立體定向神經外科應用進展第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日立體定向技術概述立體定向神經外科應用進展

第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日立體定向神經外科立體定向神經外科作為神經外科的一個分支,是利用影像定位和定向儀引導,將微電極、穿刺針等顯微器械置入腦內特定靶點;通過記錄電生理、留取組織標本、產生毀損灶、去除病灶、植入電極等方法,診斷和治療中樞神經系統(tǒng)的各種病癥第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日立體定向神經外科發(fā)展史1873年Dittmen首先介紹了立體定向術的原理和動物試驗1889年Zernov制造了極坐標形式定向儀,用于引導顱骨鉆孔手術,是立體定向神經外科的最早嘗試1906)1908年Clarke和Horsley設計制造了第一臺三維坐標立體定向儀,僅用于動物試驗1920年Clarke發(fā)表了貓腦和猴腦的立體定向切面圖譜,并預言定向儀可應用于人類疾病的治療1947年Spiegel和Wycis應用自行設計較精確的定向儀,采用腦室造影技術確定腦內靶點,完成了首例患者的立體定向手術(丘腦背內側核毀損術)1949年，LarsLeksell首先設計出平面直角與球極坐標相結合的復合立體定向手術系統(tǒng)1970年CT問世,1976年Beqgrtro首先介紹了CT導向立體定向系統(tǒng)1995年Alexeander施行了首例MRI引導下的立體定向手術第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日LEKSELL教授與他發(fā)明的定向系統(tǒng)第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日我國立體定向神經外科發(fā)展情況王忠誠于1957年利用蒼白球切開器徒手穿刺,開展外科手術治療帕金森綜合征,王茂山教授1961發(fā)表《帕金森綜合征的外科治療》蔣大介教授1964《腦部定向手術研究——一種定向器的設計及其應用》、《錐體外系疾病的定向手術治療》許建平教授1964《立體導向在神經外科上的應用》1965年至1983年期間,,立體定向和功能性神經外科基本處于停頓狀態(tài)第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日我國立體定向神經外科發(fā)展情況1983年后，立體定向神經外科在全國獲得蓬勃發(fā)展成都軍區(qū)總醫(yī)院神經外科自1985年率先在西南地區(qū)開展立體定向手術，至1996年共治療帕金森氏病2000余例，獲軍隊科技進步二等獎1988年出版了我國第一本《功能性及立體定向神經外科學》專著,陳炳桓主編,蔣大介、許建平副主編1997年海軍總醫(yī)院應用機器人集成系統(tǒng)于臨床1998年北京天壇醫(yī)院、上海華山醫(yī)院等開展腦深部刺激治療帕金森病第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日立體定向的基本原理基于三維坐標系統(tǒng)，空間任意一點可以由三維坐標確定。三切面相互垂直時，交點只有一個。腦內任意一靶點都可在定向儀的三維坐標上找到對應的數值。立體定向（stereotaxis）一詞起源于希臘詞stereos和taxis，前者的意思是三維立體，后者指的是定向排序。立體定向系統(tǒng)是指在顱外建立穩(wěn)定的三維參照系統(tǒng)，在神經放射影像上測量顱內任意靶點的三維坐標參數。第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日立體定向的基本原理通過計算靶點相對于N形邊的三維位置，確定靶點的三維坐標計算出靶點三維坐標后，安裝上導向頭環(huán)，使得靶點位于定向系統(tǒng)的圓心。第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日標準解剖方位第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日精確定位和確定靶點

腦圖譜—確定經驗靶點（間接靶點）成像設備—CT/MRI采集影像數據，識別患者大腦內的主要結構。解剖標測—將圖譜中顯示的靶區(qū)與單個患者的各別成像數據作配對解剖靶點定位—使用解剖圖來確定靶點坐標電生理定位—通過對靶點進行刺激以及評估副作用和癥狀改善來確定最佳電極位置第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日三個主要的靶點定位標志Anteriorcommissure(AC)前連合-位于胼胝體下方，丘腦前方Posteriorcommissure(PC)后連合-位于胼胝體下方，丘腦后方第三腦室AC-PC線的中點定為大腦原點。左右丘腦位于第三腦室的兩側，靠近后室壁。第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日AC-PCCorpusCallosumMidline第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日立體定向神經外科進展和趨勢第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日1986年Robert介紹了無框架立體定向導航系統(tǒng)。

