术中CT与导航系统在神经外科的发展应用

李连峰 余新光

（解放军总医院神经外科，北京 100853）

伴随现代医学的不断发展与进步，外科手术朝着愈加精确和复杂的方向发展。传统的外科手术方法由于在技术上的种种限制，往往难以满足高精度手术的需求。早在1908年，Horsley和Clarke首次报道了应用于动物实验的立体定向装置。1947年，Spiegel和Wycis发明了应用于人的立体定向装置。但直到CT和MRI的出现，影像导航神经外科才得到真正的发展。神经导航是将患者的术前影象资料与术中病变的实际位置，通过高性能计算机紧密地联系在一起，医师通过监视屏在手术过程中实时显示手术部位的三维图象以及手术器械与脑结构的位置关系。Watanabe通过使用神经导航，在术前设计手术方案，选择最便捷、安全的手术入路，引导术者直接准确切除病灶。然而由于术中患者体位的变化或环境变化带来的解剖位置变化，导致术前图像不能够准确的引导甚至带来误导。因此，术中成像技术便得到快速发展，如术中磁共振成像、术中三维超声、术中CT、术中三维C臂X线光成像等。通过术中成像技术，可以把术中图像与术前图像进行融合，或者省略掉术前成像，术中成像简化了图像引导外科工作流程，或提供了更多的辅助信息。

1 术中计算机体层扫描系统（iCT）的发展

CT应用到医学临床已有30多年的历史。这期间CT的硬、软件技术经历了几次大的革命性进步，一次是1989年CT在传统旋转扫描的基础上，采用了滑环技术和连续进床扫描，滑环技术使扫描装置可顺一个方向作连续旋转，配以连续进床，扫描轨迹呈螺旋状，因而得名螺旋CT（helical或spiral CT）。另一次是1998年多层螺旋CT的问世，使得机架球管围绕人体旋转一圈能同时获得多幅断面图像，开创了容积数据成像的新时代。这两次革命性的进步在CT发展史中成为重要的里程碑。而早期的术中CT仅仅是对诊断用的固定式CT进行了改造，将检查床改造成可用于神经外科手术的手术床。在手术中，需要扫描时，将手术床移向扫描机架，直至所扫描的部位进入机架中央。扫描结束后，再将手术床移开，并可继续手术。具有代表性的是哈佛大学麻省总院神经外科使用的Philips公司的Tomoscan M型可移动式CT。术中CT的手术床底部配有滑轮，在扫描时可通过手术床的移动来进行多层面的扫描。扫描器通过至于可活动小车的电缆连接到计算机。日本Fukui医学大学神经外科使用的Toshiba Xvision/SP高速螺旋术中CT在设计上略有不同。它是将扫描机架固定于一个数控的基座上，该基座可在一条预先铺设的地面轨道上滑动。需扫描时可将扫描机架沿轨道移至手术床的头端，手术时再将其移回原先的位置。

2 术中CT在神经外科中的应用

传统的神经导航技术是基于术前采集的影像数据，因此无法达到真正意义上的实时导航。而术中CT的出现，弥补了这一缺陷。它将术中脑组织的实际移位情况及各解剖结构之间的空间位置实时的反馈给导航系统，从而实现真正的实时导航[1]。

2.1 术中CT在颅脑肿瘤手术中的应用

在各类神经外科手术中，术中CT应用最广泛的是颅内肿瘤切除术。Kubota等[2]报道了156例术中CT辅助下的颅内肿瘤切除术。其中几乎所有的大型垂体腺瘤在术中第一次扫描均发现有肿瘤残留而需进一步切除。在其余肿瘤中，有2/3在术者估计肿瘤已全切后行术中CT扫描后发现有肿瘤残留，从而使肿瘤的全切率得到了显著提高。1997年，koos等[3]报道了术中CT结合传统的无框架神经导航技术用于颅底脑膜瘤及颅咽管瘤的手术。通过将术中CT扫描获得的影像数据整合入导航系统，更新原有的术前影像导航数据，可弥补术中脑移位所引起的导航误差。Grunert等[4]报道了术中CT应用传统注册方法结合导航系统治疗胶质瘤38例，海绵状血管瘤14例，转移瘤9例，脑膜瘤9例，其他颅内肿瘤11例获得了满意的疗效，并详细介绍了术中CT的使用流程及注册方法。Matula等[5]报道术中CT于神经导航结合用于显微神经外科及神经内镜手术，可显著提高导航的精度。Nakao等[6]也指出，通过CT扫描实时更新导航数据不仅提高了导航的精度及肿瘤的切除术，且对于术中MRI更为方便易行，对手术室及手术器械要求亦不高。Gwinn等[7]报道术中CT有助于确定深部的关键解剖结构，定位残留的肿瘤，对避免损伤重要功能结构、降低手术致残率起着关键的作用。但他同时认为，术中CT对肿瘤是否全切并非决定性因素。

2.2 术中CT在颅底、脊柱手术中的应用

由于CT在骨性结构显示方面的优势，许多神经外科医师在颅底、脊柱、脊髓手术中更倾向于选择术中CT结合导航系统。Freidberg等[8]人应用术中CT系统评价经口脊柱前方减压术的准确性研究中，报道了31例术中CT辅助下脊椎退行性变的椎管减压术，其中17例在术中扫描评估后需做进一步的骨质切除，因此术中CT对提高椎管减压术的彻底性有重要意义。在Hum等[9]报道的复杂颅颈交界区畸形的前路减压术中，术中CT的使用同样有助于更充分的减压。近年来，随着后路固定技术的不断发展，术中CT结合导航系统应用于各种钉棒系统固定手术的研究也引起了许多学者的注意。据Kosmopoulos等[10]发表的荟萃分析显示，徒手椎弓根螺钉植入术中穿透局部皮质发生率接近10%，而随着脊柱导航的使用，螺钉植入过程中的穿透率大大降低，但仍然接近4.8%。术中CT系统的出现，满足了术中实时更新导航数据的需要，解决了术中体位变化及术中局部解剖变化和导航图像不一致的问题。2000年，Haberland等[11]人第一次成功的将术中CT结合导航系统结合起来，应用全脊柱节段共161个椎弓根螺钉植入手术，无1例患者出现严重术中并发症。之后的Ebmeier等[12]进一步将术中CT导航系统应用于对准确性要求更高的胸椎椎弓根螺钉置入手术，结果显示在112例手术，365枚椎弓根螺钉植入过程中，有23枚（6.3%）的椎弓根螺钉植入位置需要术中调整，没有神经，心血管，肺损伤或并发症的发生。目前，大多数学者一致认为术中CT结合导航系统可以胜任上脊椎等精确度要求较高的螺钉植入手术。

综上所述，术中CT提高了神经外科手术的精确性与安全性。与其他术中影像技术相比，其优点在于：①对软组织的分辨率高于B超，对骨性结构的分辨率更是高于MRI；②术中数据采集相对于MRI方便迅速；③无需对手术室进行大的改造，各种常规手术器械均可使用。其缺点在于：①对于脑组织特别是幕下结构的分辨率低于MRI；②由于存在放射性，术中多次扫描对患者及医护人员的影响不容忽视。

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