Título
Nuevo Aparato Estereotáxico Compatible con Tomografía Computada
Autor
R. R. Frugoni
L. A. Casas
R. Roman
A. Di Rienzo
Fecha
Marzo 1990
Lugar de Realización
Hospital Juan A. Fernández
Fundación Antonio Di Rienzo.
Texto
Revista Argentina de Neurocirugía Vol. 5 N° 1
Nuevo Aparato Estereotáxico Compatible con Tomografía Computada
RESUMEN
Se presenta un aparato inspirado en los sistemas estereotáxicos de Leksell y de Hitchcock. Este diseño es compatible con tomografia computada y radiología convencional. Consiste en un marco rectangular de aluminio con cuatro torres y clavijas de fibra de grafito. En tomografia computada se emplean como indicadores de coordenadas dos placas laterales. Para radiología convencional se utiliza un "cajón" como indicador de coordenadas. Se describe el método gráfico y el aritmético para la localización del blanco.
PALABRAS CLAVE: Estereotaxía, Instrumentación, Neuroimagen, Tomografía
ABSTRACT
We present a device based on Leksell's Stereotaxic system and Hitchcock frame. The design is compatible with Computerized Tomography and conventional radio/ogy. It consist of a rectangular frame made of aluminium with four carbon fiber posts and pins. To obtain the coordinates we used two side plates in tomography and a graduated "box" in conventional radiology. We describe the arithmetical and graphic method for target localization.
Introducción
Hace aproximadamente 40 años que comenzaron a difundirse las técnicas estereotáxicas para explorar el encáfalo. Las referencias anatómicas eran proporcionadas por las imágenes de los ventrículos cerebrales contrastados que, al ser cotejados con atlas de cortes normales, se podían ubicar indirectamente diferentes núcleos y estructuras cerebrales. La incertidumbre inherente a este tipo de localización mejoró con la incorporación de métodos neurofisiológicos de corroboración. Así es como hasta el momento se pudieron aplicar con buenos resultados para tratar el temblor, la rigidez, cuadros obsesivos y dolorosos entre otros. En la exploración de los procesos expansivos no se pudo avanzar paralelamente. Se presentaban limitaciones para la ubicación neurorradiológica del blanco y donde el edema frecuentemente asociado lo velaba aún más. Es en la década del 80 en que la incorporación de la Tomografía Computada (TC) permite a la cirugía estereotáxica dar un paso adelante en ese terreno. Ahora podemos "visualizar" pequeñas lesiones cerebrales sin procedimientos invasivos y arribar a ellos con precisión milimétrica. Creemos que se ha abierto un camino que nos permitirá explorar los procesos neoplásicos cerebrales y darnos un panorama más amplio.
Nuestro objetivo ha sido desarrollar un aparato estereotáxico que inspirado en los modelos empleados por la escuela sueca de Leksell3 y en el versátil sistema de Hitchcock2 puede ser empleado con TC y métodos radiológicos clásicos para la localización del blanco.
Material y Métodos
El aparato confeccionado en aluminio (Figura 1) consiste en un marco rectangular con una pieza especial que puede deslizarse por su perímetro. Esta pieza deslizante porta una barra vertical en cuyo extremo se articula una barra horizontal sobre la cual se fija el marco. Estas piezas son móviles y pueden ser ensambladas en cualquiera de los lados del marco permitiendo dirigir el abordaje desde infinitos ángulos. La fijación al cráneo está asegurada por cuatro torres y puntas ("pins") de fibras de grafito. Al marco se lo sujeta con un pie que le sirve de apoyo en diferentes mesas.
Figura 1.
El "punto de origen" cero de las coordenadas cartesianas espaciales se ubica atrás, arriba y a la derecha de la cabeza del paciente como se las emplea en la mayoría de los equipos de TC y RMN (Figura 2). La abscisa "X" se dirige de la derecha a la izquierda, la ordenada "Y' de atrás hacia adelante y la coordenada "Z" de arriba hacia abajo. Se ha tomado como centro de nuestro espacio estereotáxico o "matriz" al número "100". Se evita de esta manera el agregado de adjetivos a las coordenadas para su ubicación. Por Ejemplo "X 135" significa que la coordenada cae a la izquierda del centro del sistema 35 mm.