目前神經外科導航系統(tǒng)發(fā)展很快，已經有多種類型，如聲波數字化儀、遙感關節(jié)臂、光學數字化儀、電磁數字化儀。

一、有框架定向儀走入無框架立體定向導航系統(tǒng)

第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日

隨著無框架導航系統(tǒng)臨床應用，發(fā)現術中腦脊液丟失，病灶組織切除以及腦腫脹等因素可產生目標移位。因而，又出現了術中實時掃描影像導航手術或功能性影像導航手術(iMRIfMRIiCT導航技術，來彌補術中目標移位)。

第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日

目前Neuro-navigation，不論Brain－LAB神經外科導航系統(tǒng)，stryker導航系統(tǒng)、stealthstationtreon導航系統(tǒng)，均具有一定智能功能，神經外科手術計劃系統(tǒng)，Talairach和schatenbrand圖譜，大腦功能多種圖像融合功能和有框架立體定向手術計劃系統(tǒng)，可在顱內作任意導航。第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日

無框架立體定向技術（神經外科導航系統(tǒng)），他已走出神經外科向其他學科滲透，目前已有了五官科導航系統(tǒng)，脊柱外科導航系統(tǒng)，不久將擴大到全身各個部位和器官,應用這種技術方法定位和治療。

第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日骨科手術導航系統(tǒng)耳鼻喉科—頭頸外科手術影像導航系統(tǒng)第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日

二、虛擬現實技術（VR）在立體定向神經外科中應用

虛擬的意思是“事實上不存在的，但在效果上和功能上是與其存在物體相同的”;

現實是指客觀存在的環(huán)境或物體。虛擬現實技術不僅僅是計算機技術，也可能包含多項其他領域的技術，通過模擬技術實現人的各種感官，如同在實際環(huán)境中相同或類似的感覺。這項技術稱為虛擬現實技術（VirtualRealityVR）。第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日

在醫(yī)學中，虛擬現實最主要的當然就是虛擬人體。所謂虛擬人體就是要利用各種技術手段來重現一個人的各個系統(tǒng)和臟器。主要的是形態(tài)和功能再現。

目前虛擬現實技術分為三種：①簡單型VR（simplifiedVR）。②加強型VR（AugmentedVR）。③智能型VR（ImmersiveVR）。第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

VR技術的基礎——計算機融合技術和導航技術?！叭诤稀笔怯嬎銠C將CT、MRI、DSA等圖像配準融合為一體，還可將立體定向顯微鏡，軌跡監(jiān)視等得以一個計算機圖像?！皩Ш健笔鞘中g之前把帶有標記物，標定在病人的CT或MRI圖像上，并輸入到計算機工作站，根據這些資料進行多維重建，手術時進行配準，使術前掃描圖像和手術實時相結合并融為一體，根據導航系統(tǒng)進行手術。第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日

具體來說：就是利用計算機對大量數據信息的高速處理和控制能力，對CT、MRI等圖信息進行多維重建，為外科醫(yī)師提供給手術時了解病變部位、手術徑路和腫瘤切除范圍等進行手術模擬、手術導航、手術定位、制定手術計劃，使手術方案客觀、準確、直觀在顯示屏上實時顯象。第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日

VR技術的核心：通過頭帶式顯示屏（headmounteddisplais,HMDS）的設備，觸覺反饋感，使人產生視、聽、觸模擬的感覺，在計算機工作站中形成動態(tài)化，虛擬的內環(huán)境。醫(yī)師在虛擬環(huán)境中，通過提供給醫(yī)師的立體圖象裝置，把醫(yī)師帶到一個可視、聽、觸虛擬的病灶（如腫瘤）空間去，從各個方向檢查腫瘤，模擬手術過程，達到最小損傷組織的真正“微創(chuàng)”境地一種預先演習。第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日

