автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Метод определения стереотаксических координат мишеней головного мозга человека по данным рентгеновской компьютерной томографии

На правах рукописи

КОЗАЧЕНКО АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИХ КООРДИНАТ МИШЕНЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПО ДАННЫМ РЕНТГЕНОВСКОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ

05 11.01 - Приборы и методы измерений по видам измерений (измерения механических величин)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

111111111111111111111111

0031620 11 I

Санкт-Петербург 2007

Работа выполнена на кафедре измерительных технологий и компьютерной томографии Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент

Научный консультант: доктор биологических наук Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Марусина Мария Яковлевна Полонский Юрий Зусьевич

Мусалимов Виктор Михайлович Авдеев Борис Яковлевич

Ведущая организация: Институт мозга человека РАН (Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится /У ноября 2007 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212 227.04 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу 197101, Санкт-Петербург, пр Кронверкский, д.49

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПБГУ ИТМО.

Автореферат разослан «12» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук доцент

вано& АЮ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Стереотаксис - наукоемкая медицинская технология, обеспечивающая малотравматичные прицельные доступы к глубоким образованиям мозга человека с целью диагностики, изучения и лечения сложных заболеваний и поражений центральной нервной системы Стереонейро-хирургия играет все более значимую роль в общей структуре здравоохранения развитых стран В мире насчитываются сотни лечебных учреждений, использующих стереотаксис В ведущих нейрохирургических центрах стереотакси-ческие вмешательства составляют около 20% от общего числа проведенных операций За 17 лет (промежуток времени между тремя конгрессами Всемирного и Европейского обществ по стереотаксической и функциональной нейрохирургии) в странах Северной Америки и Европе, число стереотаксических биопсий мозговых опухолей возросло более чем в 6 ООО раз, эвакуаций гематом более чем в 800 раз, аспираций кис и абсцессов - более чем в 400 раз

В России в течение достаточно продолжительного времени отмечалось заметное отставание от передовых стран в области развития и практического применения клинического стереотаксиса Стереотаксическая аппаратура серийно не выпускалась, а имеющиеся единичные образцы не могли в достаточной мере удовлетворить запросы и потребности нейрохирургии и неврологии Приобретение зарубежной стереотаксической аппаратуры для подавляющего большинства нейрохирургических клиник и отделений оказалось недоступным из-за чрезвычайно высокой стоимости

Погружению стереотаксического инструмента в мозг обязательно предшествует проведение расчетного интраскопического исследования В его задачу входит получение диагностических сведений об анатомических особенностях строения мозга пациента, включая распознавание мишеней, и получение информации, необходимой для последующих стереотаксических расчетов и наведения стереотаксического инструмента на найденные целевые точки

Расчетная интраскопия (рентгенография, томография) «отвечая» за идентификацию и локализацию мишеней, играет особую (во многом опреде-

ляющую) роль в процессе наведения, как с позиций его внутренней организации, так и в утилитарном смысле Интраскопическое исследование в рамном ("frame") стереотаксисе проводится с основанием (базовым кольцом, рамой) аппарата, фиксированным на голове больного Многочисленные требования и ограничения на этапе расчетной интраскопии (ограничения стереотаксическо-го центрирования) создают основные препятствия для реализации многоцелевого наведения

С другой стороны, с появлением методов расчетной томографии (КТ, МРТ) доступность стереотаксических методов диагностики и лечения стала еще более проблематичной в связи с необходимостью использования сверхдорогостоящей томографической техники (стоимость одного аппарата - 1-2 млн $) Программное обеспечение, поддерживающее наведение для наиболее распространенных стереотаксических аппаратов и систем, как правило, было жестко привязано к внутренней среде томографов только определенных производителей Нередко зарубежные фирмы, выпускающие стереотаксическую аппаратуру, настаивали на использовании особых, специализированных томографов, которые устанавливаются или в самой стереотаксической операционной или в непосредственной близости от нее

В создавшихся условиях, в начале 90-х годов прошлого столетия, стала естественной постановка вопроса о разработке доступных (ориентированных на массовое обслуживание населения) отечественных нейрохирургических стереотаксических систем многоцелевого наведения Первая такая система «ПОАНИК» на основе серийного стереотаксического манипулятора «ОРЕОЛ» (представляющего класс рамных стереотаксических аппаратов) была совместно разработкана ИМЧ РАН и ЦНИИ «Электроприбор» (1991 - 2000 гг) Интраскопическая и программная компоненты системы (обеспечивающие возможность подготовки пациентов к стереотаксическим операциям на рентгеновских компьютерных томографах) базируются на результатах настоящего исследования

Цель исследования - разработка метода определения стереотаксических координат для рентгеновской компьютерной томографии, адаптированного к

возможностям диагностической томографической аппаратуры

В процессе исследования решались следующие задачи

1 Построение геометрической модели диагонального стереотаксиче-ского КТ-локализатора

2 Разработка и отладка программного обеспечения для расчетной сте-реотаксической рентгеновской томографии (РСКТ)

3 Оценка погрешностей выбранной геометрической модели КТ-локализатора методом компьютерного моделирования

4 Разработка и реализация вариантов конструкции стереотаксических КТ-локализаторов

5 Исследование точностных свойств созданных образцов диагональных КТ-локализаторов Томографические испытания локализаторов

6 Отработка методики расчетной стереотаксической рентгеновской компьютерной томографии Клиническая апробация разработанных методов расчетной интраскопии в стереотаксических операциях у больных с двигательными и психическими нарушениями и геморрагическими инсультами

Научная новизна.

1 Впервые в «рамном» стереотаксисе создан метод расчетной томографии, обеспечивающий «безрамной» метод томографической подготовки пациентов к операциям

2 Разработаны оригинальные геометрическая модель и конструкция диагонального КТ-локализатора

3 Впервые создан стереотаксический КТ-локализатор, реализующий статистический принцип поиска томографического сечения, содержащего целевую точку

4 Обоснованы стереотаксические процедуры с КТ-наведением без ограничений стереотаксического центрирования

5 Создана оригинальная система геометрически связанных стереотаксических локализаторов для рентгенографии и рентгеновской компьютерной томографии

6 Предложен новый способ наведения сгереотаксического инструмента на целевые точки мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии

Практическая значимость. Предложенный в работе метод расчетной томографии отличает высокая реализуемость Предоперационное расчетное исследование максимально приближено к обычным диагностическим исследованиям, а его проведение не требует модификации стереотаксического манипулятора Метод адаптирован к стандартной томографической технике Воспроизводимая атравматичная фиксация стереотаксических локализаторов позволяет разделять во времени расчетное томографическое исследование и саму операцию, проводить томографическую подготовку пациентов к операциям в диагностических центрах за пределами нейрохирургических клиник и, благодаря этому, проводить стереотаксические вмешательства в обычных нейрохирургических операционных на отделениях, не оснащенных томографическими установками

В качестве особенностей, подчеркивающих практическую ценность разработанного метода расчетной томографии отметим, следующие

■ возможность нестрогих укладок головы пациента при проведении расчетного томографического исследования,

" широкий диапазон допустимых сечений при работе с разработанными моделями диагональных КТ-локализаторов (модели ПНК, ПНК М1, ПНК М2),

■ возможность проведения расчетов по одиночным томограммам, содержащим изображение целевой точки,

■ наличие в операционных программах контрольных вычислений, сигнализирующих о грубых ошибках, допущенных в процессе расчетного томографического исследования и самих расчетов,

Внедрение результатов исследования. Стереотаксические операции с подготовкой по методу РСКТ проводились в 7 нейрохирургических центрах России и ближнего зарубежья, в том числе в клинике нейрохирургического отделения ВНИПНИ им В М Бехтерева, клинике ИМЧ РАН, на кафедре ней-

рохирур! ии BMA им С М Кирова, на нейрохирург ическом отделении городской больницы №23 г Санкт-Петербурга В некоторых из них подготовлены и проведены десятки успешных стереотаксических операций у больных с паркинсонизмом, психическими нарушениями и опиатной наркоманией Накоплен опыт применения манипулятора «ОРЕОЛ» в задачах нефункциональной стереотаксии - эвакуации интрацеребральных гематом, биопсии и деструкции опухолей головного мозга Практическое использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими документами Работа получила поддержку Правительства Санкт-Петербур1 а по грантам МОО-3,5К-216 и М03-3,5К-268 на конкурсах грантов 2000 и 2003 года для студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербурга в категории "Кандидатский проект" по направлению "Приборостроение"

Апробация материалов работы. Результаты проведенных исследований доложены и обсуждены на межвузовских научных конференциях «XXVII, XXX неделя науки СПбГТУ (Санкт-Петербург, 1998, 2001), XXX, XXXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГИТМО(ТУ) (Санкт-Петербург, 1999, 2000), V международном симпозиуме "Повреждения мозга" (Минимально-инвазивные способы диагностики и лечения) (Санкт-Петербург, 1999), V Международной научно-практической конференции "Конверсия, Приборостроение, Медицинская техника" (Владимир, 1999), VI международной конференции "Проблемы пространства, времени, движения" (Санкт-Петербург, 2000), Пятой, Восьмой ассамблеях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2000, 2003), III, IV International conference "Instu-mentation in ecology and human safety" (Санкт-Петербург 2002, 2004), I конференции молодых ученых университета СПбГУИТМО (Санкт-Петербург, 2004), Восьмой сессии международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (Санкт-Петербург 2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ Из них глава в монографии - 1, статей в журналах из перечня ВАК - 2

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения,

обзора литературы, методической главы трех глав с обоснованием и описанием разработанных методов, главы, посвященной клиническому применению предлагаемых методов, заключения, выводов и библиографического списка Работа содержит 5 таблиц, иллюстрирована 69 рису нками Список литературы включает 133 источника (59 работ отечественных авторов и 74 зарубежных) Текст диссертации изложен на 142 страницах

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Впервые предложен метод определения стереотаксических координат мишеней головного мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии, основанный на статистическом принципе поиска сечения с изображением целевой точки

2 Разработан и реализован оригинальный диагональный КТ-локализатор с программным обеспечением для стереотаксического манипулятора ОРЕОЛ

3 Методами компьютерного моделирования показана корректность статистического алгоритма поиска томографических сечений с изображением целевой точки

4 Фантомные испытания изготовленных моделей КТ-локализатора показали достаточную для задач стереотаксической нейрохирургии точность результата измерений координат целевых точек

5 Обоснован метод безрамной расчетной рентгеновской томографии (РСКТ) для стереотаксических аппаратов и манипуляторов, использующих в наведении зубную пластину

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулирована цель, изложены научная новизна и практическая значимость работы Указана область реального применения результатов работы

В первой главе дается эволюционный обзор способов стереотаксического наведения и стереотаксических аппаратов, применяемых при стереотаксических вмешательствах на головном мозге человека Отдельно рассмотрены про-

блемы и методы расчетной интраскопИИ (рентгенографии и рентгеновской компьютерной томографии). Рассмотрено направление в отечественной сте-реотаксисе, связанное с применением съемных рентгеновских локалюаторов и методов безрамной расчетной рентгенографии. Описаны принципы стерео-такс ических расчетов для диагональных КТ-локализаторов.

Во второй главе излагаются методы построения и преобразования координатных систем принятые в стереотаксисе; дается представление о фантомном моделировании; приводятся основные понятия обшей теории стереотак-сического наведения по А.Д. Аничкову; рассматриваются назначение и организация основных Подпрограмм разработанной библиотеки программных модулей аналитической геометрии в пространстве.

На Примере с те ре ота кс и ч ее ко го манипулятора ОРЕОЛ, излагается способ наведения стереотаксического инструмента на целевую точку головного мозга по данным контрастной рентгенографии, использующий «зубную пластину» (А.с. № 745505. U.S.Patent № 4,228,799), выбранный в работе в качестве прототипа. Зубная пластина (рентгеновский локализатор) легкое съемное устройство, представляющее собой плоскую дугу, с закрепленными перпендикулярно плоскости дуги тремя стержнями, на концах которых зафиксированы миниатюрные стальные шарики (рис. 1). Локализагор позиционируется относительно головы пациента с помощью лотка с описками зубов верхней и нижней челюстей (рис. 16). Больной, прикусывая лоток, вводит каждый зуб в соответствующее углубление па оттиске; при этом всякий раз метки «зубной пластины» занимают относительно черепа и мозга одно и то же прбстранст-

*6

IB)

Рис. I. Рентгеновский локализатор стереотаксической системы

ПОАНИК

веиное положение. Такая воспроизводимость позволяет использовать рентгеново нтрастные метки зубной пластины (рис. 1а) в качестве референтных точек, вспомогательной системы координат (ВСЮ при проведении расчетной рентгенографии (рис. !в) и во время самой сгереотаксической операций (рис. 2а)

а) б) в)

Рис. 2. Стереотаксический манипулятор ОРЕОЛ (этапы операции).

В третьей главе работы рассматриваются требования, предъявляемые к конструкциям стерео таксических К Г-л о к ал и затор о в. и описываются различные модификации КТ-локализаторов, созданных в процессе выполнения работы на основе геометрической модели, предложенной в главе 4 диссертации. Локализаторы (модели ПИК) легкие устройства (рис За), содержащие плоское металлическое основание и шесть диагоналей, выполненных из нихромовых нитей 00.3мм. Локализатор за основание атравматично фиксируется относительно черепа пациента с помощью лотка с оттиском зубов пациента на посадочном месте (рис 36). Диагонали локализаторов фиксируются в пространстве при помощи несущей конструкции, изготовленной из прозрачного органического стекла и образующей (согласно геометрической модели) грани прямоугольного параллелипиисдд.

Также в тексте главы приведены рабочий и технологический чертежи для изготовления фронтальной грани локализатора, подробно описана технологий сборки КТ-локализатора. Описано исследование томографической картины поглощения рентгеновского излучения для заготовок ИЗ различных видов проволоки для изготовления диагоналей КТ-докализатора.

1(1

Рис. 3. Стереотаксический К Т-л о кал и затор ПНК (модель ГГНК М2)

В четвертой главе работы дается герметро-алгоритмическое обоснование метода определения стереотаксических координат целевых точек с помощью локализатора для расчетной рентгеновской компьютерной томографии (для сгереотаксических аппаратов и манипуляторов, использующих при наведении зубную пластину)

На рисунке 4а приведена геометрическая модель К'Г-локализатора. Плоскости граней локализатора совпадают с боковыми гранями прямоугольного параллелепипеда ЛВС О А В С О ■ диагонали локализатора — ВК', АК\ АОО'. О'Р", С'С", ВОС; К' середина отрезка Л'В' _ Известны углы между диагоналями: ¿¿АК'В ~ (р ¿'ВОС 'С"=О Г> *£> "=у. К'К" - высота локализатора /?. Стороны основания параллелепипеда о. Ь и высота И - линейные параметры локализатора. Углы </> и у- угловые параметры локализатора. В'ХУХ) В"ХУ2

- прямоугольные системы координат КТ-локалнзатора. КХ ^ - прямоугольная система координат основания локализатора. Координатные системы

В'ХУ2 _ В"ХУ2 _ КХ колинеарны. Координатная плоскость КХ У1 систем ь; координат КХ'У 12 совпадает с плоскостью грани Ж Вщ О (плоскостью основания КТ-локализатора); начало К середина отрезка, соединяющего оси ориентирующих штифтов; отрезок КК прямой Л В .

Рис 4 Геометрическая модель КТ-локализагора

Для допустимого томографического сечения (а) КТ-локализатора (рис 46), пересекающего все шесть его диагоналей, получены формулы (1) для координат следов диагоналей (точек М, Ь, /V, Я) в основной системе координат локализатора В'ХУ2при известных задающих высотах /г,,/г2,/г,, где а, Ь,<р,у - параметры локализатора

М

О,

С, Иъ

2(1 + С,)' 1 + С,

; где \ = -

Л

О, а-

а

к С> » "а

2(С,+1)' ' <7,4-1

, где С,

V 2 , /г, -с/^

с

N

F

1 + с, с, н.

» с«

Г,«,'

ч Сй+1 1 + С6,

, — /г, ,где/?у=£ Щ(п-у),С5=—-

Ь. -И2

, где С6 = —-,/?4 = к, -(/г,-И,)

п,

(1)

5(6, а, /?4)

Предложен статистический принцип поиска задающих высот покализаци-

г

011 кого сечения в расчетах минимизируется фу нкцпя д _ V . где <■/"

теоретические расс тояния между слейами Диагоналей На плоскости сечения, с{ [^лученные расстояния.

Предложен алгоритм поиска пространственны* координат целевой точки (к основной системе координат (СК) К Т-л о кдаИз атёра) но ее расстояниям до следов диагоналей КТ-локадизатора на дошнпационной томограмме {рис. 5).

Рис. 5. Экспериментальная локадизационная томограмма с изображением целевой точки и следами диагоналей К 1 -локали«тора.

№

к

У -V ¿w<

Р

ч

б)

в)

Рис. 6. К определению Ьтереотаксических координат нелепой точки. B'XYZ - основная СК !'Т-локалязатора: КХ У'Z1 - СК основания КТ-локализатора; SXYZ - СК посадочного места лотка для оттиска зубов; {)Х y'Z' - СК основания зубной пластины; OXYZ С К меток зубной пластины.

Построен алгоритм определения стереотаксических координат целевой точки (в основной СК рентгеновского локализатора) в зависимости от ее координат в основной СК КТ-локализатора при известных векторных параметрах рентгеновского локализатора (рис 6)

Алгоритмы поиска локализационного сечения, вычисления координат целевой точки в основной СК КТ-локализатора и определения стереотаксических координат целевой точки реализованы (с привлечением разработанной библиотеки программных модулей аналитической геометрии) в программе вычисления стереотаксических координат целевых точек (в основной СК рентгеновского локализатора) Входными данными программы служат расстояния между следами диагоналей КТ локализатора на расчетном срезе и расстояния от целевой точки до следов диагоналей Программа может работать с различными модификациями КТ и рентгеновских локализаторов.

В пятой гл°ве работы описаны исследования (с помощью компьютерного моделирования в среде МАТНСАО) сходимости и корректности алгоритма поиска локализационного сечения для локализатора ПНК Приведены результаты фантомных испытаний разработанных моделей КТ-локализаторов

Для выяснения влияния округления на сходимость алгоритма поиска локализационного сечения, для допустимого набора значений шкал локализатора выполнялись следующие операции

о для каждой тройки значений шкал из набора определялись по формулам 1 координаты шести следов сечений локализатора, соответствующих этим шкалам о вычислялись все 15 расстояний между следами в плоскости сечения, о найденные расстояния округлялись до целых значений, о по алгоритму поиска положения томографического сечения относительно граней локализатора восстанавливалось соответствующее округленным расстояниям положение сечения в шкалах локализатора

г окр токр токр

о первоначальный набор шкал(¿,,¿,,/,3) сравнивался с получившимся

после округления набором(Ь"кр,Е"'Р

В качестве первоначального набора шкал выбирался набор, помещенный в столбец «А» таблицы 1 Выбранные на шкалах значения 60 мм, 85 мм, 110 мм, 135 мм, 160 мм приблизительно соответствуют значениям реальных высот целевых точек в фантомных томографических испытаниях локализаторов и значениям шкал локализатора, получаемых при максимальных наклонах ген-три для выбранных значений В столбце «Б» таблицы 1 приведен набор шкал, полученных, следуя алгоритму реконструкции сечения локализатора, после округления расстояний между следами диагоналей

Таблица 1

Пример результатов поиска сечения для локализатора ПНК М2

А Б В

и, Ь3, и, и Р2*> Ь, и, и. /V,

мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм мм

160 110 160 160 5 1105 160 5 3 41 1595 109 75 160 4 14

135 85 135 134 5 85 0 134 5 3 28 136 0 86 25 135 0 5 63

110 160 110 109 5 159 5 109 5 3 09 108 5 159 5 109 5 4 28

110 110 110 1105 109 0 1105 1 24 112 0 110 75 1105 4 57

110 60 110 109 5 60 0 109 5 3 23 1100 59 75 109 5 5 32

85 135 85 84 0 134 5 84 0 2 46 85 5 135 5 84 5 5 90

85 85 85 86 0 85 0 86 0 2 42 86 0 85 5 84 0 4 98

85 35 85 85 0 35 0 85 0 5 97 85 5 35 0 85 5 5 00

60 110 60 59 5 109 5 58 5 3 37 60 5 110 25 60 0 5 38

60 60 60 58 5 60 5 58 5 1 69 60 5 62 0 58 5 2 85

35 85 35 35 0 85 0 35 0 3 31 36 0 85 75 36 5 5 18

* Линейная невязка ^ _ — й |' где " теоретические расстояния между следами

1

диагоналей на плоскости сечения, а ¿1 - полученные расстояния

Сравнение наборов значений шкал для столбцов таблицы 1 «а» и «б»,позволило сделать два принципиальных вывода

1 Предложенный статистический алгоритм поиска сечений позво-

ляет восстановить положение сечения относительно граней лока-лизатора

2 Округление измеренных расстояний до ближайшего целого значения практически не сказывается на положении восстановленного сечения

В предположении нормальности и несмещенности закона ошибок при измерении расстояний между следами диагоналей локализатора для выбранного набора шкал локализатора и известных параметрах локализатора и различных

значений <7, исследовалось влияние этих ошибок на сходимость алгоритма

поиска локализационного сечения при округлении с погрешностью до 1 мм и до 0 1 мм

1 для каждой тройки значений шкал из наборанайти по

формулам 1 координаты шести следов сечений локализатора, соответствующих этим шкалам,

2 вычислялись все 15 расстояний между следами в плоскости сечения,

3 с помощью датчика случайных чисел генерировалась случайная последовательность чисел в соответствии с законом распределения N(0,0,)

4 складывались расстояния, вычисленные в пункте 2, и сгенерированные случайные числа,

5 полученные расстояния округлялись до целых значений,

6 по алгоритмам основной программы находилось соответствующее округленным расстояниям положение сечения в шкалах локализатора Ц'Ц' ,L¡'

7 повторяя процедуру с пункта 3, получали распределение величин

ZCl TC.Í 7X7

) ' 3

8 для всего набора оценивались параметры распределе-

ний случайных величин и сравнить полученные оценки

с первоначальными значениями шкал Ц, ¿, Установлено среднее квадратичное отклонение ошибок измерения (О-, = 0.4), при котором вычисленные значения шкал локализаторов (и следовательно задающие высоты) практически неотличимы от их истинных значений В столбце «В» таблицы представлены результаты одного расчетного цикла для выбранного набора шкал для О", = 0 4

Для оценки близости значений случайных величин к истинным

значениям шкал Ь},Ь2,Ь3 использовалась статистика —!- - среднее

абсолютных отклонений полученных значений шкал от их истинных значений На рисунке 7а приведена гистограмма для выбранной статистики, построенная по выборке из 103 случайных значений статистики для значений шкал из набора, указанного в столбце «А» таблицы 1

Проведенный случайный эксперимент позволяет утверждать, что с вероятностью близкой к единице размах статистики не превышает 1 5 мм Причем, с вероятностью близкой к 0 8 среднее абсолютное отклонение реконструируемых значений шкал локализатора (а, следовательно, и задающих высот) от истинных значений шкал при работе в обсуждаемом рабочем окне (с погрешностью округления до 1 мм) не превышает 1 мм

Аналогичная гистограмма, построенная для погрешности округления равной 0 1 мм (рис 7 б) показывает, что при такой погрешности округления с вероятностью близкой к единице среднее абсолютное отклонение реконструируемых значений шкал локализатора от истинных значений шкал при работе в обсуждаемом рабочем окне с вероятностью 0 9 не превышает 1 мм

0-0,5 0.5-1 1-1.5 1,5-2,5 Среднее отклонение, мм

а)

Среднее отилоненио, мм

ш-м

Рис. 7.1 истограмма распределен!« статистики —-—--

для двух зна-

чений округления измеряемых расстояний. Для томографических срезов, толщина которых не превышает 2.5 мм, среднее квадратичное отклонений ошибок измерения о~[ —0.4 соответствует

значению наибольшего диаметра для следа диагонали с} = 1,7.мл/ -

Для диагоналей л окал и затора, (выполненных ИЗ нихромовой проволоки 003 мм), в процессе томографических испытаний КТ-л о кап изаторов ПИК найдено рабочее окно (шириной в диапазоне 500-600 Ни с центром окна на уровне 50-100 Ни), при котором наибольший диаметр для следа диагонали на томограммах не превышает = 1,1.\ш .

Точность определения координат целевых точек проверялась в томографических испытания разработанных локализагоров. 13 качестве целевых точек использовались миллиметровые кусочки медной проволоки и дробинки из сплава ПОС-61 00,6 мм. Для изучения погрешностей в определений координат мишеней через отдельные мишени в нескольких контрольных исследованиях проводилось около 50 срезов (под различными углами) и измерялись расстояния между следами диагоналей как на консоли томографа (с погрешностью до ! мм) так и на рабочей станции (с погрешностью до 0.1 мм).

Дня измерений, выполненных на рабочей станции, среднее отклонение вычисленного положения мишени до измеренного равнялось 1.25 мм при

стандартном отклонении 0.45 мм. Для измерений, выполненных на консоли томографа, среднее отклонение вычисленного положения мишени до измеренного равнялось 1.5 мм при стандартном отклонении 0.57 мм

В шестой главе работы обсуждаются прикладные аспекты разработанного метода определения стереотаксических координат целевых точек головного мозга. Рассматриваются особенности способа наведения стерео такс ячее ко го инструмента на целевые точки мозга, при котором расчетная интраскопия и расчеты проводится с помощью диагонального КТ-локализатора ПНК и его программного обеспечения, а непосредственное наведение стереотаксич ее кого инструмента на целевую точку во время операции реализуется с помошью фантомного моделирования реализуется по способу, описанному в главе 2 (А.с. № 745505, U.S.Paient № 4,228,749). Разбираются преимущества разработанной безрамной томографии по методу РСКТ. Описывается руководство пользователя при работе с операционной программой стереотаксических расчетов - «К 1-адаптер». В качестве иллюстрации метода приводится клинический случай стереотаксической эвакуации внутр»мозговой гематомы (рис. 8)

Рис.8. Эвакуация в ну три мозговой гематомы, а - предоперационная томограма на фоне КТ-локализатора; б - послеоперационная томограмма (через час после

операции)

Заключение посвящено обсуждению результатов, получерных в предыдущих главах работы. В частности, предложенные в методы - расчетной ин-траскопии и определения стереотаксических координат целевых точек сравниваются с известными по литературе. Описаны основные преимущества и

возможности стереотаксической системы ПО АНИК ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Впервые предложен метод определения стереотаксических координат мишеней головного мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии, основанный на статистическом принципе поиска сечения с изображением целевой точки

2 Разработано программное обеспечение КТ-локализатора, позволяющее определять стереотаксические координаты внутримозговых мишеней по данным рентгеновской компьютерной томографии Входными данными программы служат расстояния между следами диагоналей КТ-локализатора на расчетном срезе и расстояния от целевой точки до следов диагоналей

3 С помощью компьютерного моделирования показана корректность статистического подхода поиска локализационных сечений Для диагоналей локализатора, (выполненных из нихромовой проволоки 00 Змм ), найдено рабочее окно (шириной в диапазоне 500-600 Ни с центром окна на уровне 50-100 Ни), в котором при округлении измеренных расстояний между следами диагоналей на локализационной томограмме с погрешностью до 1 мм статистический алгоритм поиска сечения находит сечение практически неотличимое от исходного

4 Разработана конструкция КТ-локализатора для серийного отечественного манипулятора ОРЕОЛ Созданы действующие модели КТ-локализатора

5 Фантомные испытания изготовленных моделей КТ-локализатора показали достаточную для задач стереотаксической нейрохирургии точность результата измерений координат целевых точек

6 Обоснован способ наведения стереотаксического инструмента на целевые точки мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии для стереотаксических аппаратов и систем, использующих в наведении зубную пластину

7 Обоснован метод безрамной расчетной стереотаксической рентгеновской томографии (РСКТ) для стереотаксических аппаратов и систем, исполь-

зующих в наведении зубную пластину

8 Неинвазивное расчетное томографическое исследование по методу РСКТ максимально приближено к стандартному диагностическому исследованию головы пациента Для проведения расчетной томографии не требуется модификация стереотаксического аппарата Возможно разделение во времени расчетной интраскогши, стереотаксических расчетов и самой операции Расчетное исследование можно проводить, практически, на любом рентгеновском компьютерном томографе

9 КТ-локализатор ПНК вместе с программным обеспечением входит в комплект нейрохирургической стереотаксической системы ПОАНИК (на основе серийно выпускаемого стереотаксического манипулятора ОРЕОЛ) Система по своим возможностям превосходит зарубежные рамные аналоги

10 В нейрохирургических центрах России и ближнего зарубежья на стерео-таксическом манипуляторе ОРЕОЛ проведено несколько десятков успешных стереотаксических операций с КТ-наведением по поводу эвакуации глубоко расположенных интрацеребрапьных гематом, а также у пациентов, страдающих паркинсонизмом и опиатной наркоманией

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Глава в монографии

1 Козаченко А В , Полонский Ю 3 Расчетная стереотаксическая рентгеновская компьютерная томография//Аничков А Д, Полонский Ю 3 , Низковолос В Б Стереотаксические системы - СПБ Наука, 2006 с 65-79

Журнальные статьи

2 Козаченко А В , Низковолос В Б , Иванов В А , Полонский Ю 3, Гвоздев С С Локализатор для компьютерной томографии //Научно-технический вестник Выпуск 3(197) Физические процессы, системы и технологии точной механики СПб 2001 -С 176-182

3 Козаченко А В , Марусина М Я, Полонский Ю 3 Преобразования координат целевых точек при стереотаксическом наведении //Известия ВУЗов Приборостроение -2007 -Т 50 - №10 - С 35-40

Доклады на конференциях

4 Полонский Ю 3 , Гвоздев С С , Козаченко А- В Исследование влияния некоторых параметров диагонального локализатора для стерео-

таксического наведения на точность получаемых с его помощью результатов при томографическом исследовании //Тез докл XXX научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава 25-28 января 1999 г - СПб 1999 С 55

5 Козаченко А В , Полонский Ю 3 , Гвоздев С С Исследование влияние параметров диагонального локализатора для стереотаксического наведения на точность при томографическом исследовании // XXVII неделя науки СПбГТУ 7-12 декабря 1998 года Часть V Материалы межвузовской научной конференции СПб, 1999 С 27-28

6 Полонский Ю 3 , Козаченко А В , Гвоздев С С , Назинкина Ю В Исследование точности диагонального стереотаксического КТ-локализатора //V международный симпозиум "Повреждения мозга" (Минимально-инвазивные способы диагностики и лечения) 31 мая - 4 июня 1999 года Материалы симпозиума -СПб 1999 - С 402-405

7 Иванов В А, Полонский Ю 3 , Козаченко А В Алгоритм преобразования координат, применяемый при работе со стереотаксическим манипулятором института мозга человека //Тез докл V Международная научно-практическая конференция "Конверсия, Приборостроение, Медицинская техника" Владимир 1999

8 Иванов В А, Полонский Ю 3 , Гвоздев С С , Козаченко А В Обзор методов определения положения точки внугри непрозрачных тел с использованием приборов для неразрушающего контроля на примере головного мозга человека //Юбилейная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, посвященная 100-летию университета 29-31 марта 2000 г Тез докл. СПб 2000 г С 4344

9 Козаченко А В Стереотаксическое наведение с использованием диагонального стереотаксического КТ-локализатора ИМЧ РАН //Пятая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов Тезисы докладов СПб, 2000-С 54-55

10 Полонский Ю 3 , Иванов В А , Козаченко А В , Гвоздев С С , Назинкина Ю В Точностные свойства локализатора ИМЧ РАН для компьютерной (ренгеновской) томографии - в кн VI международная конференция "Проблемы пространства, времени, движения" Материалы конференции 25-29 сентября 2000 г СПб 2000 г С 36

11 Козаченко А В Иванов В А, Полонский Ю 3 Стереотаксическое наведение с использованием диагонального КТ-локализатора ИМЧ РАН //Политехнический симпозиум "Молодые ученые - промышленности северозападного региона" 14 декабря 2000 г Тезисы симпозиума СПб 2000

12 А В Козаченко, М Н Соловьева, С С Гвоздев, JI В Ключникова. Методика контроля геометрических параметров диагонального локализатора //XXX юбилейная неделя науки СПбГТУ 26 ноября - 1 декабря 2001 года Часть VIII Материалы межвузовской научной конференции (радиофизический факультет) СПб 2002 -С 89-91

13 Полонский Ю 3, Холявин А И Низковолос В Б, Козаченко А В

Расчетная томография при стереотаксической билатеральной цингу-лотомии //Ш съезд нейрохирургов России. 4-8 июня 2002 года. Материалы съезда -СПб,2002 - С.665

14 Ivanov V. A, Polonsky Y. Z, Kozachenko А. V, Nizkovolos V. В., Gvozdev S. S. ProbTem^of-felaTiHtf-'aim^for guidance of "OREOL" stereotactic manipulator on the computing tomography using stereotactic diagonal CT-lokalizer PNK // International conference "Instumentation in ecology and human safety" Saint-Petersburg, november 4-6, 2002. SPb 2002. P.74-75

15 Козаченко А В. Диагональный стереотаксический КТ-локализатор ПНК. //Восьмая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов Аннотации работ по грантам санкт-петербургского конкурса 2003 г студентов, аспирантов и молодых специалистов СПб,2003-С 75.

16 Polonsky Y. Z, Kozachenko А. V., The relative analysis of stereotaxic diagonal localizers for a X-ray computer tomography. //International conference "Instrumentation in ecology and human safety" Proceedings St Petersburg, November 10-12,2004 St Petersburg 2004 P. 160-162

17 Козаченко A.B., Марусина M Я, Полонский Ю 3. К вопросу о точности определения стереотаксических координат по данным рентгеновской компьютерной томографии. //Восьмая сессия международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» СПб., 2007. С.111-114.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул, 14 Тел (812) 233 4669 объем 1 п.л Тираж 100 экз

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. СТЕРЕОТАКСИЧЕСКОЕ НАВЕДЕНИЕ НА МИШЕНИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА.

1.1. Стереотаксические аппараты и способы наведения стереотаксического инструмента на целевые точки мозга.

1.1.1. Расчетное рентгенологическое исследование.

1.1.2. Многоцелевое стереотаксическое наведение. Безрамная расчетная интроскопия.

1.2. Расчетная рентгеновская компьютерная томография.

1.2.1. Стереотаксические аппараты и рентгеновская компьютерная томография.

1.2.2 Стереотаксические локализаторы (и программное обеспечение).

Выводы по главе 1.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Системы координат стереотаксической процедуры.

2.1.1. Системы координат головного мозга и стереотаксического атласа.

2.1.2 Системы координат в расчетной стереотаксической томографии.

2.1.3 Система координат ортогональных рентгеновских пленок.

2.1.4. Системы координат, моделируемые рентгеноконтрастными метками. 38 2.1.5 Системы координат, моделируемые степенями свободы стереотаксического аппарата.

2.2. Преобразование координатных систем.

2.2.1. Взаимные преобразования координатных систем.

2.2.2. Ортопроектирование координатных систем.

2.2.3. Фантомное моделирование.

2.3. Библиотека программных модулей аналитической геометрии в пространстве.

2.4. Элементы общей теории стереотаксического наведения.

2.4.1. Организация стереотаксического наведения.

2.4.2. Пространственные и временные ограничения.

2.4.3. Геометрическая структура наведения. Устранение пространственных и временных ограничений.

2.5. Способ наведения стереотаксического инструмента на целевые точки мозга с помощью нейрохирургического манипулятора ОРЕОЛ по данным расчетной рентгенографии.

2.5.1. Этапы стереотаксической процедуры с использованием манипулятора ОРЕОЛ.

2.6.Устройство для измерения векторных параметров рентгеновского локализатора манипулятора ОРЕОЛ.

2.7. Компьютерное моделирование.

2.8. Томографические испытания.

Выводы по главе 2.

3. КОНСТРУКЦИЯ КТ-ЛОКАЛИЗАТОРА.

3.1. Обоснование конструкции КТ-локализатора.

3.2. Варианты конструкции.

3.2.1. Локализатор ИМЧРАН.

3.2.2. Локализатор ПНК.

3.2.2.1. Исследование томографической картины поглощения рентгеновского излучения для заготовок из различных видов проволоки.

3.2.3. Локализаторы ПНК Ml и ПНК М2.

3.2.3.1. Технология сборки локализатора.

Выводы по главе 3.

4. ГЕОМЕТРО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИХ КООРДИНАТ.

4.1. Реконструкция локализационного среза.

4.1.1. Определение пространственных координат следов диагоналей на допустимых сечениях КТ-локализатора.

4.1.2. Алгоритм реконструкции томографического среза.

4.2. Реконструкция целевой точки.

4.3. Определение стереотаксических координат целевой точки.

4.4. Программа стереотаксических расчетов.

Выводы по главе 4.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ЛОКАЛИЗАТОРОВ ПНК.

5.1. Компьютерное моделирование.

5.1.1. Исследование влияния погрешностей измерений входных расстояний на сходимость алгоритма поиска локализационного среза.

5.2. Контрольные величины программы стереотаксических расчетов.

5.3. Фантомные томографические испытания.

Выводы по главе 5.

6. КЛИНИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ МЕТОДА.

6.1. Расчетная стереотаксическая рентгеновская компьютерная томография

РСКТ).

6.1.1 Расчетное томографическое исследование с КТ-локализатором ПНК. 106 6.1.2. Стереотаксическиерасчеты. Руководство пользователя.

6.1.2.1.Инструкция по заполнению бланка данных.

6.1.2.2.Инструкция по работе с программой.

6.2. Стереотаксические операции на манипуляторе ОРЕОЛ.

Выводы по главе 6.

Актуальность темы. Стереотаксис - наукоемкая медицинская технология, обеспечивающая малотравматичные прицельные доступы к глубоким образованиям мозга человека с целью диагностики, изучения и лечения сложных заболеваний и поражений центральной нервной системы. Стереонейрохирургия играет все более значимую роль в общей структуре здравоохранения развитых стран. В мире насчитываются сотни лечебных учреждений, использующих стереотаксис. В ведущих нейрохирургических центрах стереотаксические вмешательства составляют около 20% от общего числа проведенных операций [119].

Мировая нейрохирургия имеет опыт проведения десятков тысяч стереотакси-ческих операций по поводу медикаментозно некурабельных форм паркинсонизма, болезни Паркинсона и других двигательных нарушений [55; 82]. Количество потенциальных кандидатов на хирургическое вмешательство при височной эпилепсии оценивается в 0.3% от общей популяции [80]. В среднем, у 60% пациентов в результате операции наблюдается полная редукция припадков [22; 78; 79; 115], при этом золотым стандартом в диагностике первичных эпилептогенных зон считается регистрация биоэлектрической активности с глубинных стереотаксически имплантированных электродов [70; 91]. Несмотря на достаточно высокую эффективность современной психофармакотерапии, до 30% психически больных остаются резистентными к проводимому лечению [25; 42], а эффективность лечения наркомании с длительностью ремиссии более 1 года составляет, по разным оценкам, от 5 до 12% [51; 52; 131]. В ряде случаев, при отсутствии результатов от применения известных на сегодняшний день методов консервативной терапии, прогрессирующем течении заболевания и ин-валидизации больного, в системе комплексного лечения используется нейрохирургическая стереотаксическая коррекция [20; 54; 56; 71; 75; 106; 116]. Стереотаксическая операция остается часто единственной надеждой для некоторых больных, страдающих неукротимыми болевыми синдромами [73; 127].

В геометрической прогрессии растет в мире число проведенных нефункциональных стереотаксических вмешательств. Так, например, в обзоре, посвященном состоянию стереотаксиса в странах Северной Америки и Европе [85], показано, что за 17 лет (промежуток времени между тремя конгрессами Всемирного и Европейского обществ по стереотаксической и функциональной нейрохирургии) число стереотаксических биопсий мозговых опухолей возросло более чем в 6 ООО раз, эвакуаций гематом более чем в 800 раз, аспираций кист и абсцессов - более чем в 400 раз.

В России в течение достаточно продолжительного времени отмечалось заметное отставание от передовых стран в области развития и практического применения клинического стереотаксиса. Стереотаксическая аппаратура серийно не выпускалась, а имеющиеся единичные образцы не могли в достаточной мере удовлетворить запросы и потребности нейрохирургии и неврологии. Приобретение зарубежной стереотак-сической аппаратуры для подавляющего большинства нейрохирургических клиник и отделений оказалось недоступным из-за чрезвычайно высокой стоимости.

Погружению стереотаксического инструмента в мозг обязательно предшествует проведение расчетного интраскопического исследования. В его задачу входит получение диагностических сведений об анатомических особенностях строения мозга пациента, включая распознавание мишеней, и получение информации, необходимой для последующих стереотаксических расчетов и наведения стереотаксического инструмента на найденные целевые точки.

Расчетная интраскопия (рентгенография, томография) «отвечая» за идентификацию и локализацию мишеней, играет особую (во многом определяющую) роль в процессе наведения, как с позиций его внутренней организации, так и в утилитарном смысле. Интраскопическое исследование в рамном ("frame") стереотаксисе проводится с основанием (базовым кольцом, рамой) аппарата, фиксированным на голове больного. Многочисленные требования и ограничения на этапе расчетной интраско-пии (ограничения стереотаксического центрирования) создают основные препятствия для реализации многоцелевого наведения.

С другой стороны, с появлением методов расчетной томографии (КТ, МРТ) доступность стереотаксических методов диагностики и лечения становится еще более проблематичной в связи с необходимостью использования сверхдорогостоящей томографической техники (стоимость одного аппарата - $2-f6 млн.). Программное обеспечение, поддерживающее наведение для наиболее распространенных стереотаксических аппаратов и систем, как правило, было жестко привязано к внутренней среде томографов только определенных производителей [104]. Нередко зарубежные фирмы, выпускающие стереотаксическую аппаратуру, настаивали на использовании особых, специализированных томографов, которые устанавливаются или в самой стереотак-сической операционной или в непосредственной близости от нее [98; 107; 109].

В создавшихся условиях, в начале 90-х годов прошлого столетия, стала естественной постановка вопроса о разработке доступных (ориентированных на массовое обслуживание населения) отечественных нейрохирургических стереотаксических систем многоцелевого наведения. Первая такая система «ПОАНИК» на основе серийного стереотаксического манипулятора «ОРЕОЛ» является совместной разработкой ИМЧ РАН и ЦНИИ «Электроприбор» (1991 - 2000 гг.) [10; 11]. Интраскопическая и программная компоненты системы (обеспечивающие возможность подготовки пациентов к стереотаксическим операциям на рентгеновских компьютерных томографах) базируются на результатах настоящего исследования.

Цель исследования - разработка стереотаксического локализатора с программным обеспечением для расчетной стереотаксической рентгеновской компьютерной томографии, адаптированного к возможностям диагностической томографической аппаратуры.

В процессе исследования решались следующие задачи:

1. Построение геометрической модели диагонального стереотаксического КТ-локализатора.

2. Разработка и отладка программного обеспечения для РСКТ.

3. Исследование погрешностей выбранной геометрической модели КТ-локализатора методом компьютерного моделирования.

4. Разработка и реализация вариантов конструкции стереотаксических КТ-локализагоров.

5. Исследование точностных свойств созданных образцов диагональных КТ-локализаторов. Томографические испытания локализаторов.

6. Отработка методики расчетной стереотаксической рентгеновской компьютерной томографии. Клиническая апробация разработанных методов расчетной интраскопии в стереотаксических операциях у больных с двигательными и психическими нарушениями, с геморрагическими инсультами.

Научная новизна.

• Предложен новый способ наведения стереотаксического инструмента на целевые точки мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии.

• Разработаны оригинальные геометрическая модель и конструкция диагонального КТ-локализатора. Впервые создан стереотаксическни КТ-локализатор, реализующий статистический принцип поиска томографического сечения, содержащего целевую точку.

• Впервые в «рамном» стереотаксисе создан метод расчетной томографии, обеспечивающий «безрамный» метод томографической подготовки пациентов к операциям.

• Обоснованы стереотаксические процедуры с КТ-наведением без ограничений стереотаксического центрирования.

• Создана оригинальная система геометрически связанных стереотаксических локализаторов для рентгенографии и рентгеновской компьютерной томографии.

Практическая значимость. Исследование ориентировано на решение сугубо практической задачи - создание нейрохирургических стереотаксических систем многоцелевого наведения. Первая такая система «ПОАНИК» на основе отечественного стереотаксического манипулятора «ОРЕОЛ» является совместной разработкой ИМЧ РАН и ЦНИИ «Электроприбор» (1991 - 2000 гг.) [10; 11]. В комплект системы входят локализаторы для проведения расчетной рентгенографии, расчетных КТ и МРТ. При подготовке пациентов к операциям на рентгеновских компьютерных томографах система ориентирована на метод РСКТ, представленный в настоящей работе. Программное обеспечение системы (в части КТ) базируется на программном обеспечении метода РСКТ.

Предложенный в работе метод расчетной томографии отличает высокая реализуемость. Предоперационное расчетное исследование максимально приближено к обычным диагностическим исследованиям, а его проведение не требует модификации стереотаксического манипулятора. Метод адаптирован к стандартной рентгеновской и томографической технике. Воспроизводимая атравматичная фиксация локализаторов позволяет разделять во времени расчетное томографическое исследование и саму операцию, проводить томографическую подготовку пациентов к операциям в диагностических центрах за пределами нейрохирургических клиник и, благодаря этому, проводить стереотаксические вмешательства в обычных нейрохирургических операционных на отделениях, не оснащенных томографическими установками.

В качестве особенностей, подчеркивающих практическую ценность разработанного метода расчетной томографии отметим, также, следующие: возможность нестрогих укладок головы пациента при проведении расчетного томографического исследования; широкий диапазон допустимых сечений при работе с разработанными моделями диагональных КТ-локализаторами (ПНК, ПНК Ml, ПНК М2); возможность проведения расчетов по одиночным томограммам, содержащим изображение целевой точки; наличие в операционных программах контрольных вычислений, сигнализирующих о грубых ошибках, допущенных в процессе расчетного томографического исследования и самих расчетов.

Внедрение результатов исследования.

Стереотаксические операции с подготовкой по методу РСКТ проводились в 7 нейрохирургических центрах России и ближнего зарубежья, в том числе в клинике ИМЧ РАН, клинике нейрохирургического отделения ВНИПНИ им. В.М. Бехтерева, на кафедре нейрохирургии ВМА им. С.М. Кирова, на нейрохирургическом отделении городской больницы №23 г. Санкт-Петербурга). В некоторых из них подготовлены и проведены десятки успешных стереотаксических операций у больных с паркинсонизмом, психическими нарушениями и опиатной наркоманией [41; 53; 57]. Накоплен опыт применения манипулятора «ОРЕОЛ» в задачах нефункциональной стереотаксии - эвакуации интрацеребральных гематом, биопсии и деструкции опухолей головного мозга [8; 21; 38; 40]. Работа получила поддержку Правительства Санкт-Петербурга по фантам М00-3,5К-216 и М03-3,5К-268 на конкурсах фантов 2000 и 2003 года для студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербурга в категории "Кандидатский проект" по направлению "Приборостроение".

Апробация материалов работы. Результаты проведенных исследований доложены и обсуждены на межвузовских научных конференциях «XXVII, XXX неделя науки СПбГТУ (Санкт-Петербург, 1998, 2001), XXX, XXXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГИТМО(ТУ) (Санкт-Петербург, 1999, 2000), V международном симпозиуме "Повреждения мозга" (Мини-мал ьно-инвазивные способы диагностики и лечения) (Санкт-Петербург, 1999), V Международной научно-практической конференции "Конверсия, Приборостроение, Meдицинская техника" (Владимир, 1999), VI международной конференции "Проблемы пространства, времени, движения" (Санкт-Петербург, 2000), Пятой, Восьмой ассамблеях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2000, 2003); 111, IV International conference "Instumentation in ecology and human safety" (Санкт-Петербург, 2002, 2004), I конференции молодых учёных университета СПбГУИТМО (Санкт-Петербург, 2004), Восьмой сессии международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (Санкт-Петербург, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ. Из них: глава в монографии - 1, статьи в журналах из перечня ВАК - 2.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической главы, трех глав с обоснованием и описанием разработанных методов, главы, посвященной клиническому применению предлагаемых методов, заключения, выводов, библиографического списка. Работа содержит 5 таблиц, иллюстрирована 69 рисунками. Список литературы включает 133 источника (59 работ отечественных авторов и 74 зарубежных). Текст диссертации изложен на 142 страницах. Основные положения, выносимые на защиту.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Впервые предложен метод определения стереотаксических координат мишеней головного мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии, основанный на статистическом принципе поиска сечения с изображением целевой точки.

2. Разработано программное обеспечение КТ-локализатора, позволяющее определять стереотаксические координаты внутримозговых мишеней по данным рентгеновской компьютерной томографии. Входными данными программы служат расстояния между следами диагоналей КТ-локализатора на расчетном срезе и расстояния от целевой точки до следов диагоналей.

3. С помощью компьютерного моделирования показана корректность статистического подхода поиска локализационных сечений. Для диагоналей локализатора, (выполненных из нихромовой проволоки 00.3мм.), найдено рабочее окно (шириной в диапазоне 500-600 HU с центром окна на уровне 50-100 HU), в котором при округлении измеренных расстояний между следами диагоналей на локализационной томограмме с погрешностью до 1 мм статистический алгоритм поиска сечения находит сечение практически неотличимое от исходного.

4. Разработана конструкция КТ-локализатора для серийного отечественного манипулятора ОРЕОЛ. Созданы действующие модели КТ-локализатора.

5. Фантомные испытания изготовленных моделей КТ-локализатора показали достаточную для задач стереотаксической нейрохирургии точность результата измерений координат целевых точек.

6. Обоснован способ наведения стереотаксического инструмента на целевые точки мозга по данным рентгеновской компьютерной томографии для стереотаксических аппаратов и систем, использующих в наведении зубную пластину.

7. Обоснован метод безрамной расчетной стереотаксической рентгеновской томографии (РСКТ) для стереотаксических аппаратов и систем, использующих в наведении зубную пластину.

8. Неинвазивное расчетное томографическое исследование по методу РСКТ максимально приближено к стандартному диагностическому исследованию головы пациента. Для проведения расчетной томографии не требуется модификация стереотаксического аппарата. Возможно разделение во времени расчетной интраскопии, стереотаксических расчетов и самой операции. Расчетное исследование можно проводить, практически, на любом рентгеновском компьютерном томографе.

9. КТ-локализатор ПНК вместе с программным обеспечением входит в комплект нейрохирургической стереотаксической системы ПОАНИК (на основе серийно выпускаемого стереотаксического манипулятора ОРЕОЛ). Система по своим возможностям превосходит зарубежные рамные аналоги.

10. В нейрохирургических центрах России и ближнего зарубежья на стереотаксиче-ском манипуляторе ОРЕОЛ проведено несколько десятков успешных стереотаксических операций с КТ-наведением по поводу эвакуации глубоко расположенных интрацеребральных гематом, а также у пациентов, страдающих паркинсонизмом и опиатной наркоманией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящий раздел посвящен обсуждению результатов, полученных в предыдущих главах работы. Мы сравним предложенные методы - расчетной интраскопии и определения стереотаксических координат целевых точек с известными по литературе и оценим, в какой мере эти методы соответствуют цели исследования.

Безрамная расчетная томография

Нами разработан метод расчетной стереотаксической томографии (РСКТ) с использованием оригинального КТ-локализатора (ПНК) и его программного обеспечения.

По данным литературы в «рамном» стереотаксисе расчетное интраскопическое исследование проводится с основанием (базовым кольцом, рамой) аппарата, фиксированным на голове больного. Методики подчиняются обязательным трудновыполнимым ограничениям стереотаксического центрирования, постулирующим (допускающее стереотаксические расчеты) взаимное положение рентгеновских источников, сагиттальной плоскости мозга оперируемого, плоскостей СК стереотаксического аппарата и плоскостей ортогональных рентгеновских пленок во время расчетной вен-трикулографии. При проведении расчетной томографии (для корректности расчетов), как правило, рама стереотаксического аппарата должна быть параллельна одной из координатных плоскостей внутренней ортогональной СК томографа, для расчетов используются только определенным образом ориентированные относительно основания (рамы) аппарата томографические сечения головы пациента. Благодаря этому устанавливаются пространственные соотношения между положением мишени в томографе и координатной системой аппарата (основания, рамы). После чего реализуется само наведение.

Метод РСКТ предлагает принципиально другой способ локализации мишеией, когда пространственное положение искомого ориентира или целевой точки определяется относительно внешних по отношению к черепу и мозгу меток рентгеновского локализатора, фиксированного на зубах пациента. При этом основание стереотаксического аппарата не участвует в расчетном интраскопическом исследовании.

Рассуждая о возможности проводить расчетное интраскопическое исследование без основания стереотаксического аппарата, фиксированного на голове пациента, мы, с позиций общей теории стереотаксического наведения [7], подчеркивали только значение такой возможности для устранения целого ряда пространственных и временных ограничений, не останавливаясь на реальных сложностях, стоящих за их соблюдением. Отсутствие основания стереотаксического аппарата во время проведения томографического исследования (исключение его из числа объектов расчетной томографии) означает, на практике, решение проблемы артефактов, создаваемых основанием, и проблемы материалов, из которых должны изготавливаться его отдельные детали. Иными словами проведение расчетной томографии не требует модификации стереотаксического аппарата (манипулятора). Кроме того, вместе с основанием стереотаксического аппарата, автоматически, из ограничений стереотаксического центрирования удаляются все пространственные ограничения, накладываемые на положение его систем координат. Не стоит задача соблюдения асептики во время расчетного интраскопического исследования. Основание аппарата может располагаться на голове пациента, исходя лишь из хирургических соображений, например, не перекрывая височные доступы к целевым структурам.

Реализуемость разработанного метода расчетной интраскопии

Как следствие вышесказанного, безрамную расчетную интраскопию отличает повышенная реализуемость. Прежде всего, еще раз подчеркнем, что само исследование, в отличие от ранее применявшихся расчетных ПЭГ или вентрикулографии, не-инвазивно. Как и планировалось, метод РСКТ адаптирован к диагностической томографической аппаратуре.

На проблему адаптации методов расчетной томографии к серийной (диагностической) аппаратуре можно посмотреть с различных позиций. Существует глобальное направление в компьютерной томографии, связанное с унификацией изображений и проблемой их передачи. При его реализации на выходе томографов различных моделей информация кодируется одним и тем же способом - в едином общепринятом формате (DICOM). Тогда изображения, полученные на одних томографических установках, могут восприниматься и обрабатываться на других. Программы, обрабатывающие изображения (включая программы стереотаксических расчетов) ориентируются на известный согласованный формат (пишутся под него). В этих условиях, на этапе подготовки к стереотаксической операции может использоваться любой томограф, поддерживающий соглашение о едином формате изображений.

Другой путь, по которому мы были вынуждены пойти, для того, чтобы не зависеть ни от модели доступного томографа, ни от нюансов его программной среды (а, в отдельных случаях, и от его укомплектованности средствами сохранения и передачи данных) - опираться в расчетах только на ту информацию о целевых точках и внутримозговых ориентирах, которую можно гарантированно получить по их изображениям на всех томографах. Так, например, для рентгеновских компьютерных томографов обязательной в программном обеспечении является функция измерения расстояния между двумя точками на томограмме. При обработке томограммы с изображением мишени входными данными для программы стереотаксических расчетов в РСКТ являются параметры диагонального КТ-локализатора, расстояния между следами диагоналей и расстояния между целевой точкой и следами диагоналей на томограмме.