Empleamos los "indicadores laterales de coordenadas" para TC que describiera Leksell3 y un "cajón con escalas para los estudios radiográficos donde la lectura de coordenadas se hace siguiendo el principio de la estereogrametría usado en la fotografía aérea como lo describen Alberts5, Greitz1 y Winston6.
Colocación del marco
Preferentemente sin rasurar pero con la cabeza bien lavada la noche anterior, a la mañana se lava nuevamente en quirófano con el paciente sentado con solución jabonosa y alcohol al 70%. Se presenta el marco suspendiéndolo del vértex con una cinta ancha con Velcro en sus extremos tratando que quede debajo de la pirámide nasal y paralelo a la línea de Frankfurt. Con anestesia local se clavan temporariamente hasta el periostio cuatro "pins" de acero. Si esta ubicación es la deseada, se procede de la siguiente manera: se retira un pin de acero y se lo reemplaza por un sacabocados que se avanza cortando hasta el plano óseo, luego por su interior se introduce una mecha con tope que sólo permite sobresalir 3 mm. Con taladro manual se penetran esos 3 mm en la tabla externa y se continúa girando el taladro un minuto más con el propósito de que las virutas óseas penetren dentro de la camisa sacabocados dejando despejado el camino para el "pin" de fibra de grafito que ocupará el lugar dejado por ellas. Se reemplazan los tres "pins" de acero restantes. Si es necesario recolocar el marco, dentro de la semana de iniciado el procedimiento, se toma nota de la altura de cada torre, longitud y el sobresaliente de cada "pin" y se deberá identificar a cada una de las piezas para poder ser reubicadas en el lugar correspondiente.
Figura 2.
Determinación de coordenadas con TC
Se apoya el pie del marco en la mesa del tomógrafo con los "indicadores de coordenadas". Cada uno porta dos marcadores verticales y uno diagonal con ubicación conocida (Figura 3). Se verifica con láser y nivel el paralelismo del plano del marco con el "gantry". En la zona de interés se programan cortes de 5 mm con contraste. Si el equipo cuenta con Scout-View se facilita la maniobra.
Figura 3.
En la imagen del corte seleccionado marcamos el "blanco". Creemos que para tormar las coordenadas es más sencillo y seguro realizar algunas marcaciones en la película y luego, con simples cálculos aritméticos, obtener las coordenadas. Para la determinación de "Y" procedemos de la siguiente manera (Figura 4) en la imagen se observan 4 puntos que son la sección de los 4 marcadores verticales. Delimitan un rectángulo cuyas dimensiones reales son de 120 x 180 mm. A esos puntos los denominaremos A, B, C y D. Desde A trazamos una línea que pase por B quedando representado el eje de las ordenes "Y". En la mitad del segmento AB marcamos el punto E que corresponde al número "100" de nuestra escala. El punto A sabemos que se ubica en la ordenada "Y 40" y el B en "Y 160". A y B están separados por 120 mm en la escala real. Desde T, el target, tiramos una perpendicular al eje de las coordenadas quedando determinado el punto
Figura 4.
H. Ahora realizamos el cálculo de los segmentos proporcionales.
AB mm reales x HE mm / AB mm = HE mm reales
Para obtener la coordenada definitiva de "Y" habrá que restar el valor obtenido del segmento HE a 100 ya que el blanco está ubicado proximal al centro de escala.
Para la determinación de la coordenada "X" trazamos desde A una línea que pase por C obteniéndose el eje de las abscisas "X". Sabemos que el punto A se ubica en nuestra escala en "X 10" y el punto C en "X 190" estando separados por 180 mm reales. Marcamos el punto F en la mitad del segmento AC y corresponde a "X 100". Desde T, el target, se tira una perpendicular a este eje cortándolo en el punto G. Nuevamente con el cálculo de las proporciones tenemos.