目前虛擬現實技術在神經外科手術中的應用，還存在很多缺點：①被模擬的對象均為靜止的，不能模擬腦搏動，血管搏動，腦脊液流動。②不能再生組織和生物化學特性；不同組織之間的界面，組織的質感、光澤和紋理，組織的彈性，牽拉變形達不到；切斷血管后無搏動性血液流出等。③部分虛擬現實系統(tǒng)雖然增加了感覺反饋系統(tǒng)，但操作不靈敏。④圖象的組織分辨力有待改善。⑤人工智能的應用不夠廣泛。第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日

我們正期待著，VR技術將進入到真正的實時時代（reallyrealinthecomingyeas），把形態(tài)和功能兩方面結合起來，成為更加逼真的虛擬人，對醫(yī)學研究，診斷和治療作出更大貢獻。第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

三、機器人輔助神經外科手術

醫(yī)用機器人系統(tǒng)由輔助規(guī)劃導航系統(tǒng)和輔助操作子系統(tǒng)組成。醫(yī)生在外科手術前就可以得到三方面的了解,即對病人手術部位及鄰近區(qū)域的解剖結構有一個明確的認識，可進行手術規(guī)劃，手術路徑設想等;進行手術的仿真操作;了解手術器械在病變組織中位置和周邊的組織信息。第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日

最早的機器人只是一個簡單的機械臂，它只能在手術者的操縱下完成極其有限的工作，無法自行去完成一個完整的手術。隨著影像技術的發(fā)展，一些特別設計的計算機軟件能夠將圖像重建，并且將機器人與計算機工作站相連，由機器人去完成計算機工作站預先設計好的手術程序。第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日

隨著無框架立體定向技術的出現，神經外科導航系統(tǒng)與機器人相結合。德國的西門子公司和美國的ISS公司等分別研制出不同類型的機器人系統(tǒng)－（RAMS）。通過機器人的機械臂，將特定的神經外科手術器械，如神經內鏡、活檢針、激光器、電凝器等送到手術區(qū)。機器人還能使用環(huán)鉆鋸開顱骨，在手術過程中，手術者無須親自操作，并且可以通過計算機工作站的顯示屏觀察手術器械到達的位置，及時調整，做到微侵襲切除腫瘤或活檢。第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日

目前,美國科學家還設計一種機器人，利用探針感受壓力的功能，當它碰到血管的時候會自動感受壓力變化并及時反饋給計算機，從而使手術者能及時調整手術方案，減少了出血的并發(fā)癥。這種探針腫瘤與正常腦組織的質地不同，辨別出腫瘤的邊界，以利于手術中全切除腫瘤。第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日

他們還設計出的一些機器人能夠正確地縫合大鼠的頸動脈。但是，這些研究成果尚未用于臨床，另外報道的一些機器人尚能在手術時將可攜式微型攝像機,送到腦內以觀察顱內病變情況,機器人開始應用于神經外科。第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日

我國田增民等，曾用機器人輔助手術。進行了如顱內病灶的活檢、腦室內病灶的手術、腦內小病灶的切除。機器人協(xié)助神經外科手術，它對于一些大的病灶及出血較多的病灶尚無法應用。第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日

四．立體定向放射外科——新方法

立體定向放射外科（StereotacticRadiosurgery.SRS）是指應用立體定向技術將大劑量高能射線精確地（一次或分次）匯聚于某一局限性的靶點組織，使靶點受到不可逆毀損。它既不同于常規(guī)外科手術，也不同于常見的放療與間質放療—即伽瑪刀,X刀。第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日

目前立體定向放射外科使用放射源主要有三種：①放射線核素釋放的α、β、γ射線（光子線）。②X線機和各種加速器產生不同能量的光子線。③各種加速器產生的電子束、質子束、中子束、負π介子等。伽瑪刀是鈷60為放射源；X刀是直線加速器為放射源；質子刀是帶電粒子為放射源，質子束放射又優(yōu)于X刀或伽瑪刀。第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日

