給神經(jīng)外科手術(shù)“導(dǎo)航”

侯德文

【中圖分類號】R651.1? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2021.11.237

隨著人民的生活水平越來越高，促使腦腫瘤的發(fā)病例逐年上升，已經(jīng)成為目前影響人類生命健康的重大疾病之一，但是，由于大多數(shù)腫瘤呈枝蔓狀生長，是深層或浸潤性的，此外，一些腫瘤體積小，周圍有重要的血管和神經(jīng)，此外，在手術(shù)領(lǐng)域的狀態(tài)下，難以在視覺上區(qū)分諸如神經(jīng)膠質(zhì)瘤的特定病變組織，且組織識別不足。針對這些類型的患者，很難通過常規(guī)的神經(jīng)外科開顱手術(shù)找到腫瘤。其次術(shù)后常發(fā)生諸如昏迷、失語、偏癱等不同程度的神經(jīng)功能障礙，嚴(yán)重者甚至有死亡風(fēng)險;此外，傳統(tǒng)神經(jīng)外科手術(shù)的成功主要取決于外科醫(yī)生多年來積累的豐富經(jīng)驗和技能。以上這些因素使得難以滿足大多數(shù)接受手術(shù)的患者的需求。本篇文章就為大家介紹了給神經(jīng)外科手術(shù)的有效“導(dǎo)航”，為往后微創(chuàng)神經(jīng)外科的發(fā)展提供重要依據(jù)。

1? 什么是神經(jīng)外科導(dǎo)航

最近幾年，神經(jīng)外科導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展迅速，在病灶的精確定位和術(shù)中實時導(dǎo)航中很明顯。手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)可幫助臨床醫(yī)生準(zhǔn)確識別和清除病變組織，以免對重要的血管和大腦的功能區(qū)域造成損壞，進而提升手術(shù)質(zhì)量，實現(xiàn)真正的微創(chuàng)手術(shù);其次，它可以有效降低手術(shù)和住院時間，減少總體治療費用，減輕家庭經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。外科導(dǎo)航系統(tǒng)是神經(jīng)外科領(lǐng)域的一個新的飛躍，通過高性能計算機將微神經(jīng)外科技術(shù)，立體定向技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相結(jié)合，快速，微創(chuàng)，靈活和準(zhǔn)確地實現(xiàn)高度統(tǒng)一，它是發(fā)展的方向，是微創(chuàng)神經(jīng)外科的重要組成部分。

2? 神經(jīng)外科導(dǎo)航技術(shù)的原理

神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)也稱為無框架立體定向?qū)Ш较到y(tǒng)，它是從框架類型（Frame）立體定向基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。手術(shù)前一天，患者接受了CT或MRI掃描，并在高性能計算機工作站上進行了處理，以重建3D模型，根據(jù)該圖像，為患者制定準(zhǔn)確合理的手術(shù)計劃，選擇最方便、最安全的手術(shù)路徑，并對手術(shù)過程進行了模擬。在手術(shù)過程中，使用精密的紅外定位器動態(tài)跟蹤手術(shù)器械相對于患者解剖結(jié)構(gòu)的當(dāng)前位置，并以二維和三維圖像的形式實時顯示在導(dǎo)航界面上，外科醫(yī)生可以通過高分辨率顯示（例如當(dāng)前的手法）從不同方向觀察不同的參數(shù)，從而最大限度地避免了重要功能結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。它可以在最短的時間內(nèi)到達(dá)目標(biāo)病變部位，顯著減少患者的手術(shù)創(chuàng)傷，減少手術(shù)并發(fā)癥，并完成真正的微創(chuàng)手術(shù)。

3? 神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航現(xiàn)狀

由于導(dǎo)航系統(tǒng)在神經(jīng)外科領(lǐng)域具有無與倫比的優(yōu)越性，因此越來越受到醫(yī)生的認(rèn)可。在歐盟，IGS是必要的外科手術(shù)輔助神經(jīng)外科單位。在美國，IGS還廣泛用于各種類型的顱腦手術(shù)，包括腦腫瘤，到2005年，美國已安裝了3，000多個IGS。但是，IGS在國內(nèi)的裝機量不足100臺，主要集中在一些大城市的神經(jīng)外科，基本上依靠進口設(shè)備。 該領(lǐng)域?qū)Ω叨藬?shù)字醫(yī)療設(shè)備的研究非常薄弱，缺乏自主創(chuàng)新技術(shù)，自主知識產(chǎn)權(quán)和民族品牌產(chǎn)品。 市場非常低迷，未來的市場需求正在增長，因此迫切需要具有先進技術(shù)和低成本定位的Oracle導(dǎo)航設(shè)備。

