一种弧形轨迹植入颅内电极的装置

福建医科大学附属第一医院

更新时间:2020-09-20

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所属领域

生物与新医药

项目类型

制造业

项目年份

2020

项目状态

可产业化

合作方式

合作开发,其它

项目简介

    本团队提供的是新型脑深部电极植入装置及相应电极,建立了单枚弧形电极植入颅内多靶点的技术方案(已授权相应专利:一种弧形轨迹植入颅内电极的装置CN 106175893 B、一种用于颅内植入的弧形电极CN 209108407 U)。

    本团队提出的弧形轨迹植入颅内电极的脑立体定向仪,用于在颅内实现单电极经过多个颅内目标靶点的穿刺轨迹,所述脑立体定向仪搭载可选可调节的弧形穿刺套管向颅内引入电极,所述弧形引导套管被固定于定位具上,所述定位具上设有定位框架和位置可调的定位点,所述定位点上设有固定件,当弧形引导套管穿过定位点且被固定件固定时,弧形引导套管完成定位;当所述弧形引导套管定位时,弧形引导套管的弧形所在圆的圆周经过颅内的多个目标靶点。

    期望合作方(如某领域的行业企业等):北京品驰医疗设备有限公司、苏州景昱医疗器械有限公司

    专利号:CN106175893B

    发明人:丁陈禹、康德智

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图1. “弧形电极轨道”的MRI示例

Figure 1. Describe the “curved lead pathway” on MR images.

    (a~c) 经右侧STN和GPi的“弧形电极轨道”:(a) AC-PC平面的轴位图像。“电极轨道平面”(黑色五边形)经过点(12,-3,0)(黑色三角形)并与正中矢状面(黑色燕尾箭号)呈49.4°夹角。(b) 在仪器自带的MRI图像工作站上重建“电极轨道平面”,“电极轨道平面”垂直于AC-PC平面,并经过右侧GPi(空心箭号)和STN(黑色箭号)。(c) 在“电极轨道平面”上确定“弧形电极轨道”。当半径=5cm时,“弧形电极轨道”如白色燕尾箭头所示;半径=6时,“弧形电极轨道”如白色燕尾箭号所示,且定位柱和定位杆的大致位置如白色三角形和白色五边形所示。如经过右侧STN和GPi的“电极轨道”为直线,可见GPi和STN连线的延长线(黑色三角形)向前经外侧裂至右侧眉弓外上方,向后经枕叶至枕骨,并非电极植入的常规入颅点。(d~f) 单电极植入双侧STN:(d) “电极轨道平面”与矢状面呈90°夹角,经过双侧STN(白色箭号)并垂直于AC-PC平面。(e) 在“电极轨道平面”上确定“弧形电极轨道”。当半径=5cm时,“弧形电极轨道”如白色燕尾箭头所示;半径=6时,“弧形电极轨道”如白色燕尾箭号所示,且定位柱和定位杆的大致位置如白色三角形和白色五边形所示,此时的电极入颅点位于顶部。(f) 通过调整定位框的位置来改变电极入颅点的位置。当XOY平面与AC-PC平面平行时,“电极轨道平面”如图中白色实线所示,电极入颅点位于顶部。如果在安装定位框时,将定位框前倾40°,则“电极轨道平面”的位置如白色虚线所示,电极入颅点位于额部,弧形电极在经过一侧STN后,穿经红核和中脑上缘抵达对侧STN。

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图2. 弧形电极植入应用于人时的配套立体定向框架系统设计图

Figure 2. The proposed stereotaxic system for implanting a curved lead to human

    (a) 定位框,包括底边框、立柱和颅骨钉;(b) 在图a的基础上安装转接座(黑色箭号)和垂直板(黑色燕尾箭号);(c) 在图b的基础上安装水平板(黑色三角形)和定位柱(黑色燕尾箭头);(d) 在图c的基础上安装定位杆(空心箭头);(e) 在图d的基础上安装定位套管(空心三角形);(f) 在图e的基础上安装带管芯的穿刺套管(空心燕尾箭头);(g) 从左到右依次为:定位套管、穿刺套管穿经定位套管、穿刺套管管芯、和带管芯的穿刺套管穿经定位套管;(h) 从上到下依次为:定位柱和偏转角度测量盘。

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图3. 3D打印颅骨模型及弧形电极植入所需的新型立体定向系统

Figure 3. The 3D printed skull model and novel stereotaxic system for implanting a curved lead

    (a, b) 3D打印颅骨模型。(c, d) 颅骨模型内置的6个靶点位置。(e) 将内置靶点的颅骨模型固定于定位框上进行CT扫描以明确内置靶点的坐标。(f) 颅骨模型固定与配套新型立体定向系统。新型立体定向系统的组成部件包括了垂直板(空心箭头)、水平板(黑色箭头)、定位柱(燕尾箭头)和定位套管(五边形)等。(g) 水平板和定位柱(黑色箭头)。(h) 水平板(空心箭头)。(i)定位杆(燕尾箭头)。(j) 定位套管(五边形)和3D打印的用以代替弧形电极的弧形线柱。

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图4. CT图像所示6个内置靶点的位置

Figure 4. The locations of the six inner targets on the CT images.

    (a~c) 6个内置靶点在CT轴位图像上的位置。借助CT定位板在CT图像上的显影,可在CT轴位图像上计算目标靶点的坐标。(d~h) 6个内置靶点在CT冠状位图像上的位置。6个内置靶点均为圆环状,根据成像角度不同,在CT图像上可表现为一个完整的圆或仅表现为两个点。

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图5. 弧形电极植入及植入后CT扫描所示的电极位置

Figure 5. Curved lead implantation and positions of lead on post-implantation CT images.

    (a) 使用新型立体定向仪向靶点R1+R2植入弧形电极。(b~f) 电极植入后进行CT扫描,冠状位(b,c)、轴位(d)和矢状位(e,f)图像示见弧形电极分别穿经R1和R2。


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