顱腦伽瑪刀治療步驟主要包括：安裝定位頭架、病灶定位、制定治療計劃、實施治療計劃、治療結束。
（1）安裝定位框架（圖1-12）：這是顱腦伽瑪刀治療的第一步。除不能配合的兒童和精神病人採用靜脈複合麻醉外，其餘病人均在局麻下安裝定位框架。安裝框架的基本要領是儘量讓病灶位於定位框架的中央，選擇長短合適的四個螺釘，將框架牢固地固定在患者的頭部。這是伽瑪刀整個治療過程中唯一有些感覺脹痛的地方，一般患者幾分鐘後脹痛感便會消失。
（2）病灶定位（圖1-13）：一般只需一種影像來定位，根據病變部位和性質選擇CT或MRI，現在臨床上多選擇MRI定位。在框架上安裝病灶定位CT或MRI圖框（尊瑞伽瑪刀只需一個圖框，兩者相容，更為方便），通過CT或MRI介面卡，將患者頭部水平地固定在CT或MRI檢查床上，然後進行平掃和增強掃描（不同的病種掃描方式會有所不同），一般是3mm薄層無間隔連續掃描。這樣掃描出的影像上就有建立三維座標需要的標記點，病灶就被精確地定位下來，用於伽瑪刀治療計劃的制定。
（3）制定治療計劃（圖1-14）：通過伽瑪刀專用計算機治療計劃設計系統來完成。不同公司生產的伽瑪刀治療計劃設計系統在介面上和功能上不盡相同，但總的設計步驟基本一致。通過醫生和物理師設計，計算出治療靶點三維座標值、準直器大小、伽瑪角、每個靶點照射時間等，以使伽瑪射線聚焦點的大小和形狀跟病灶的大小和形狀完全適形吻合。打印出治療計劃，並將治療計劃傳輸到伽瑪刀操作控制系統。
（4）實施治療計劃（圖1-15）：到這一步才真正進入了伽瑪刀實質性治療階段。病人進入治療室，醫技人員嚴格按照治療計劃調整每個靶點的三維座標值X、Y、Z（Leksell C型伽瑪刀和瑪西普新型伽瑪刀可以自動調座標值）和伽瑪角。開啟治療控制系統開始鍵，病床將病人自動送入治療位置。其整個治療過程計算機自動控制，醫生通過可視對講系統觀察和監視病人治療情況（圖1-16），如果有意外情況，可立即終止治療。治療過程中患者清醒，沒有任何不適感。
（5）治療結束：嚴格按照治療計劃實施完治療後，控制系統自動將病人退出並關閉防護門。取下定位框架，消毒包紮固定點，治療結束。
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