Необходимо отметить, что выбранный нами подход к адаптации методов расчетной интраскопии к стандартной (диагностической) аппаратуре позволяет практически полностью охватить имеющийся парк томографов в плане его пригодности для подготовки стереотаксических операций. Однако, при этом, мы теряем, многие известные (и привлекательные) возможности, связанные с компьютерной обработкой изображений, в частности, возможность компьютерного моделирования операционных траекторий стереотаксического инструмента.

Метод РСКТ в своей расчетной составляющей содержит блок контрольных вычислений, который, по нашему мнению, является обязательной компонентой любой системы стереотаксических расчетов. Назначение блока - защита от возможных грубых ошибок. Эти ошибки могут быть самой различной природы. Например, ошибки, связанные с неверным съемом данных или с их неверным переносом с одного носителя информации на другой; ошибки, порождаемые ложной идентификацией и соответственно локализацией внутримозговых ориентиров или ошибки, возникающие в результате непроизвольных движений головы пациента во время расчетного исследования.

При работе с диагональным КТ-локализатором (ПНК) для каждой целевой точки вычисляются три контрольные величины - три невязки метода - угловая, линейная и невязка на целевую точку. Угловая невязка, контролирует наличие грубой ошибки в измеренных координатах и вычисленным по ним расстояниям. Линейная невязка (р2) является основной характеристикой точности реконструкции по РСКТ плоскости рас

15 четного среза р2 - -dt (см. раздел 5.2.) Это мера правильности реконструкции 1 среза с целевой точкой по отношению к КТ-локализатору; она контролирует правильность съема координат следов диагоналей локализатора (или расстояний между следами диагоналей). При наличии грубой ошибки вычисляемое сечение с целевой точкой как бы не вписывается в локализатор. Невязка на целевую точку, соответствуя своему названию, контролирует правильность определения координат мишени на целевой томограмме.

Диагональные КТ-локализаторы. Точность определения стереотаксических координат

По сравнению с известными и описанными нами в обзоре литературы диагональными КТ-локализаторами [62; 70; 72; 86; 92] диагональный локализатор ПНК для РСКТ выполняет ту же основную функцию, позволяя работать с произвольно ориентированными томографическими сечениями головы пациента. Однако V-конфигурации, образованные диагоналями локализатора, используются только для получения их следов на томограммах. При поиске томографического сечения, содержащего целевую точку, в программно-математическом обеспечении локализатора используется статистический принцип. Из всего набора допустимых сечений локализатора находится сечение наиболее близкое по расстояниям между следами диагоналей. Вместо «толстых» стержней используются «тонкие» диагонали, что позволяет исключить работу во внутренней среде томографа. Если в упомянутых КТ-локализаторах математические преобразования переводят координаты мишеней из СК томограммы в СК базового кольца (или рамы) аппарата, которое(ая) фиксировано на голове больного, то локализация мишеней с помощью локализатора ПНК происходит в СК (геометрически связанного с ним) рентгеновского локализатора.

Заметим, что съемная воспроизводимая фиксация стереотаксических локализаторов, базирующаяся на оттиске зубов пациента, используется, также, в одной из самых распространенных, в настоящее, время стереотаксических систем - CRW [72]. Съемный локализатор (GTC), разработанный S.Gill, D.Thomas и B.Cosman [97], представляет собой раму, которая однозначно ставится на базовое кольцо стереотаксического аппарата. Локализатор не содержит собственной СК. Локализатор фиксируется относительно черепа с помощью лотка с оттиском зубов, и специального подголовника. На локализатор могут поочередно устанавливаться рентгеновский локализатор, КТ, МРТ или ПЭТ-локализаторы системы CRW. Идейно, решение, предложенное S.Gill, D.Thomas [128], и зубную пластину А. Д. Аничкова [3] объединяет только использование лотка с оттиском зубов пациента в целях атравматичой и воспроизводимой съемной фиксации. Принципиальным отличием зубной пластины ОРЕОЛА является ее независимость от основания манипулятора и использование механического ориентирующего устройства, «связывающего» основание и пластину, во время операции.

Попытаемся сравнить точностные характеристики локализаторов ПНК с его аналогами. Точность локализации внутримозговых мишеней по данным рентгеновской компьютерной томографии в рамном стереотаксисе была детально проанализирована P. Grunert и J. Maurer [88]. В работе рассмотрены известные к тому времени способы взаимной привязки СК томографа и СК стереотаксической рамы и математические алгоритмы соответствующих преобразований. Для стереотаксических систем, использующих диагональные КТ-локализаторы, авторы в качестве критических факторов, влияющих на точность привязки, выделили механическую составляющую, определявшую колинеарность координатных систем, и точность алгоритма вычисления центра следа диагонали (стержня) локализатора на локализационной томограмме. К сожалению, в работе не приводятся реальные оценки точности наведения для различных локализаторов.

В фантомных испытаниях, проведенным R.Brown [64] среднее отклонение конца стереотаксического инструмента от центра мишени - полого шарика, заполненного контрастной жидкостью, составляло 1.3 мм.

Для локализаторов ПНК точность локализации внутримозговой мишени зависит прежде всего от погрешности пространственной реконструкции локализационно-го среза. Последняя определяется степенью соответствия реальных размеров и формы локализатора его геометрической модели. Причем о величине этого соответствия можно судить по линейной невязке, которая при моделировании не превышала 6 мм.

Следует отметить, что диапазон допустимых изменений невязок или контрольных расстояний одновременно является и характеристикой точности разработанного методов лучевой диагностики. В частности, для последних моделей диагонального КТ-локализатора (ПНК Ml и ПНК М2) среднее значение линейной невязки, полученное по результатам фантомных томографических испытаний равнялось 12.4 мм. В пересчете на одно расстояние дает величину, близкую к 0.8 мм, что сравнимо с инструментальной погрешностью компьютерного томографа.

Еще раз отметим, что точностные свойства КТ-локализаторов ПНК однозначно отвечают требованиям к точности наведения, достаточной для проведения стереотаксической биопсии или стереотаксической эвакуации интрацеребральных гематом.

Что же касается функциональных мишеней необходимо иметь в виду следующее. Для подавляющего большинства стереотаксических структур-мишеней расчетная томография решает проблему индивидуальной вариабельности их пространственного расположения, однако, сохраняется проблема индивидуальной вариабельности их функциональной организации. В условиях имеющейся неопределенности в выборе целевых точек, связанной с физиологической вариабельностью подкорковых структур многие авторы настаивают на интра- или постоперационной функциональной диагностике через имплантированные электроды. Электрофизиологическая функциональная диагностика позволяет уточнить положение контактной поверхности электрода в глубине мозга, определить безопасные параметры деструкции, прогнозировать результат операции, а также, избежать возможных осложнений, связанных с повреждением соседних внутримозговых структур. [55; 93; 100; 123]. Так, например, М. Lanotte с со-авт. свидетельствуют о необходимости в 25% случаев использования второй, а в 10,7% случаев и третьей траектории введения электродов для получения оптимального эффекта операции при навигации на субталамическое ядро. Несмотря на то, что анатомические отклонения навигации на основе синтезированного КТ-ЯМР-изображения составляли не более 1 мм, результаты микроэлектродной регистрации могли потребовать коррекции положения.

Организация наведения

Метод определения стереотаксических координат внутримозговых мишеней с помощью разработанного диагонального КТ-локализатора ПНК позволяет проводить стереотаксические операции с подготовкой пациентов на рентгеновских компьютерных томографах. Как уже отмечалось в главе 6, по сути, можно говорить о едином способе наведения стереотаксического инструмента на целевые точки для всего класса стереотаксических аппаратов, использующих в наведении зубную пластину. Фиксированные на голове пациента точечные маркеры являются атрибутом современных безрамных (навигационных) систем. Можно утверждать, что стереотаксические манипуляторы и системы, созданных на основе вычислительной рентгенограмметрии [44], занимают промежуточное положение между рамными (frame) и безрамными (frameless) системами. Основание стереотаксических манипуляторов аппаратов, не содержит моделей координатных систем и не участвует в процессе расчетного томографического КТ-исследования.

Обсуждаемый способ наведения подразумевает проведение томографии и расчетов с КТ-локализатором и его программным обеспечением. Непосредственное наведение стереотаксического инструмента на целевую точку во время операции реализуется с помощью фантомного моделирования способу, описанному в разделе 2.5. [3; 129] с особенностями, присущими стереотаксическому аппарату, применяемому на операции.

Одна из принципиальных особенностей в организации наведения - полная ав-тономизация интраскопического исследования и стереотаксических расчетов, что является прямым следствием безрамной интраскопии. Благодаря этому, этапы проведения интраскопии мозговых структур, расчетов и наведения на структуры-мишени могут производиться без влияния фактора времени с осуществлением необходимых коррекций.

Среди действующих аппаратов и систем, использующих предложенный в работе способ наведения, наибольшее распространение получила нейрохирургическая стереотаксическая система ПОАНИК на основе серийно выпускаемого стереотаксического манипулятора OPEOJl-совместная разработка ИМЧ РАН и ЦНИИ «Электроприбор» (1991 - 2000 гг.). КТ-локализатор ПНК вместе с программным обеспечением входит в комплект системы [10]. Система используется в 16-ти нейрохирургических центрах России и ближнего зарубежья. В некоторых из них с помощью манипулятора ОРЕОЛ проведено уже несколько сотен успешных стереотаксических операций у больных с многоочаговой эпилепсией, паркинсонизмом, психическим нарушениями и опиатной наркоманией. Справедливости ради, следует отметить, что при подготовке большей части проведенных операций использовалась (как более информативная) расчетная магнитно-резонансная томография, а метод РСКТ использовался в качестве альтернативного.

В России стереотаксическиие аппараты, сопоставимые по своим возможностям с возможностями манипулятора ОРЕОЛ серийно не выпускаются. По сравнению с зарубежными аналогами гибкая внутренняя организация обеспечивает системе целый ряд преимуществ:

• по возможности проведения сложных операций: минимальные затраты времени при множественном наведении, возможность быстрого изменения траектории уже наведенного инструмента, по проведению интраскопического расчетного исследования: исследования проводят до операции на одном или нескольких томографах или рентгеновских аппаратах, основание манипулятора ("корона") не участвует в интраскопическом исследовании, исследования проводятся на обычной диагностической аппаратуре, причем расчетное исследование практически не отличается от диагностического, локализаторы фиксируются атравматически, по программному обеспечению: возможность контролировать правильность выходных данных, возможность проведения стереотаксических расчетов до операции, по обеспечению психохирургических вмешательств: возможность реализовать височные доступы к медиобазальным структурам височных долей, обязательное активное участие пациента в стереотаксической процедуре, возможность выбора траекторий погружения электродного пучка, проходящего через все этажи передних отделов внутренней капсулы, по обеспечению асептики: практически полная стерилизация в стерилизационных коробках, входящих в состав манипулятора, основание манипулятора ("корона") располагается выше зоны выдыхаемого пациентом воздуха и не участвует в интраскопическом исследовании, ориентированности на массовое обслуживание населения: легко вписывается в работу любого нейрохирургического отделения, не требует специализированных операционных, стоимость манипулятора в несколько раз ниже известных аналогов.