AC mm reales x FG mm /AC mm= FG mm reales
Aquí al valor real de FG habrá que sumarlo a 100 pues el target es distal a este.
Figura 5.
Para determinar la altura del blanco o coordenada "Z" busquemos en la imagen las señales dejadas por la barra diagonal que se desplazan de atrás adelante a medida que los cortes van siendo más caudales (Figura 5). Las señalamos con las letras J y K. Cuando coincidan con el punto E del eje de las ordenadas estaremos en "Z 100". Recordemos que la barra diagonal determina triángulos rectángulos e isósceles donde los catetos son iguales y el tamaño del segmento JE que encontraremos será igual al cateto que nos marcará la altura del corte, en este caso el punto J se ubica distal al 100 lo cual nos señala que el valor de "Z" será mayor de 100. El cálculo es semejante a los precedentes.
AB mm reales x EJ mm / AB mm = EJ mm reales
En donde sabemos que AB reales = 120 mm. La coordenada de "Z" será de 100 más los mm de EJ encontrados.
Localización del blanco con radiografías
Se adosa al marco el "cajón" con sus 10 escalas radiopacas empleando proyecciones ortogonales anteroposteriores y laterales en donde el tubo de rayos no debe guardar distancias determinadas (Figura 6). Una vez que se ha señalado el blanco en la placa AP y lateral se tiran de él perpendiculares a la imagen de los lados del "cajón" obteniéndose las coordenadas proximales y distales de "X", "Y" y "Z". Hay que tener en cuenta y recordar el punto de origen de los rayos ya que de eso depende lo que es proximal o distal. En un papel milimetrado donde está representado nuestro espacio estereotáxico en un corte perpendicular al eje de la "Z" es en el plano "Z" o Axial que pasa por el blanco con sus lados formados por "X" e "Y' proximales y distales (Figura 7) indicamos los valores de "X" e "Y" proximales y distales.
Figura 6.
Figura 7.
Se unen los valores de "X" con una línea y lo mismo con "Y". En el lugar de intersección de las líneas tendremos la ubicación real del blanco. En las escalas leeremos los valores reales de las coordenadas reales de "X" e "Y".
Sobre otro papel milimetrado (Figura 8) en donde se representan un corte perpendicular al eje de "Y" es el plano "Y" o vista "AnteroPosterior", tendremos representada a la "X" con su coordenada conocida y a las escalas verticales de "Z proximal y distal. Trazamos una línea por el valor conocido de "X" y marcamos los valores de "Z" proximal y distal uniéndolos por una línea. El punto donde se crucen nos dará la ubicación real del blanco y podremos leer el valor de "Z" definitivo.
Figura 8.
Comentarios
Se ha construido un aparato que creemos reúne varias condiciones para poder ser empleado en nuestro medio. Se adapta a cualquier equipo de TC sin aditamentos especiales y la lectura de coordenadas no requiere plantillas ni programas especiales de computación. Puede ser usado con radiología convencional sin requerir grandes distancias foco-placa. Puede ser reubicado lo que permite, luego del
procedimiento diagnóstico, reesterilizar el equipo a ser empleado como guía de localización, si es necesario posteriormente una inter-
vención abierta.
BIBLIOGRAFIA
1. Greitz T, Lax I, Bergstrom M, Arndt J, Berggren BM, Blomgren H, Boethius J, Lindqvist M, Ribbe T, and Steiner L: Stereotactic radiation therapy of intracranial lesions. Acta radiol Oncology 25:81-89, 1986.
2. Hitchcock E: An apparatus for stereotactic spinal surgery. Lancet 1:705-706, 1969.
3. Leksell L, Lindqvist C, Adler JR, Leksell D, Jernberg B and Steiner L: A new fixation device for the Leksell stereotactic system. Technical note. J Neurosurg 66:626-269, 1987.
4. Leksell L and Jernberg B: Stereotaxic and tomography. A technical note. Acta Neurochir 52: 1-7, 1980.
5. Watson Alberts W: Simple graphic stereotaxic localization. J Neurosurg 28:561-562, 1961.
6. Winston KR and Lutz W: Linear accelerator as a neurosurgical tool for stereotactic radiosurgery. Neurosurgery 22:454-464, 1988.
