给神经外科手术“导航”

侯德文

【中图分类号】R651.1    【文献标识码】B 【DOI】10.12332/j.issn.2095-6525.2021.11.237

随着人民的生活水平越来越高，促使脑肿瘤的发病例逐年上升，已经成为目前影响人类生命健康的重大疾病之一，但是，由于大多數肿瘤呈枝蔓状生长，是深层或浸润性的，此外，一些肿瘤体积小，周围有重要的血管和神经，此外，在手术领域的状态下，难以在视觉上区分诸如神经胶质瘤的特定病变组织，且组织识别不足。针对这些类型的患者，很难通过常规的神经外科开颅手术找到肿瘤。其次术后常发生诸如昏迷、失语、偏瘫等不同程度的神经功能障碍，严重者甚至有死亡风险;此外，传统神经外科手术的成功主要取决于外科医生多年来积累的丰富经验和技能。以上这些因素使得难以满足大多数接受手术的患者的需求。本篇文章就为大家介绍了给神经外科手术的有效“导航”，为往后微创神经外科的发展提供重要依据。

1  什么是神经外科导航

最近几年，神经外科导航技术发展迅速，在病灶的精确定位和术中实时导航中很明显。手术导航系统可帮助临床医生准确识别和清除病变组织，以免对重要的血管和大脑的功能区域造成损坏，进而提升手术质量，实现真正的微创手术;其次，它可以有效降低手术和住院时间，减少总体治疗费用，减轻家庭经济负担。外科导航系统是神经外科领域的一个新的飞跃，通过高性能计算机将微神经外科技术，立体定向技术和现代医学影像技术相结合，快速，微创，灵活和准确地实现高度统一，它是发展的方向，是微创神经外科的重要组成部分。

2  神经外科导航技术的原理

神经外科导航系统也称为无框架立体定向导航系统，它是从框架类型（Frame）立体定向基础上发展而来的。手术前一天，患者接受了CT或MRI扫描，并在高性能计算机工作站上进行了处理，以重建3D模型，根据该图像，为患者制定准确合理的手术计划，选择最方便、最安全的手术路径，并对手术过程进行了模拟。在手术过程中，使用精密的红外定位器动态跟踪手术器械相对于患者解剖结构的当前位置，并以二维和三维图像的形式实时显示在导航界面上，外科医生可以通过高分辨率显示（例如当前的手法）从不同方向观察不同的参数，从而最大限度地避免了重要功能结构的产生。它可以在最短的时间内到达目标病变部位，显著减少患者的手术创伤，减少手术并发症，并完成真正的微创手术。

3  神经外科手术导航现状

由于导航系统在神经外科领域具有无与伦比的优越性，因此越来越受到医生的认可。在欧盟，IGS是必要的外科手术辅助神经外科单位。在美国，IGS还广泛用于各种类型的颅脑手术，包括脑肿瘤，到2005年，美国已安装了3，000多个IGS。但是，IGS在国内的装机量不足100台，主要集中在一些大城市的神经外科，基本上依靠进口设备。 该领域对高端数字医疗设备的研究非常薄弱，缺乏自主创新技术，自主知识产权和民族品牌产品。 市场非常低迷，未来的市场需求正在增长，因此迫切需要具有先进技术和低成本定位的Oracle导航设备。

4   神经外科导航发展简史

4.1有框架 （Frame） 脑立体定向阶段

（1）泽诺夫的大脑测量仪在1881年广泛应用于临床，成为人类第一个立体定向手术。霍斯利和克拉克在1908年开发了立体定向脑技术。（2）1979年，布朗发明了一种定位框架，用于注册非功能性神经系统疾病的CT扫描。（3）1993年，临床上使用了第一台可以连接到CT和MRI的精密脑定位设备，从而促进了临床定位技术的应用和推广。

4.2无框架脑立体定向或影像导向神经外科

（1）1986年，斯坦福医学院的罗伯茨博士和他的同事开发了第一个安装在手术显微镜上的无框定位系统，并使用超声波定位。（2）德国Schlondorff和日本Wanatabe在1987年发明了关节臂定位系统，后者首次将其命名为“神经外科导航仪”。

5  影响神经外科导航系统精确性因素

（1）扫描方式。即图像错误。用于导航和定位的扫描图像对扫描间距和层厚度有更高的要求，通常，需要连续扫描厚度约2mm的薄层。由于X射线获得的数据信息，CT图像没有失真。但是，由于磁不稳定等多种因素的影响，MRI扫描的图像容易发生畸变，因此CT的效果好于MRI。尸体头部MRI检查中exelimu -04手术导航的记录误差和定位误差分别为2mm和（1.490±0.437）mm。头部CT测试的套准误差为1.2mm，定位误差为（1.413±0.421）mm。但是，由于MRI对软组织的高分辨率，CT可以清楚地显示出骨组织的结构。 CT / MRI软组织融合可以充分利用两者的优点，因为病变需要很好地显示骨骼结构。（2）注册误差。影响错误特定于设备硬件，运营商需要注意并减少的是注册误差。（3）术中脑组织移位。术中移位是所有当前导航系统的最大限制。由于导航系统使用术前CT或MRI图像数据，使用术中部分切除或脱水剂，被拉动的脑组织和脑脊液流出将不可避免地导致脑组织变形，从而偏离术前图像数据，从而降低了导航的准确性。术中 CT 实时扫描，国内已有应用报告;术中超声结合术前数据可以更轻松地识别颅内结构。术中开放低视野MRI实时成像和实时导航已被报道为解决术中移位的未来发展趋势。复旦大学数字医学研究中心在解决手术过程中脑组织移位等问题上取得了优异的成绩，并申请了相关专利。

6   结束语

综上所述，近年来，我国非常重视数字医疗领域。 2006年，第55届中国国际医疗器械博览会在深圳举行。 会议的主题是“数字医疗和医院信息化”。相信在政府的大力支持下，中国制造的智能神经外科手术导航系统将与临床医生的出色手术技能配合发挥更大的作用，帮助神经外科医师更好、更快地减轻患者的痛苦。