внутримозгового пространства. Современная нейрохирургия использует множество стереотаксических систем, таких как: Leksell компании Elekta, Cosman-Roberts-Wells (CRW) компании Integra Radionics, Zamorano компании Stryker, Patil, Inomed (Германия) [3], стереотаксический манипулятор «ОРЕОЛ» (Россия) [4] и др. Конструкции перечисленные стереотаксических систем не предполагают автоматизацию процесса. Кроме того, они имеют детали сложной геометрической формы, которые в своей совокупности не обеспечивают достаточную жесткость. При множественном наведении (вмешательства на несколько мишеней) много времени уходит на перестройку манипулятора (наведение на новую цель), вследствие чего может недопустимо возрасти продолжительность операции. Цель настоящей работы - создание варианта манипулятора для автоматизированного выполнения нейрохирургических операций под контролем врача-нейрохирурга. Такая система должна отрабатывать необходимые для проведения операции координаты, т.е. принимать положение в пространстве, оптимальное для проведения операции, обеспечивать удобный и безопасный доступ к операционному полю, обеспечивать минимальное влияние температур рабочего диапазона (18-30°С), жестко фиксироваться в любом положении. В разрабатываемой стереотаксической системе мы отказываемся от хирургической фиксации манипулятора в костях черепа, что сделает операцию менее травматичной для пациента. Стереотаксический манипулятор состоит из двух основных частей: нижней и верхней платформ. Нижняя платформа будет крепиться к операционному столу и иметь возможность 2-х координатного перемещения, а верхняя платформа будет крепиться к нижней платформе и иметь возможность 5-ти координатного перемещения, что позволит получать доступ ко всем необходимым зонам мозга пациента во время операции. Платформа также имеет форму, удобную для нейрохирургических манипуляций. 5-ти координатное перемещение верхней платформы будет осуществляться с помощью 3-х линейных приводов и шарико-винтовых передач (ШВП) под управлением компьютера по определенному алгоритму [5]. На подвижной части верхней платформы будут закреплены: хирургический инструмент, осветительные элементы, видеокамеры. Осветительные элементы и видеокамеры будут располагаться вокруг стереотаксического инструмента. Получаемое с видеокамер изображение будет передаваться на монитор компьютера, что позволит контролировать процесс операции в реальном времени. 2-х координатное перемещение нижней платформы будет обеспечиваться моментными двигателями по алгоритму под управлением компьютера. Врач-нейрохирург в качестве оператора компьютера будет принимать решения и управлять всеми перемещениями стереотаксического манипулятора. Местоположение манипулятора будет определяться автоматически в реальном времени, что позволит повысить качество и точность операции. Для начала операции необходимо определить местоположение цели и пересчитать ее координаты в координатной системе манипулятора. Определение местоположения целевой точки будет производиться по данным компьютерной или магнитно-резонансной томографии с использованием рентгеновского или МР локализатора. Локализатор – легкое устройство, фиксируемое на оттиске зубов верхней челюсти пациента и моделирующее прямоугольную систему координат. Такой локализатор не травмирует пациента и позволяет проводить томографическое исследование заблаговременно до стереотаксической операции [4]. Для проведения операции необходимо измерить расстояния от основной плоскости платформы до реперных точек локализатора. Измерения будут проводиться с помощью трех линейных энкодеров, расположенных на базовой плоскости манипулятора. Для калибровки энкодеров применяются поверочные плиты. С помощью абсолютных линейных энкодеров производят непосредственные цифровые измерения без вывода манипулятора в исходное положение. Измеряя 3 расстояния до каждой реперной точки локализатора, получаем координаты положения локализатора в системе координат (СК) платформы. После проведенных измерений производят перерасчет томографических координат цели в координаты системы. После этого можно проводить операцию. Необходимость в фантомном моделировании отпадает, т.к. все возможные траектории могут сохраниться в базах данных или могут быть отработаны виртуально [6]. Все это в целом позволит сократить время операции, повысить ее точность и качество. В ходе работы над проектом были проведены исследования возможности разработки манипулятора стереотаксической системы для нейрохирургических операций на головном мозге. Были проведены исследования технологических параметров и характеристик существующих аналогов манипуляторов стереотаксических систем. Исследования показали недостатки конструктивных и практических параметров манипуляторов при наведении. Предложен алгоритм управления платформой, не требующий фиксации манипулятора на черепе пациента. При использовании моментных двигателей, линейных приводов и ШВП для управления платформой, она может принимать любое пространственное положение относительно головы пациента. Предложено конструктивное исполнение манипулятора стереотаксической системы наведения. Список литературы: 1. Stereotaxis [Электронный ресурс] консультативный портал, изд.2008.Режим доступа: URL.: http://www.stereotaxis.ru/omnisight.html, свободный 2. Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Серегин А.Н., Киселев С.С., Смирнов А.А., Колмогоров М.А., Иванов И.А., Автоматизированный комплекс для стереотаксических операций. Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине». 26-28 10.2011 Санкт-Петербург, Россия / под ред. А.П. Кудинова, Б.В. Крылова. – СПб Изд-во Политехн. Ун-та, 2011. – 305 с. 3. Российская нейрохирургия [Электронный ресурс] / Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, – СПб, Россия, изд. 2008. Режим доступа: URL.:http://www.neuro.neva.ru/ru/Articles_2009_2/parfenov.shtml#literature, свободный. 4. Аничков А.Д. Стереотаксические системы [Текст] / А.Д. Аничков, Ю.З. Полонский, В.Б. Низковолос. – СПб.: «Наука», 2006. - 142с. 5. Альван Х.М., Слоущ А.В. Декомпозиция задачи силового анализа многоподвижного механизма параллельной структуры. // Теория механизмов и машин. – М.: 2005. – 115с. 6. Зенкевич С.Л., Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами / С.Л. Зенкевич, А.С. Ющенко – М.: 2005. - 243с. . |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям