定位手術

定位手術は、3次元座標系を使用して体内の小さな標的を特定し、アブレーション、生検、病変、注射、刺激、移植、放射線手術などのアクションを実行する外科的介入の低侵襲形態です。 SRS）など

理論的には、体内のどの臓器系も定位手術を受ける可能性があります。ただし、信頼できる参照フレーム（軟部組織と一定の空間的関係を持つ骨のランドマークなど）を設定することの難しさは、その用途が伝統的かつ最近まで脳手術に限定されていたことを意味します。脳のほかに、乳房の生検と手術が定期的に行われ、組織の位置を特定、サンプリング（生検）、および除去します。単純なX線画像（レントゲン写真マンモグラフィ）、コンピュータ断層撮影、および磁気共鳴画像法を使用して、手順をガイドすることができます。

「定位的」の別の受け入れられた形式は「定位的」です。単語の根は、ギリシャ語のστερεός由来のプレフィックス立体ある（ ステレオ 、「固体」）、および-taxis（ギリシャのタクシーから派生した新しいラテン語やISVの接尾辞、「配置」、「注文」、tasseinから、 "配置する"）。

手順

定位手術は、3つの主要なコンポーネントに基づいて機能します。

アトラス、マルチモダリティ画像マッチングツール、座標計算機などを含む定位的計画システム。
定位装置または装置
定位的定位および配置手順

現代の定位的計画システムはコンピューターベースです。定位的アトラスは、解剖学的構造（人間の脳など）の一連の断面であり、2座標フレームを参照して描かれています。したがって、各脳の構造には、3つの座標番号の範囲を簡単に割り当てることができます。これは、定位固定装置の位置決めに使用されます。ほとんどのアトラスでは、3つの次元はラテラルラテラル（x）、背腹（y）、および尾側（z）です。

定位装置は、直交座標系の座標系（デカルト座標）で3つの座標（x、y、z）のセット、または、角度、深さ、前後（または3つの座標）を持つ円筒座標系を使用します（または軸方向）位置。機械装置には、ヘッドを保持するクランプとバーがあり、座標系（いわゆるゼロまたは原点）に関してヘッドを固定位置に置きます。小さな実験動物では、これらは通常、軟組織と一定の空間的関係を持つことが知られている骨の目印です。たとえば、脳のアトラスは、しばしば外耳道、下眼窩隆起、切歯間の上顎の中央点を使用します。または、ブレグマ（前頭骨および頭頂骨の縫合の密集）、そのようなランドマークとして。ヒトでは、上記のように、参照点は脳内構造であり、X線写真または断層撮影で明確に識別できます。新生児の赤ちゃんでは、このギャップが閉じると、冠状縫合と矢状縫合が交わる「ソフトスポット」（フォンタネールとして知られる）がブレグマになります。

x、y、z方向（または極座標ホルダー）のガイドバーには、高精度のバーニヤスケールが取り付けられており、脳神経外科医はプローブ（電極、カニューレなど）の先端を脳内に配置できます。、頭蓋骨の小さな穴を開けて、目的の構造の計算された座標で。

現在、多くの製造業者が、人間の脳神経外科手術や動物実験に適した定位装置を製造しています。

タイプフレームシステム

シンプルな直交システム：プローブは、頭蓋骨に固定された正方形のベースユニットに垂直に向けられます。これらは、ベースプレートに沿って、または機器のベースプレートに平行に取り付けられたバーに沿って直交して移動するキャリッジによって、3つの自由度を提供します。キャリッジには、ヘッドフレームを垂直に横切る2番目のトラックが取り付けられていました。
バーホールマウントシステム：これは、固定されたエントリポイントを使用して、限られた範囲の頭蓋内ターゲットポイントを提供します。それらは、2つの角度の自由度と深さ調整を提供しました。外科医は、非必須脳組織に穿頭孔を配置し、器具を使用して、穿頭孔の固定入口点からプローブを標的点に向けることができます。
アーク象限システム：プローブは、アーク（垂直軸を中心に回転）と象限（水平軸を中心に回転）の接線に垂直に向けられます。アーク象限で定義された球の半径に等しい深さに向けられたプローブは、常にその球の中心または焦点に到達します。
アークファントムシステム：照準弓は、患者の頭蓋骨に固定されているヘッドリングに取り付けられ、シミュレートされたターゲットを含む同様のリングに移動できます。このシステムでは、シミュレータ上でファントムターゲットが3D座標に移動されます。プローブがファントム上の目的のターゲットに触れるように照準弓のプローブホルダーを調整した後、移動可能な照準弓をファントムベースリングから患者のベースリングに移動します。プローブは、患者の脳の奥深くの目標点に到達するために、決定された深さまで下げられます。

