301醫院許百男教授:高科技時代的神經外科新理念——精準神經外科

神經外科是醫學中最年輕同時也是最複雜的一門學科,由於腦功能的複雜性和重要性,要求神經外科手術必須定位準確,操作精細。早在1917年,現代神經外科的奠基人,Harvey Cushing教授就提出「神經外科手術操作必須精細準確,手法細膩,要儘力保護腦組織」等概念,這可以認為是最早期的精準神經外科理念。

然而,在相當長的時期內,由於診療技術和手段的落後,神經外科的發展還很難達到「精準」的要求。20世紀60年代以後,得益於科技的進步和高科技手段在臨床的廣泛應用,現代神經外科有了大的飛躍。1970年Housefield劃時代的發明-電子計算機x線體層掃描(CT),和20世紀80年代磁共振成像(MRI)技術的臨床應用,解決了神經外科準確定位顱內病變的難題。而1968年以瑞士學者Yasargil為代表的神經外科學家首先開展在顯微鏡下進行手術操作,由於手術視野放大及良好的照明,使得手術精細性大為提高,臨近組織的損害機會明顯減少。

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得益於這些高科技手段在神經外科的應用,當代神經外科才逐步過渡到了「微侵襲神經外科」時代並引起了過去20~30年間神經外科的技術飛躍,尤其是在顱底外科和內鏡手術方面。然而,幾乎是在同一時期內,大腦半球實質內,尤其是涉及功能區的手術方法卻並無很大改進。究其原因,主要在於缺乏客觀、準確的術中質量控制手段和腦功能區顯像方法,只能依靠手術者的經驗和解剖知識去判斷功能區位置和腫瘤切除程度,這顯然稱不上「精準」,也很難做到「微侵襲」。近年來,隨著影像科學和計算機技術的進步,術中成像(intra—operative imaging)和功能神經導航(functional neuro—navigation)得到臨床應用。

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藉助於術中成像手段,不僅能在術中精確、高效地定位腦功能區,還可以及時更新病灶的術中影像,並提供實時的導航指示,具有很高的臨床實用價值。再次得益於高科技手段,當代神經外科又向「精準神經外科」的目標邁進了一大步。

回顧歷史,自微侵襲神經外科的概念被提出以來,神經外科技術、設備和理念已經有了很大的進步。神經外科的治療目的也有了很大改變,由保護運動、感覺等基本神經功能,逐步發展到保護語言、情感等高級精神活動功能,以求真正能使患者在獲得救治后最大程度地重新積极參与到社會生活中去。在這種背景下,當代精準神經外科應運而生。它脫胎於微侵襲神經外科,是微侵襲神經外科理念的合理延伸和升華,是高科技時代的神經外科新理念。

作為精準外科的重要組成部分,精準神經外科以近年來神經影像學、顯微神經解剖學和功能神經導航的深入發展為理論基礎,以顯微神經外科為技術基礎,並結合了最新的影像導航(image guided surgery,IGS)和術中成像(intra—operative imaging)技術,代表了神經外科未來的發展方向。該理念的核心內容強調神經外科術前評估和手術計劃制訂應將神經影像學分析、解剖學評估和計算機輔助技術相結合。在手術時則應利用術中成像和功能神經導航技術及時更新手術計劃,以求真正實現「3M」目標,即最大化地切除病變(maximum

removal of lesion),最小化地損傷腦功能(minimuminjury to neurologic function)和最佳的術后恢復(maximum recovery)。

2009年9月在美國波士頓召開的世界神經外科大會(World Federation of Neurological Surgeons,WFNS)專門設立了術中成像和神經導航的專題研討會。這說明,以功能神經導航和術中成像(尤其是術中磁共振成像)為技術平台的「精準神經外科」已引起了業界的廣泛關注。關注熱點主要表現在以下幾個方面。

精準神經外科的技術平台

如前所述,精準神經外科以術中成像技術和功能神經導航為基本技術平台。臨床常用術中成像方法通常包括術中血管造影、術中B超、術中CT和術中MRI等技術。由於磁共振成像具有組織成像解析度高、無放射性損害等特點,利用磁共振進行術中成像逐漸成為了術中成像的主要趨勢。

20世紀90年代中期,全球第一個術中磁共振系統在美國哈佛大學醫學院Brigham醫院投入臨床使用。我國的第一個低場強術中磁共振系統於2006年在上海華山醫院開始臨床使用。近年來,高場強術中磁共振系統逐漸成為臨床應用的主流。藉助於高場強術中磁共振系統,不僅能夠在術中獲得高質量的解剖影像,還能夠進行術中的腦功能成像,配合神經導航系統,可以在術中實時顯示白質纖維束和皮層功能區,有效地降低了手術致殘率和致死率,改善了手術效果。

我國第一個高場強術中磁共振系統於2009年2月在中國人民解放軍總醫院投入臨床使用。該系統使用1.5Tesla(1.5T)移動磁體,雙室設計,既能在手術中使用標準手術器械,又能在不需要術中MRI掃描時,在系統附設的診斷室進行常規診斷性掃描,提高了系統的使用效率,代表了術中磁共振系統設計中比較先進的理念。另一方面,現在的神經導航已經不僅僅是解剖結構導航,而是包含了白質纖維束、皮層功能區,甚至腫瘤代謝信息(磁共振波譜導航)的功能神經導航。而藉助於術中成像手段,在術中即可更新導航數據,有效地克服了「腦漂移」對神經導航的影響,彌補了傳統神經導航的不足。