近年來立體定向間質內放療(intersti-tialirradiation）又受到臨床各界關注，其方法--放射微粒治療計劃系統(tǒng)。粒子植入方式有模板種植、CT導向下種植、術中種植,均能收到滿意效果第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

光子放射治療儀（photonRadioSurgerySystem.PRS）

他是應用微型X射線治療裝置――PRS400，利用立體定向儀精確定位，安裝在立體定向儀上，通過立體定位計算，將探針直接插入腫瘤中心靶點。因為PRS體積小，便于攜帶，可在手術室內進行，成為外科手術治療的一部分。

第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日Cyberknife——機器人立體定向放射外科治療系統(tǒng)

是一個全新的立體定向放射外科體系,它結構簡單，輕便的直線加速器安裝在機器人的機械臂上，可以靈活地做任意方向的旋轉。采用計算機立體定位導向，自動跟蹤靶區(qū)，無需使用定向儀框架和體架。，他提供多種治療選擇——正向治療計劃或逆向治療計劃，它無需中心投射，可分期分次治療,使病人放射劑量和病變部位達到最大的均勻分布和適形性。第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日

目前世界上有少數醫(yī)院使用質子治療系統(tǒng)(30),中國山東萬杰醫(yī)院巳安裝完畢,臨床開始治療病人,費用較高。第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

五、計算機網絡與立體定向神經外科

計算機網絡工程，它是通過電話線、光纜、衛(wèi)星通訊等不同設備，將計算機系統(tǒng)之間進行連接和分享信息。計算機網絡將逐漸取代如今應用的計算機外部硬盤，借助互聯(lián)網、局部網、影像數據和計算機軟件，得到廣泛、安全地應用，從而打破地域界限，更好地為立體定向神經外科服務。通過遠距離傳輸和實時視覺（VR）技術的發(fā)展，促進遠程醫(yī)療的發(fā)展。第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日

六、修復神經外科——21世紀神經外科研究重點

盡管顯微神經外科、神經放射外科、神經內鏡、介入神經外科出現與發(fā)展，化療和放療技術的不斷提高，對病人生存率，生活質量沒有明顯改善。每日仍有大量地顱內腫瘤、創(chuàng)傷、腦血管疾病，中毒、帕金森病、Alzheimer病等引起組織結構缺損，重要功能的喪失，使醫(yī)生們仍束手無策。

修復神經外科立體定向神經外科來完成第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日（1）、精神外科過去、現在與將來1、精神外科修復神經外科第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日（2）神經調控術精神外科（Neuromodulation）

深部腦電刺激術（DBS）——

精神外科在腦深部電刺激（deepbrainstimulation,DBS）技術被廣泛應用于運動障礙性疾病的治療基礎上，并開始試用于其他神經精神疾病的治療。目前，直接對神經元進行電刺激的一種治療方法，起神經調控（neuromodulation）作用。

DBS已試用于神經精神疾病的治療有癲癇、慢性疼痛、叢集性頭痛、顱腦損傷、永久性植物狀態(tài)以及強迫癥（obsessivecompulsivedisorder,OCD）和抑郁癥等。第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日

DBS確切的作用機制尚未明了，DBS治療中常采用高頻電刺激（highfrequencystimulation,HFS），即頻率為100Hz或高于100Hz，抑制神經元的活動，減少了來自刺激部位的輸出

目前嘗試的DBS靶點主要包括內囊前肢、伏核和腹側尾狀核和扣帶回膝下部等。正電子發(fā)射斷層掃描（positronemissiontomography,PET）檢測發(fā)現患者眶額皮質區(qū)葡萄糖代謝率顯著下降，推測DBS降低眶額皮質代謝活動從而發(fā)揮治療作用。也可能與邊緣系統(tǒng)－運動系統(tǒng)網絡的存在有關，這一發(fā)現提示伏核DBS可能成為治療情緒障礙的一種有效手段。第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日小腦刺激術