4? ?神經(jīng)外科導(dǎo)航發(fā)展簡史

4.1有框架 （Frame） 腦立體定向階段

（1）澤諾夫的大腦測量儀在1881年廣泛應(yīng)用于臨床，成為人類第一個立體定向手術(shù)。霍斯利和克拉克在1908年開發(fā)了立體定向腦技術(shù)。（2）1979年，布朗發(fā)明了一種定位框架，用于注冊非功能性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的CT掃描。（3）1993年，臨床上使用了第一臺可以連接到CT和MRI的精密腦定位設(shè)備，從而促進了臨床定位技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

4.2無框架腦立體定向或影像導(dǎo)向神經(jīng)外科

（1）1986年，斯坦福醫(yī)學(xué)院的羅伯茨博士和他的同事開發(fā)了第一個安裝在手術(shù)顯微鏡上的無框定位系統(tǒng)，并使用超聲波定位。（2）德國Schlondorff和日本W(wǎng)anatabe在1987年發(fā)明了關(guān)節(jié)臂定位系統(tǒng)，后者首次將其命名為“神經(jīng)外科導(dǎo)航儀”。

5? 影響神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)精確性因素

（1）掃描方式。即圖像錯誤。用于導(dǎo)航和定位的掃描圖像對掃描間距和層厚度有更高的要求，通常，需要連續(xù)掃描厚度約2mm的薄層。由于X射線獲得的數(shù)據(jù)信息，CT圖像沒有失真。但是，由于磁不穩(wěn)定等多種因素的影響，MRI掃描的圖像容易發(fā)生畸變，因此CT的效果好于MRI。尸體頭部MRI檢查中exelimu -04手術(shù)導(dǎo)航的記錄誤差和定位誤差分別為2mm和（1.490±0.437）mm。頭部CT測試的套準(zhǔn)誤差為1.2mm，定位誤差為（1.413±0.421）mm。但是，由于MRI對軟組織的高分辨率，CT可以清楚地顯示出骨組織的結(jié)構(gòu)。 CT / MRI軟組織融合可以充分利用兩者的優(yōu)點，因為病變需要很好地顯示骨骼結(jié)構(gòu)。（2）注冊誤差。影響錯誤特定于設(shè)備硬件，運營商需要注意并減少的是注冊誤差。（3）術(shù)中腦組織移位。術(shù)中移位是所有當(dāng)前導(dǎo)航系統(tǒng)的最大限制。由于導(dǎo)航系統(tǒng)使用術(shù)前CT或MRI圖像數(shù)據(jù)，使用術(shù)中部分切除或脫水劑，被拉動的腦組織和腦脊液流出將不可避免地導(dǎo)致腦組織變形，從而偏離術(shù)前圖像數(shù)據(jù)，從而降低了導(dǎo)航的準(zhǔn)確性。術(shù)中 CT 實時掃描，國內(nèi)已有應(yīng)用報告;術(shù)中超聲結(jié)合術(shù)前數(shù)據(jù)可以更輕松地識別顱內(nèi)結(jié)構(gòu)。術(shù)中開放低視野MRI實時成像和實時導(dǎo)航已被報道為解決術(shù)中移位的未來發(fā)展趨勢。復(fù)旦大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究中心在解決手術(shù)過程中腦組織移位等問題上取得了優(yōu)異的成績，并申請了相關(guān)專利。

6? ?結(jié)束語

綜上所述，近年來，我國非常重視數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域。 2006年，第55屆中國國際醫(yī)療器械博覽會在深圳舉行。 會議的主題是“數(shù)字醫(yī)療和醫(yī)院信息化”。相信在政府的大力支持下，中國制造的智能神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)將與臨床醫(yī)生的出色手術(shù)技能配合發(fā)揮更大的作用，幫助神經(jīng)外科醫(yī)師更好、更快地減輕患者的痛苦。