Nuevo Aparato Estereotáxico Compatible con Tomografía Computada
R. R. Frugoni, L. A. Casas, R. Roman, A. Di Rienzo
Hospital Juan A. Fernández y Fundación Antonio Di Rienzo.
RESUMEN
Se presenta un aparato inspirado en los sistemas estereotáxicos de Leksell y de Hitchcock. Este diseño es compatible con tomografia computada y radiología convencional. Consiste en un marco rectangular de aluminio con cuatro torres y clavijas de fibra de grafito. En tomografia computada se emplean como indicadores de coordenadas dos placas laterales. Para radiología convencional se utiliza un "cajón" como indicador de coordenadas. Se describe el método gráfico y el aritmético para la localización del blanco.
PALABRAS CLAVE: Estereotaxía, Instrumentación, Neuroimagen, Tomografía
ABSTRACT
We present a device based on Leksell's Stereotaxic system and Hitchcock frame. The design is compatible with Computerized Tomography and conventional radio/ogy. It consist of a rectangular frame made of aluminium with four carbon fiber posts and pins. To obtain the coordinates we used two side plates in tomography and a graduated "box" in conventional radiology. We describe the arithmetical and graphic method for target localization.
Introducción
Hace aproximadamente 40 años que comenzaron a difundirse las técnicas estereotáxicas para explorar el encáfalo. Las referencias anatómicas eran proporcionadas por las imágenes de los ventrículos cerebrales contrastados que, al ser cotejados con atlas de cortes normales, se podían ubicar indirectamente diferentes núcleos y estructuras cerebrales. La incertidumbre inherente a este tipo de localización mejoró con la incorporación de métodos neurofisiológicos de corroboración. Así es como hasta el momento se pudieron aplicar con buenos resultados para tratar el temblor, la rigidez, cuadros obsesivos y dolorosos entre otros. En la exploración de los procesos expansivos no se pudo avanzar paralelamente. Se presentaban limitaciones para la ubicación neurorradiológica del blanco y donde el edema frecuentemente asociado lo velaba aún más. Es en la década del 80 en que la incorporación de la Tomografía Computada (TC) permite a la cirugía estereotáxica dar un paso adelante en ese terreno. Ahora podemos "visualizar" pequeñas lesiones cerebrales sin procedimientos invasivos y arribar a ellos con precisión milimétrica. Creemos que se ha abierto un camino que nos permitirá explorar los procesos neoplásicos cerebrales y darnos un panorama más amplio.
Nuestro objetivo ha sido desarrollar un aparato estereotáxico que inspirado en los modelos empleados por la escuela sueca de Leksell3 y en el versátil sistema de Hitchcock2 puede ser empleado con TC y métodos radiológicos clásicos para la localización del blanco.
Material y Métodos
El aparato confeccionado en aluminio (Figura 1) consiste en un marco rectangular con una pieza especial que puede deslizarse por su perímetro. Esta pieza deslizante porta una barra vertical en cuyo extremo se articula una barra horizontal sobre la cual se fija el marco. Estas piezas son móviles y pueden ser ensambladas en cualquiera de los lados del marco permitiendo dirigir el abordaje desde infinitos ángulos. La fijación al cráneo está asegurada por cuatro torres y puntas ("pins") de fibras de grafito. Al marco se lo sujeta con un pie que le sirve de apoyo en diferentes mesas.
Figura 1.
El "punto de origen" cero de las coordenadas cartesianas espaciales se ubica atrás, arriba y a la derecha de la cabeza del paciente como se las emplea en la mayoría de los equipos de TC y RMN (Figura 2). La abscisa "X" se dirige de la derecha a la izquierda, la ordenada "Y' de atrás hacia adelante y la coordenada "Z" de arriba hacia abajo. Se ha tomado como centro de nuestro espacio estereotáxico o "matriz" al número "100". Se evita de esta manera el agregado de adjetivos a las coordenadas para su ubicación. Por Ejemplo "X 135" significa que la coordenada cae a la izquierda del centro del sistema 35 mm.