処理

定位的放射線手術

定位的放射線手術は、外部で生成された電離放射線を利用して、切開を行うことなく頭部または脊椎の定義された標的を不活性化または根絶する、明確な脳神経外科分野です。この概念では、ターゲットでの治療効果を維持しながら、隣接する正常組織への損傷を減らすために急勾配の線量勾配が必要です。この定義の結果として、全体的な治療の精度は、治療計画マージンの1〜2ミリメートル以上に一致する必要があります。このパラダイムを最適に使用し、可能な限り高い精度と精度で患者を治療するには、治療計画上の画像取得から治療の送達の機械的側面および分数内運動の懸念までのすべてのエラーを体系的に最適化する必要があります。患者のケアの質を確保するために、この手順には、神経外科医、放射線腫瘍医、医学物理学者、および放射線療法士で構成される集学的チームが関与します。専用の市販の定位放射線手術プログラムは、それぞれのガンマナイフ、サイバーナイフ、およびノバリス放射線手術デバイスによって提供されます。

定位放射線手術は、原発性および続発性腫瘍の両方を含むがこれらに限定されない、脳および脊椎の悪性、良性および機能的徴候と診断された患者に、効率的、安全、および最小限の侵襲的治療選択肢を提供します。定位放射線手術は、ほとんどの転移、髄膜腫、神経鞘腫、下垂体腺腫、動静脈奇形、三叉神経痛などの治療法としてよく説明されています。

定位放射線手術と分割放射線療法の概念間の類似性に関係なく、両方の治療法は特定の適応症に対して同じ結果をもたらすと報告されていますが、両方のアプローチの意図は根本的に異なります。定位放射線治療の目的は、隣接する正常組織を維持しながら標的組織を破壊することです。分割放射線療法は、標的と周囲の正常組織の合計感度が異なる累積放射線量に依存しています。歴史的に、分割放射線療法の分野は、放射線生物学の原則である修復、再集合、再人口、および再酸素化の発見に続く定位放射線手術の当初の概念から発展しました。今日、両方の治療技術は補完的であり、分割放射線療法に抵抗性のある腫瘍は放射線手術によく反応し、安全な放射線手術にとって重要な臓器に大きすぎるまたは近すぎる腫瘍は分割放射線療法の適切な候補となる可能性があります。

2番目のより最近の進化は、定位放射線手術の元の概念を頭蓋外標的、特に肺、肝臓、膵臓、および前立腺に外挿します。体幹部定位放射線治療またはSBRTと題されたこの治療アプローチは、さまざまなタイプの動きに挑戦されています。患者の固定の課題と関連する患者の動きに加えて、頭蓋外病変は、呼吸、膀胱、直腸の充満により、患者の位置に対して移動します。定位放射線治療のように、定位体放射線治療の目的は、定義された頭蓋外標的を根絶することです。ただし、ターゲットの動きには、ポジショニングの不確実性を補正するために、ターゲットの周囲により大きな治療マージンが必要です。これは、高用量にさらされるより正常な組織を意味し、負の治療副作用を引き起こす可能性があります。結果として、定位放射線治療はほとんど限られた数の分割で行われ、それにより定位放射線治療の概念と分割放射線治療の治療上の利点が融合します。治療前および治療中に患者の正確かつ正確なポジショニングのためにターゲットの動きを監視および修正するために、高度な画像誘導技術が市販されており、CyberKnifeおよびNovalisコミュニティが提供する放射線手術プログラムに含まれています。

パーキンソン病

機能的脳神経外科は、パーキンソン病、運動亢進、筋緊張障害、難治性疼痛、けいれん性障害、心理的現象などのいくつかの障害の治療を含みます。これらの現象の治療は、CNSおよびPNSの表層部にあると考えられていました。治療のために行われた介入のほとんどは、皮質の摘出で構成されていました。余分な錐体疾患を緩和するために、先駆者ラッセル・マイヤーズは、1939年に尾状核の頭部、および被殻と淡men球の一部を解剖または切断しました。難治性の痛みをなくす試みは、脊髄髄質レベルで、さらに中脳レベルでさえ近位側で脊髄視床の切断によって成功しました。

1939年から1941年に、パトナムとオリバーは、側方および前外側の神経切断の一連の修正を試みることにより、パーキンソニズムと運動亢進を改善しようとしました。さらに、Schurman、Walker、およびGuiotのような他の科学者は、機能的脳神経外科に大きな貢献をしました。 1953年、クーパーは偶然、前脈絡膜動脈の結紮がパーキンソン病の改善につながることを発見しました。同様に、パーキンソン病の患者でグルードが手術を行っていたとき、彼は偶然に視床を損傷しました。これにより、患者の振戦が停止しました。それ以降、視床病変が標的点となり、より満足のいく結果が得られました。

より最近の臨床応用は、淡all球切開術または視床切開術（病変の処置）、または脳深部刺激療法（DBS）などのパーキンソン病の治療に使用される手術に見られます。 DBS中に、電極は視床、視床下、視床下核、運動制御に関与し、パーキンソン病の影響を受ける脳の部分に配置されます。電極は、鎖骨の下に配置された小さな電池式の刺激装置に接続されており、皮膚の下でワイヤーが脳の電極に接続されています。刺激装置は、電極周辺の神経細胞に影響を与える電気インパルスを生成し、患部に関連する振戦や症状の緩和に役立つはずです。