1. А.с. № 1055504 СССР. МКИ А61В 6/00. Устройство для создания физической модели внутримозгового пространства // НИИ экспериментальной медицины АМН СССР; Авт. изобрет. Аничков А.Д.от 22.07.1983.

2. А.с. № 957888 СССР. МКИ А61В 6/00. Стереотаксический аппарат // НИИ экспериментальной медицины АМН СССР; Авт. изобрет. Аничков А.Д., -Опубл. 15.09. 1982.Бюл. 34.

3. А.с. № 745505 СССР, МКИ А61В 6/00. Способ наведения стереотаксического инструмента на целевую точку // НИИ экспериментальной медицины АМН (СССР) Авт. изобрет. Аничков А. Д., Полонский Ю.З., Усов В.В. Опубл. 07.07.1980, Бюл. 25

4. А.с. № 745515 СССР. МКИ А61В 6/00. Стереотаксический аппарат // НИИ экспериментальной медицины АМН СССР; Авт. изобрет. Аничков А.Д.,-Опубл.-07.07.1980. Бюл. 25.

5. Абраков J1.B. Основы стереотаксической нейрохирургии Л.: Наука, 1975. -231 с

6. Абраков J1.B. Стереотаксический метод в хирургии головного мозга. Дисс. д-ра мед. наук. JL, 1967. - 272 с.

7. Аничков А. Д. Множественное стереотаксическое наведение для исследования мозга. Дисс. д-ра мед. наук. J1., 1986. -242 с.

8. Аничков А.Д., Парфенов В.Е., Низковолос В.Б., Холявин А.И., Мартынов Б.В. Комбинированное лечение глиальных опухолей головного мозга с использованием стереотаксической техники // Поленовские чтения: Мат. конф. СПб., 2005. -С. 225-226.

9. Аничков А. Д., Полонский Ю.З., Камбарова Д.К. Стереотаксическое наведение. Теория и опыт клинического применения ЭВМ-методики. J1.: Наука, 1985. - 161 с.

10. Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Низковолос В.Б. Стереотаксические системы СПб.: Наука, 2006. - 243 с.

11. Аничков А.Д., Никитин М.А., Полонский Ю.З., Попов А.Б., Низковолос В.Б., Обляпин А.В., Шкурина Н.Г. Новая универсальная стереотаксическая система

12. Актуальные вопросы стереонейрохирургии эпилепсии / Под ред. В.П. Берс-нева. СПб.: РХНИ, 1993. - С. 177-187.

13. Беляев В. В., Иванников Ю. Г., Усов В. В. Математическая процедура преобразования координат при стереотаксических операциях на человеке // Проблемы клинической и экспериментальной физиологии головного мозга. Д., 1967. - С. 25-30.

14. Беляев В. В., Иванников Ю. Г., Усов В. В. Метод расчета координат в произвольной системе координат на электронной вычислительной машине // Вопр. нейрохир., 1965.-№4. С. 58-61.

15. Беляев В.В. К технике долгосрочных интрацеребральных электродов. //Глубокие структуры головного мозга в норме и патологии. М., JL: Наука, 1966. -С.16

16. Бехтерева Н. П. Нейрофизиологические аспекты психической деятельности человека. 2-е изд. - Д.: Наука, 1974. - 151 с.

17. Бехтерева Н. П., Камбарова Д. К., Поздеев В. К. Устойчивое патологическое состояние при болезнях мозга JL: Наука, 1978. - 240 с.

18. Бехтерева Н.П., Камбарова Д.К., Смирнов В.М., Черниговская Н.В., Шанду-рина А.Н. Пути и принципы использования резервных возможностей мозга в лечении заболеваний //Современные тенденции в нейрофизиологии. Д., 1977. -С. 27-51.

19. Бехтерева Н.П. Здоровый и больной мозг человека. 2-е изд. Д.: Наука, 1988. -262 с.

20. Бойко В.Е., Хлебоказов Ф.П., Кряжев Ю.А., Масальский Г.В., Анищенко А.И., Шахрай Т.В. // Клинический стереотаксис. Опыт и перспективы применения отечественного нейрохирургического манипулятора «ОРЕОЛ» СПб., 2001. -С. 13-14.

21. Гайдар Б.В., Щербук Ю.А., Шамрей В.К. и др. Проблемы хирургической коррекции малокурабельных психических расстройств //Вестник Российской Военно-медицинской академии. СПб., 2001.- № 2 (6). - С. 3-7.

22. Земская А.Г., Рябуха И.П., Гармашов Ю.А. Отдаленные результаты хирургического лечения эпилепсии // Функциональная нейрохирургия JL, 1987. - С. 24-29

23. Зернов Д. Н. Энцефалометр: Прибор для определения положения частей мозга у живого человека // Труды физико-медицинского общества при Московском университете. М., 1989 - Т. 2.-. С. 70-80.

24. Иванников Ю. Г. Использование вспомогательной системы координат при стереотаксических операциях на человеке // Глубокие структуры головного мозга человека в норме и патологии М., Д., 1966. - С. 79-81.

25. Иванов М.В., Акименко М.А. Опыт изучения нейроморфологического субстрата аффективных расстройств в связи с проблемой терапевтической резистентности // Психиатрия и психофармакотерапия М., 2003. -Т. 5, № 2. - С. 56-73.

26. Иванников Ю. Г. Использование ЭВМ при стереотаксических операциях на головном мозге-J1., 1969. 150 с.

27. Кандель Э. И. Паркинсонизм и его хирургическое лечение М.: Медицина, 1965. -266 с.

28. Кандель Э.И. Функциональная и стереотаксическая нейрохирургия М., 1981. -367 с.

29. Козаченко А. В. Стереотаксическое наведение с использованием диагонального стереотаксического КТ-локализатора ИМЧ РАН. //Пятая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов. Тезисы докладов. -СПб., 2000. -С. 54-55.

30. Козаченко А.В., Марусина М.Я., Полонский Ю.З Преобразования координат целевых точек при стереотаксическом наведении //Известия ВУЗов. Приборостроение, 2007.-Т.50,- №10. -С. 35-40.

31. Козаченко А. В., Соловьева М. Н., Гвоздев С. С., Ключникова Л. В. Методика контроля геометрических параметров диагонального локализатора. //в кн. XXX юбилейная неделя науки СПбГТУ 26 ноября - 1 декабря 2001 года. Часть

32. VIII. Материалы межвузовской научной конференции (радиофизический факультет) СПб., 2002. - С. 89-91.

33. Матковский В. С., Иова А. С., Тимиргаз В. В. Опыт хирургического лечения эпилепсии в течение 25 лет. // Журнал Вопросы нейрохирургии имени Н. Н. Бурденко: научно-практический журнал, 2007. N 1. - С. 27-35.

34. Медведев С.В., Аничков А.Д., Поляков Ю.И. Физиологические механизмы эффективности стереотаксической билатеральной цингулотомии в лечении устойчивой психической зависимости при наркомании // Физиология человека., 2003. Т. 29. - № 4. - С. 117-123.

35. Мосолов С.Н. Резистентность к психофармакотерапии и методы ее преодоления // Психиатрия и психофармакотерапия, 2002.-Т. 4.-№ 4. - С. 132-136

36. Погорелов А.В. Аналитическая геометрия 3-е издание. - М.: Наука, 1968. -208 с

37. Полонский Ю.З. Вычислительная рентгенограмметрия // Физиол. человека., 1981.-Т. 7.-№4. - С. 755-757

38. Полонский Ю.З., Козаченко А.В. Расчетная стереотаксическая рентгеновская томография // Стереотаксические системы. /Аничков А.Д., Полонский Ю.З., Низковолос В.Б. СПб.: Наука, 2006. - 243 с.

39. Полонский Ю. 3, Холявин А. И. Низковолос В. Б., Козаченко А. В. Расчетная томография при стереотаксической билатеральной цингулотомии. //в кн. III съезд нейрохирургов России. 4-8 июня 2002 года. Материалы съезда. - СПб., 2002. -С.665.

40. Пятницкая И. Н. Наркомании: Руководство для врачей М.: Медицина, 1994. - 544 с.

41. Сердюкова Н.Б. Наркотики и наркомания Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. -256 с

42. Холявин А.И. Функциональные стереотаксические операции с наведением при помощи современных методов интроскопии (рентгеновской компьютерной и магнитно-резонансной томографии): Дис. канд. мед. наук. СПб, 2001. -132 с.

43. Цимбалюк В.И, Верхоглядова Т.П., Слынько Е.И. Нейрохирургическое лечение психических заболеваний Киев, 1997. - 293 с

44. Шабалов В.А. Хирургическое лечение экстрапирамидных расстройств // Экстрапирамидные расстройства /Под ред. В.Н. Штока и др. М, 2002. - С. 552566

45. Шустин В.А., Бовин Р.Я., Корзенев А.В. Хирургическая коррекция некоторых психопатологических расстройств СПб.: Изд. СПБ ПНИИ им. В.М. Бехтерев, 1997. - 123 с

46. Andrew J., Watkins Е. A stereotactic atlas of the human thalamus adjacent structures Baltimore: Williams & Wilkins, 1969.

47. Apuzzo M.L.J., Fredericks C.A. The Brown-Roberts-Wells system // Modern stereotactic neurosurgery / L.D. Lansford (ed). Boston, 1988. - P. 63-77.

48. Austin G., Lea A. A plastic ball-and socket type of stereotactic director // J. Neuro-surg.-NY, 1958.-V. 15.-№3. -P. 264-268.

49. Bergstrem M., Greitz T. Stereotaxic computed tomography // Am. J. Roentgenol. -Stereotaxic computed tomography // Am. J. Roentgenol. NY, 1976. - V. 127. - P. 167-170.

50. Birg W., Mundinger F. Direct target point determination for stereotactic brain operations from CT data and the calculation of setting parameters for polar-coordinate stereotactic devices. //Appl. Neurophysiol., 1982.-V. 45. -P.387-395.

51. Bradford F. A simple instrument for use in stereotactic surgery. // J. Neurosurg., -1962-V.19.-№2. -P.266-267.

52. Brown R.A. A computerized tomography computer graphics approach to stereotactic localization. //J. Neurosurg.,- 1979a.-V. 50.-. -P. 715-721.

53. Brown R.A. A stereotactic head frame for use with CT body scanner. // Investigative Radiology, 1979b. - V. 14. - P. 300-304.

54. Brown R.A. Roberts T. S. Osborn A. G. Stereotaxic frame and computer software for CT-directed neurosurgical localization. // Investigative Radiology, 1980. -V.15. -P. 308-312.

55. Clarke R., Horsley V. On a method of investigating the deep ganglia and tracts of central nervous system. // Brit. Med. J., 1906. - V. 2. - P. 1799-1800.

56. Colombo F., Angrilli F., Zanardo A., Pinna V., Benedetti A. A new method for utilizing CT data in stereotactic surgery. // Acta neurochir.-, 1981. V. 57. - P. 195203

57. Cooper I.S., Bravo G. Chemopallidectomy and chemothalamectomy. // J. Neurosurg., 1958.-V.3. -P.244-250.

58. Cooper J. Parkinsonism. Its medical and surgical therapy. Springfield, 1961. -317 p.

59. Cooper R., Winter A.L., Crow H.J., Walter W.G. Comparison of subcortical, cortical and scalp activity using chronically indwelling electrodes in man. // Electroen-ceph. Clin. Neurophysiol., 1965.-V. 18. -P. 217-228.