Empleamos los "indicadores laterales de coordenadas" para TC que describiera Leksell3 y un "cajón con escalas para los estudios radiográficos donde la lectura de coordenadas se hace siguiendo el principio de la estereogrametría usado en la fotografía aérea como lo describen Alberts5, Greitz1 y Winston6.
Colocación del marco
Preferentemente sin rasurar pero con la cabeza bien lavada la noche anterior, a la mañana se lava nuevamente en quirófano con el paciente sentado con solución jabonosa y alcohol al 70%. Se presenta el marco suspendiéndolo del vértex con una cinta ancha con Velcro en sus extremos tratando que quede debajo de la pirámide nasal y paralelo a la línea de Frankfurt. Con anestesia local se clavan temporariamente hasta el periostio cuatro "pins" de acero. Si esta ubicación es la deseada, se procede de la siguiente manera: se retira un pin de acero y se lo reemplaza por un sacabocados que se avanza cortando hasta el plano óseo, luego por su interior se introduce una mecha con tope que sólo permite sobresalir 3 mm. Con taladro manual se penetran esos 3 mm en la tabla externa y se continúa girando el taladro un minuto más con el propósito de que las virutas óseas penetren dentro de la camisa sacabocados dejando despejado el camino para el "pin" de fibra de grafito que ocupará el lugar dejado por ellas. Se reemplazan los tres "pins" de acero restantes. Si es necesario recolocar el marco, dentro de la semana de iniciado el procedimiento, se toma nota de la altura de cada torre, longitud y el sobresaliente de cada "pin" y se deberá identificar a cada una de las piezas para poder ser reubicadas en el lugar correspondiente.
Figura 2.
Determinación de coordenadas con TC
Se apoya el pie del marco en la mesa del tomógrafo con los "indicadores de coordenadas". Cada uno porta dos marcadores verticales y uno diagonal con ubicación conocida (Figura 3). Se verifica con láser y nivel el paralelismo del plano del marco con el "gantry". En la zona de interés se programan cortes de 5 mm con contraste. Si el equipo cuenta con Scout-View se facilita la maniobra.
Figura 3.
En la imagen del corte seleccionado marcamos el "blanco". Creemos que para tormar las coordenadas es más sencillo y seguro realizar algunas marcaciones en la película y luego, con simples cálculos aritméticos, obtener las coordenadas. Para la determinación de "Y" procedemos de la siguiente manera (Figura 4) en la imagen se observan 4 puntos que son la sección de los 4 marcadores verticales. Delimitan un rectángulo cuyas dimensiones reales son de 120 x 180 mm. A esos puntos los denominaremos A, B, C y D. Desde A trazamos una línea que pase por B quedando representado el eje de las ordenes "Y". En la mitad del segmento AB marcamos el punto E que corresponde al número "100" de nuestra escala. El punto A sabemos que se ubica en la ordenada "Y 40" y el B en "Y 160". A y B están separados por 120 mm en la escala real. Desde T, el target, tiramos una perpendicular al eje de las coordenadas quedando determinado el punto
Figura 4.
H. Ahora realizamos el cálculo de los segmentos proporcionales.
AB mm reales x HE mm / AB mm = HE mm reales
Para obtener la coordenada definitiva de "Y" habrá que restar el valor obtenido del segmento HE a 100 ya que el blanco está ubicado proximal al centro de escala.
Para la determinación de la coordenada "X" trazamos desde A una línea que pase por C obteniéndose el eje de las abscisas "X". Sabemos que el punto A se ubica en nuestra escala en "X 10" y el punto C en "X 190" estando separados por 180 mm reales. Marcamos el punto F en la mitad del segmento AC y corresponde a "X 100". Desde T, el target, se tira una perpendicular a este eje cortándolo en el punto G. Nuevamente con el cálculo de las proporciones tenemos.
AC mm reales x FG mm /AC mm= FG mm reales
Aquí al valor real de FG habrá que sumarlo a 100 pues el target es distal a este.
Figura 5.