精準神經外科的適應症

對於低級別膠質瘤,如果術中腫瘤殘留,將有可能導致未來腫瘤的複發和腫瘤的惡變,失去最佳的「治癒」此類腫瘤的機會,因此,要求精細準確地盡量全切除腫瘤。在此前提下,術中影像,尤其是術中高場強磁共振至關重要。藉助於術中磁共振系統,可以在術中及時發現殘留腫瘤並予以切除。

目前已有多個報道指出,通過對比術中磁共振影像,發現在手術中約有30%的病例在主刀醫師認為腫瘤全切時,影像學證據提示仍有腫瘤殘留。本單位使用高場強術中磁共振系統的初期經驗也支持這一結論。由此可見,對於低級別膠質瘤手術,術中成像是一個很好的術中即時質量控制手段,對於最大化切除腫瘤,延長患者生存期很有幫助。

那麼,對於高級別膠質瘤的手術治療,術中磁共振是否有其實用價值? 既往有觀點認為,理論上來說,即使是影像學上已全切除了高級別膠質瘤,在腫瘤周邊的水腫帶,也已經有腫瘤細胞浸潤,無法避免腫瘤的複發,因此,術中成像對高級別膠質瘤的手術治療並無價值。但是,從我們的臨床使用經驗來看,術中磁共振對高級別膠質瘤的手術治療仍然很有幫助,只是其目的與低級別膠質瘤手術不同。高級別膠質瘤手術時,我們主要希望藉助於術中磁共振和功能神經導航系統來避免腦重要功能結構的損傷。

近期一項大宗病例研究表明,對膠質母細胞瘤的病例,如果術后發生新的運動或語言功能損傷,患者的平均存活時間將縮短約3個月,這充分說明了功能保留對於高級別膠質瘤手術的重要性。而如果能由功能神經導航系統標記重要功能結構,再藉助高場強術中磁共振系統進行術中腦功能成像和術中導航計劃的更新,以對抗「腦移位」的影響,這二者相輔相成,對保留重要腦功能結構和腫瘤切除都有很高的臨床價值。

術中磁共振系統還對經蝶竇垂體瘤切除術很有幫助,有助於觀察和發現向鞍旁及海綿竇發展的殘留腫瘤。此外,我們還嘗試使用術中磁共振和功能神經導航系統對涉及功能區的動靜脈畸形、顱內深部小病灶、部分癲癇外科病例,甚至對一些特殊的精神外科病例進行了治療並獲得了滿意的療效和寶貴的經驗。因此,我們認為,在多種疾病的評估和治療過程中,都能夠運用精準神經外科的理念,術中成像和功能神經導航的臨床應用範圍非常廣泛。

奢侈的幻想還是實用的理念

在具體實施精準神經外科的過程中,必然會涉及設備投資問題。典型的誤解是,要從事這方面的工作,必須配備昂貴的術中高場強磁共振和複雜的導航設備。然而,我們認為,精準神經外科的基本理念是因地制宜的利用現有成像設備,全面的評估患者病情並制定和實施精細、準確的手術計劃。大型的醫療中心能夠配備高場強術中磁共振系統,中小型醫院使用價格低廉的術中B超、術中CT和低場強術中磁共振等設備,配合功能神經導航,也能夠取得良好的效果。因此,精準神經外科的理念並不只是大型醫療中心專有的奢侈夢想,如果貫徹得當,它的適用範圍很廣泛。

今日世界,日新月異,神經外科事業亦是蓬勃發展。30年前,顯微外科技術剛剛引入神經外科,而CT及MRI影像技術尚未誕生,介入治療技術治療顱內動脈瘤及血管畸形尚處於原始水平,放射外科治療及內窺鏡技術治療中樞神經系統疾病尚不為人所知,計算機引導直接手術更是新近的創舉。這些新技術的出現均發生在過去短短的30年之中,那麼未來30年神經外科將發生什麼樣的變化呢?在未來的高科技時代,神經外科將如何發展,這將是全世界每個神經外科醫師都應正視的問題。

我們認為,神經外科未來的發展方向之一,是以影像導航神經外科和術中成像為技術平台的精準神經外科,這是對微侵襲神經外科理念的合理擴展和延伸。就像在過去的30年,手術顯微鏡的使用和微侵襲神經外科的理念極大地改變了顱底外科的面貌一樣,我們有理由期待,今後的30年,精準神經外科的理念和方法將最終改變大腦半球功能區實質內病變的手術方式並帶來此方面的飛速發展。

許百男教授

許百男,醫學博士,1977年畢業於中國醫科大學。1982年入解放軍總醫院攻讀碩士和博士學位。1989至1990和1994至1997年先後赴日本、美國研修,現任解放軍總醫院神經外科主任、教授、博士生導師。同時擔任全軍神經外科學會主任委員,中國醫師協會神經外科分會副會長,中華神經外科學會北京分會副主任委員,中國醫師協會神經外科腦血管病專家委員會主任委員,中華神經外科學會腦血管病專業委員會副主任委員,擔任多種專業雜誌副主編、常務編委或編委。,主編學術專著多部,並在國內外發表論文百餘篇。獲國家及軍隊各項科技進步和醫療成果獎16項。承擔多項國家和省部級重點課題。曾獲總後科技銀星稱號及第二屆王忠誠神經外科年度醫師獎。

本文轉載自 《中華神經外科疾病研究雜誌》 ,2010,9 (6);版權歸雜誌社所有,分享僅做學習交流。本文作者:許百男,陳曉雷

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