視床下部では、針電極を視床に挿入し、患者は患部を見つけるために割り当てられた作業に協力する必要があります。視床のこの領域を特定した後、電極に小さな高周波電流を流し、小さな視床の一部。患者の約90％が瞬間的な振戦の軽減を経験します。

視床切開術とほぼ同じ手順である淡all球切開術では、淡lid球のごく一部が破壊され、患者の80％が硬直および運動低下の改善を確認し、振戦の軽減または改善は処置の数週間後に行われます。

歴史

定位法は、1908年に2人の英国の科学者、医師であり脳神経外科医であるビクターホースリーと生理学者であるロバートH.クラークによって最初に公開され、Swift＆Sonによって作成されました。 1908年の出版後、2人の科学者は協力をやめました。 Horsley–Clarke装置は、デカルト（3直交軸）システムを使用しました。そのデバイスは、ロンドンの科学博物館にあります。コピーはアーネストサックスによって米国に持ち込まれ、UCLAの脳神経外科にあります。クラークは、霊長類と猫の脳アトラスの出版につながった研究を行うためにオリジナルを使用しました。人間の手術で使用された証拠はありません。12人間の脳用に設計された最初の定位装置は、1918年にロンドンのワークショップによってオーブリーT.ムーセンの命により建てられたホースリー・クラークフレームの改造であったようです。しかし、それはほとんど注目されず、人々に使用されたようには見えません。それは真鍮製のフレームでした。：12

ヒトで使用される最初の定位装置は、電極を三叉神経に挿入して焼aすることにより三叉神経痛を治療する方法のために、マーティン・キルシュナーによって使用されました。彼はこれを1933年に公開しました。：13：420

1947年と1949年、フィラデルフィアのテンプル大学で働いていた2人の脳神経外科医、アーネストA.スピーゲル（ナチスが引き継いだときにオーストリアから逃げた）とヘンリーT.ワイシスは、デカルトシステム。ネジの代わりにギプスで患者の頭に取り付けられました。彼らのデバイスは脳外科手術に使用された最初のものでした。彼らはそれを精神外科手術に使用しました。また、人間の脳の最初のアトラスを作成し、造影剤で取得した医療画像を使用して生成された頭蓋内参照ポイントを使用しました。：13：72

シュピーゲルとワイシスの研究は多大な関心と研究を引き起こしました。 13:93日本では、N林裕太郎も同様の仕事をしていました。

1949年、ラースレクセルはデカルト座標の代わりに極座標を使用したデバイスを公開し、2年後、彼は自分のデバイスを使用して放射線ビームを脳に向けた作品を公開しました。：13：91レクセルの放射線手術システムもガンマナイフデバイス、および他の脳神経外科医による、線形加速器、陽子線療法、中性子捕獲療法の使用。ラース・レクセルは1972年にエレクタを設立して発明品を商品化しました。

1979年、ラッセルA.ブラウンは、現在Nローカライザーとして知られているデバイスを提案しました。このデバイスは、X線コンピューター断層撮影（CT）、磁気共鳴イメージング（ MRI）、または陽電子放出断層撮影（PET）。 Nローカライザーは、2つの垂直ロッドにまたがる対角線ロッドで構成され、断層像を物理空間にマッピングできるN形状を形成します。このデバイスは、1980年代にほぼ広く採用されるようになり、ブラウンロバーツウェルズ（BRW）、ケリーゲーサーズ、レクセル、コスマンロバーツウェルズ（CRW）の定位フレームおよびガンマナイフシステムに含まれています。 Nローカライザーの代わりに、Riechert-MundingerおよびZamorano-Dujovnyの定位フレームに含まれるSturm-Pastyrローカライザーがあります。

CT、MRI、またはPETによって生成された断層画像を使用せず、代わりに従来のX線写真を使用する他の位置特定方法も存在します。

定位法は進化を続けており、現在、コンピューター断層撮影、磁気共鳴画像法、定位定位を使用する画像誘導手術の精巧な混合を採用しています。

研究

いくつかの異なるタイプの動物研究研究を支援するために、定位手術が時々使用されます。具体的には、脳の特定の部位を標的にして、血液脳関門を通過できない薬物を脳に直接導入するために使用されます。げっ歯類では、定位手術の主な用途は、脳に直接流体を導入すること、またはカニューレと微小透析プローブを埋め込むことです。げっ歯類が目を覚まして行動する必要がない場合、または注入される物質の作用時間が長い場合に、サイト固有の中央マイクロインジェクションが使用されます。注射後すぐにげっ歯類の行動を評価する必要があるプロトコルの場合、定位手術を使用してカニューレを移植し、手術からの回復後に動物に注射することができます。これらのプロトコルは、カニューレ、ワイヤープラグ、注射針の構築を必要とするため、麻酔マウスでの部位固有の中央注射よりも時間がかかりますが、注射前の脳。手術は、透析プローブとガイドカニューレを埋め込み、繋留するための微量透析プロトコルにも使用できます。