精神外科早在20世紀70年代Cooper首先應用該技術治療腦性癱瘓、精神病和癲癇。Dario采用小腦刺激技術治療各類精神病，經過長期隨訪和醫(yī)學心理測驗，沒有發(fā)現行為和心理障礙現象。該手術適應于嚴重抑郁癥，焦慮、偏執(zhí)狂和攻擊行為。國內已有采用國產部分植入性小腦刺激器治療癲癇的報告，對精神疾病外科治療臨床尚未應用。第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

迷走神經刺激術（VNS）精神外科

臨床應用迷走神經刺激(VagalNerveStimulation,VNS)治療癲癇開始于1938年,由Bailey和Bremuer’s倡導,1988年Penry和Dean第一次報道用于頑固性癲癇患者,并取得滿意效果。此方法是一種新的、非藥物性治療癲癇,安全、易于耐受,能緩解復雜性部分性癲癇發(fā)作。在國內已開展了此項工作。VNS抗精神病作用機理——VNS是調節(jié)情緒而應用于臨床,來治療抑郁癥和強迫癥。Rush等(2000)報道30例抑郁癥,VNS后50%對焦慮不安得到改善,70%精神激動好轉。George等(2003),應用VNS治療10例OCD，隨訪10周,用Hamilton量表評分，下降23%。VNS治療精神疾病,在我國還未開展。第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日

（約70％的感受傷害性疼痛患者和50％的神經性傳導阻滯性疼痛患者可獲得緩解。對于采用其他方法治療無效的慢性疼痛者，立體定向技術無疑是一種有價值的手段。2、疼痛修復神經外科治療第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日頑固性疼痛治療原理：在痛覺傳導通路或者痛覺參與結構上制造毀損灶或予以神經調控適應癥：無明確規(guī)定，需要強調：常規(guī)鎮(zhèn)痛藥物不能緩解疼痛或不能耐受副作用；對癌痛病人預計生存期大于2個月。第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日（2）脊髓刺激治療疼痛第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日（3）運動皮層刺激

治療疼痛第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日

隨著科技發(fā)展，目前癲癇各種手術方式（如大腦半球切除術、顳葉切除術、前額葉切除術、多處軟腦膜下橫切術等大骨瓣、大切口、多處創(chuàng)傷），肯定不符合微侵襲理念和生理解剖入路。

改變上述理念，能達到解剖生理入路治療癲癇——唯有立體定向技術。

3癲癇修復神經外科治療第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日(1)經顱磁刺激(transcranialmagneticstimulation,TMS)---治療癲癇

利用一定強度的時變磁場在生物體內誘發(fā)感應電流，此電流刺激來調節(jié)大腦皮質網絡的興奮性，用來抑制癲癇。

低頻rTMS參數：0.3~0.5Hz，每天兩次，每次15分鐘，500~600個脈沖閾刺激，可減少癲癇發(fā)作50%以上。

(高頻可誘發(fā)癲癇)第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日(2)腦內慢性電刺激---治療癲癇（DBS，VNS，……）第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日(3)癲癇外科治療未來趨勢

1).腦內慢性電刺激（DBS，VNS，TMS……）。

2).腦組織移植術及神經干細胞治療。

3).致病灶形態(tài)學和功能性定位方法改進（fMRI,MRS,SPECT,PET,MEG,EEG……）。

4).立體定向放射外科治療癲癇（高劑量、低劑量、Gene-SAS,ch-SRS）。

5).大腦可塑性開展研究進行系列基礎和臨床研究，使手術方式以最小損傷，達到最好療效，特別手術時間窗。第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日4、戒毒已進入全國十一五計劃第六十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日手術示意圖-伏核第六十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日5、帕金森?。ㄕ痤?、僵直、運動減少）神經修復術

（1）Vim-Gpi-毀損（2）DBS第六十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

（2）腦組織移植和基因治療自1979年Perlow等報告多巴胺(DA)類神經元植入黑質損傷的大鼠腦內糾正運動異常，首先證明腦移植物的功能，1985年Backlund報道了2例自身腎上腺髓質植入尾狀核頭部帕金森病(PD)患者癥狀緩解，使全世界看到腦組織移植的光明前途。第六十六頁，共七十一頁，2022