Para determinar la altura del blanco o coordenada "Z" busquemos en la imagen las señales dejadas por la barra diagonal que se desplazan de atrás adelante a medida que los cortes van siendo más caudales (Figura 5). Las señalamos con las letras J y K. Cuando coincidan con el punto E del eje de las ordenadas estaremos en "Z 100". Recordemos que la barra diagonal determina triángulos rectángulos e isósceles donde los catetos son iguales y el tamaño del segmento JE que encontraremos será igual al cateto que nos marcará la altura del corte, en este caso el punto J se ubica distal al 100 lo cual nos señala que el valor de "Z" será mayor de 100. El cálculo es semejante a los precedentes.
AB mm reales x EJ mm / AB mm = EJ mm reales
En donde sabemos que AB reales = 120 mm. La coordenada de "Z" será de 100 más los mm de EJ encontrados.
Localización del blanco con radiografías
Se adosa al marco el "cajón" con sus 10 escalas radiopacas empleando proyecciones ortogonales anteroposteriores y laterales en donde el tubo de rayos no debe guardar distancias determinadas (Figura 6). Una vez que se ha señalado el blanco en la placa AP y lateral se tiran de él perpendiculares a la imagen de los lados del "cajón" obteniéndose las coordenadas proximales y distales de "X", "Y" y "Z". Hay que tener en cuenta y recordar el punto de origen de los rayos ya que de eso depende lo que es proximal o distal. En un papel milimetrado donde está representado nuestro espacio estereotáxico en un corte perpendicular al eje de la "Z" es en el plano "Z" o Axial que pasa por el blanco con sus lados formados por "X" e "Y' proximales y distales (Figura 7) indicamos los valores de "X" e "Y" proximales y distales.
Figura 6.
Figura 7.
Se unen los valores de "X" con una línea y lo mismo con "Y". En el lugar de intersección de las líneas tendremos la ubicación real del blanco. En las escalas leeremos los valores reales de las coordenadas reales de "X" e "Y".
Sobre otro papel milimetrado (Figura 8) en donde se representan un corte perpendicular al eje de "Y" es el plano "Y" o vista "AnteroPosterior", tendremos representada a la "X" con su coordenada conocida y a las escalas verticales de "Z proximal y distal. Trazamos una línea por el valor conocido de "X" y marcamos los valores de "Z" proximal y distal uniéndolos por una línea. El punto donde se crucen nos dará la ubicación real del blanco y podremos leer el valor de "Z" definitivo.
Figura 8.
Comentarios
Se ha construido un aparato que creemos reúne varias condiciones para poder ser empleado en nuestro medio. Se adapta a cualquier equipo de TC sin aditamentos especiales y la lectura de coordenadas no requiere plantillas ni programas especiales de computación. Puede ser usado con radiología convencional sin requerir grandes distancias foco-placa. Puede ser reubicado lo que permite, luego del
procedimiento diagnóstico, reesterilizar el equipo a ser empleado como guía de localización, si es necesario posteriormente una inter-
vención abierta.
BIBLIOGRAFIA
1. Greitz T, Lax I, Bergstrom M, Arndt J, Berggren BM, Blomgren H, Boethius J, Lindqvist M, Ribbe T, and Steiner L: Stereotactic radiation therapy of intracranial lesions. Acta radiol Oncology 25:81-89, 1986.
2. Hitchcock E: An apparatus for stereotactic spinal surgery. Lancet 1:705-706, 1969.
3. Leksell L, Lindqvist C, Adler JR, Leksell D, Jernberg B and Steiner L: A new fixation device for the Leksell stereotactic system. Technical note. J Neurosurg 66:626-269, 1987.
4. Leksell L and Jernberg B: Stereotaxic and tomography. A technical note. Acta Neurochir 52: 1-7, 1980.
5. Watson Alberts W: Simple graphic stereotaxic localization. J Neurosurg 28:561-562, 1961.
6. Winston KR and Lutz W: Linear accelerator as a neurosurgical tool for stereotactic radiosurgery. Neurosurgery 22:454-464, 1988.