60. Cosgrove G. R., Ballantine H. T. Cingulotomy in psychosurgery. // Textbook of stereotactic and functional neurosurgery / P.L. Gildenberg, R.R Tasker (eds). New York: McGraw-Hill, 1998. -P. 1965-1972.

61. Cosman B.J. Development and technical features of the Cosman-Roberts-Wells (CRW) stereotactic system. //Handbook of stereotaxy using the CRW apparatus. / M. F. Pell, D. G. T. Thomas (eds). Baltimore: Williams & Wilkins, 1994. - P.13-63.

62. Cupers R.C., Gybels J.M. Evaluation of results of pain surgery. // Textbook of stereotactic and functional neurosurgery -/P.L Gildenberg., R.R. Tasker (eds). New York: McGraw-Hill, 1998. -P. 1311-1319

63. Dai J., Zhu Y., Hu Y. An algorithm for stereotactic localization by computed tomography or magnetic resonance imaging. //Phys. Med. Biol., 2001. V. 46. -N1-N7.

64. Dougherty D.D., Cosgrove G.R., Jenike M.A., Rauch S.L. Prospective long-term follow-up of 44 patients who received cingulotomy for treatment-refractory obsessive-compulsive disorder. // Am. J. Psychiatry, 2002.-V. 159. № 2. - P. 269-275.

65. Dujovny M., Slavin K.V., Ramires V. The Z-D (Zamorano Dujovny) system for 2D/3D craniotomy. // Textbook of stereotactic and functional neurosurgery. / P.L Gildenberg., R.R. Tasker (eds). - New York: McGraw-Hill, 1998. - P. 465^170.

66. Ehni G. Neurosurgical instrument quick and stereo locator // J. Neurosurg., 1962. - V.19.-№4. -P. 353-356.

67. Engel J. Jr. (ed). Surgical treatment of the epilepsies.-2d ed. New York: Raven Press, 1993. -725 p.

68. Engel J. Surgery for seizures. // New Engl. J. Med. -, 1996.- V. 334. P. 647 -662.

69. Engel J., Ojemann G. The next step // Surgical treatment of the epilepsies (2d ed.) / J. Engel Jr. (ed). New York: Raven Press, 1993. - P. 319-329.

70. Fairman D. Roentgenologic principles of a new stereotaxic apparatus. // Am. J. Roentgenol. Dad. Ther. Med, 1959.-V. 81.-N 6. -P. 1001-1005.

71. Gabriel E, Nashold B. Evolution of Neuroablative Surgery for Involuntary Movement Disorders: An Historical Review. // Neurosurgery, 1998. V. 42. - P. 575591

72. Gildenberg P.L. Whatever happened to stereotactic surgery? // Neurosurg, 1987. -V.20. -P.983-987.

73. Gildenberg P.L, Kaufman H.H. Direct calculation of stereotactic coordinates from CT scans. // Appl. Neurophisiol, 1982. V. 45. - P. 347-351.

74. Goerss S.J. The Compass system // Textbook of stereotactic and functional neurosurgery / P.L Gildenberg, R.R. Tasker (eds). New-York: McGraw- Hill, 1998. -P. 151-162

75. Gouda K.I, Freidberg S.R, Baker R.A, Larsen C.R, Silverman M.L. Gouda frame redesigned specifically for computed tomographic compatibility. // Appl. Neuro-phys, 1986.-V.49. -P. 192-200.

76. Grunert P, Maurer J. Target point calculation in computerized tomography. Comparison of different stereotactic methods. // Neurosurg. Rev, 1995. V. 18. - № 1. -P. 15-24.

77. Guiot G. The treatment of parkinsonism syndrome by destruction of pallidum interna // Neurochirurgie, 1958.- № 1. - P. 94-98.

78. Huk W, Baer U. A new targeting device for stereotactic procedures within the CT scanner. //Neuroradiology, 1980-V. 19. -P.13-17.

79. Ishibashi H, Morioka T, Shigeto H, Nishio. S, Yamamoto T, Fukui M. Three-dimensional localization of subclinical ictal activity by magnetoencephalography: correlation with invasive monitoring. // Surg. Neurol, 1999. V. 50. - P. 157-63

80. Jankovic J. Surgery for Parkinson disease and other movement disorders (benefits and limitations of ablation, stimulation, restoration, and radiation) // Arch. Neurol., 2001.-V. 58. -№ 12. -P. 1970-1972.

81. Kelly P.J., Kail B.A., Goers S., Earnest F. Present and future developments of stereotactic technology. // Appl. Neurophysiol., 1985-V. 48. -P. 1-6.

82. Kelly P.J., Goerss S., Kail B.A. Modification of Todd-Wells system for imaging data acquisition. // Modern stereotactic neurosurgery /Lunsford E.D. (ed). Boston: MartinusNijhoffPublishing, 1988. -P. 79-98.

83. Kirn R., Alterman R., Kelly P. et al. Efficacy of bilateral pallidotomy // Neurosurg. Focus, 1997.-V. 2. -№3.

84. Kitchen N.D., Thomas D.G.T. Aspects of functional stereotaxy // Handbook of ste-reo-taxy using the CRW apparatus. / M.F. Pell, D. G. T. Thomas (eds). Baltimore: Williams and Wilkins, 1994. -P.149-163.

85. Kunc Z., VladykaV., Bret J. Stereotacticke operace u extrapyramidovych dyskinez. // Ces. Neurol., 1960.-R. 23. № 6. S. 365-378.

86. Laitinen L. A new stereoencephalotome. //Neurochirurgie, 1971- Bd. 32.-N 1-2. S. 63-67

87. Lanotte M.M., Rizzone M., Bergamasco B. et al. Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus: anatomical, neuro-physiological, and outcome correlations with the effects of stimulation // J. Neurol. Neurosurg.Psychiatry., 2002. V. 72. - P. 53-58.

88. Leksell L. A stereotaxic apparatus for intracerebral surgery. // Acta chir. Scand., 1949.-V. 99, №3. P. 229-233

89. Leksell L. Stereotactic and radiosurgery: an operative system. Springfield IL: Thomas, 1971. -234 p.

90. Leksell L., Jernberg B. Stereotaxis and tomography: A technical note //Acta Neu-rochir. (Wien), 1980. - V. 52. - P. 1-7.

91. Lunsford L.D., Leksell D. The Leksell system // Modern stereotactic neurosurgery / Lunsford E.D. (ed). Boston: Martinus Nijhoff Publishing, 1988. - P.27-46.

92. Mark V., Sweet W., McPherson P. Stereotactic surgery: a note on instrumentation -// J. Neurol. Neurosurg. Psych., 1962. V. 1. - P. 86-89.

93. Meyerson B.A. Neusurgical treatment of mental disorders: introductions and indications // Textbook of stereotactic and Functional Neurosurgery / P.L. Gildenberg, R.R. Tasker(eds).-New York: McGraw-Hill, 1998. -P. 1955-1963

94. Mundinger F, Birg V. The imaging-compatible Riechert-Mundinger system. // Modern stereotactic neurosurgery/ L.D. Lansford (ed) Boston, 1988. - P.13-25

95. Munger P, Peters T.M. Comparison between point-matching and surface-matching registration procedures for MR image-guided neurosurgery. // Proceedings of the society of magnetic resonance in medicine, 1994. P.484.

96. Patil A.A. Computed tomography (CT) orientated rotary stereotactic system: A technical note-//ActaNeurochir. (Wien), 1983.-V. 68. -P. 19-26.

97. Rammamurthi B. Stereotactic operation in behaviour disorders. Amygdalotomy and hypothalamotomy-//Acta Neurochir, 1988.-S.44. -P. 152-157.

98. Riechert T. Die Entwicklimg und Bedeutung der gezielten Hirnoperationen. -//Med. Klin, 1951. -S. 609-611

99. Riechert T, Mundinger F. Stereotaktishe Gerate. // Einfiihrung in die stereotak-tischen operationen. /Stuttgart, 1959.-Bd. 1. -S. 436^71

100. Roberts T.S. The BRW/ CRW stereotactic apparatus // Textbook of stereotactic and functional neurosurgery / P.L. Gildenberg, R.R. Tasker (eds). New-York: McGraw-Hill, 1998. -P. 65-71.

101. Rosenow F, Ltiders H. Presurgical evaluation of epilepsy-//Brain, 2001.-V. 124.-№9. -P. 1683-1700

102. Sachdev P, Trollor J, Walker A. Bilateral orbitomedial leucotomy for obsessive-compulsive disorder: a single-case study using positron emission tomography // Australian and New Zealand J. of Psychiatry, 2001.-V. 35. - № 5. - P. 684-690.

103. Schaltenbrand B, Bailey P. Introduction to the stereotaxic with an atlas of the human brain Stuttgart, 1959.

104. Schaltenbrandt B, Wahren W. Atlas for Stereotaxy of the Human Brain Stuttgart, 1977.

105. Sindou M. P. Stereotactic surgery has merged into general neurosurgery; Functional neurosurgery is increasingly 'Applied Neurophysiology' // Stereotact. Func. Neu-rosurg., 2001. -V. 76. -P. 133-136.

106. Spiegel E., Wycis H. Stereoencephalotomy part 1: Methods and stereotaxic atlas of human brain. New York, 1952. - 364 p.

107. Spiegel E., Wycis H., Marks M., Lee A. Stereotaxic apparatus for operations on the human brain. Science, 1947, V. 106. -P. 349-350

108. Spiegel E.A., Wycis H.T., Szekely E.G., Adams J., Flanagan M., Baird H.W. Cam-potomy in various extrapyramidal disorders // J. Neurosurg., 1963. - V. 20. - P. 871-884.

109. Sterio D., Zonenshayn M., Mogilner A. et al. Neurophysiological Refinement of Sub-thalamicNucleus Targeting //Jbid., 2002. V. 50. -P. 58-69.

110. Talairach J. Nouveau precede de reperage direct et d'atteinte de diverges structures souscorticales en fonction des ventricules. -//Rev. Neurol., 1949.-T. 81, № 1. P. 4-8.

111. Talairach J., Ruggero G., David M. The roentgenologic contribution to stereotactic investigations of brain and its practical applications in pathologic conditions -// Acta Radiol, 1956. V. 46. - P. 390-406.

112. Talairach J, Tournoux P. Co-planar stereotactic atlas of the human brain. New York: Thieme Medical Publishers, 1988. - 122 p.

113. Tasker R.R. History of lessoning for pain // Stereotact. Funct. Neurosurg, 2001. -V. 77. - P. 163-165

114. U.S.Patent № 4,228,799 // Anichkov A.D., Polonsky J.Z, Usov V.V.- 21.10.1980.

115. Vandermeulen D, Suetens P, Gybels A. et al. Angiographic localizer for the BRW stereotactic system // Appl. Neurophisiol, 1983. - V. 50. - P. 87-91.

116. Vidjak N. Treating heroin addiction: comparison of metadone therapy, hospital therapy without methadone, and therapeutic community // Croat. Med. J, 2003 -V. 44,№ 1. -P. 59-64.

117. Voris H.C., Boldwin В. A system of precision stereotactic surgery Conf. Neurol., 1965. - V. 26. - № 3-5. - P. 477-484.

118. Yoshida M. Computerized stereotactic atlases / eds.: Gildenberg F., Tasker D. //The testbook of stereotactic and functional neurosurgery. New-York: McGraw-Hill, 1998. -P. 249-256.