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微创神经外科学的进展与前瞻

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核心提示:19世纪末期,神经外科开始从普通外科分离出来。当时,病人患颅内或脊髓疾病先经神经科医师诊断,再由外科医师手术,这些外科医师成为了神经外科医师的先驱,建立了传统的神经外科开颅手术模式。限于当时的条件和技术水平,传统的开颅手术范围较大,究其原因:(1)诊断手段简单,使神经系统疾病发现晚,多数情况是病变已很大时才得以确诊。甚至术前尚不能确定诊断,需开颅探查,迫使大骨瓣开颅,以应付术中不同病变的处理。(2)早期手术照明设备简陋,需要扩大开颅范围,以增加术野光线。(3)当时的手术器械不是为神经外科专门设计

  继20世纪50年代经典神经外科趋于成熟后,在后50年中显微神经外科技术得到了迅速发展和普及。经神经外科医师不断探索,传统的神经外科手术模式发生了变化,减少了病人治疗的痛苦,降低了传统手术的医源性并发症,使手术治疗效果日趋完美。至20世纪90年代,微创神经外科学(minimal invasive neurosurgery)初具雏形。

  微创神经外科学包括微骨孔入路(Keyhole approach,亦称“锁孔入路”)、神经导航手术(neuronavigation)、神经内镜(neuroendoscope)、血管内介入治疗、放射外科(radiosurgery)等技术,以及相关的显微神经解剖、神经干细胞和医学信息技术等基础研究。其中,血管内介入治疗和放射外科已有过不少介绍,本文仅介绍微骨孔入路、神经导航手术和神经内镜等微创神经外科技术。

  微创神经外科学的发展史

  19世纪末期,神经外科开始从普通外科分离出来。当时,病人患颅内或脊髓疾病先经神经科医师诊断,再由外科医师手术,这些外科医师成为了神经外科医师的先驱,建立了传统的神经外科开颅手术模式。限于当时的条件和技术水平,传统的开颅手术范围较大,究其原因:(1)诊断手段简单,使神经系统疾病发现晚,多数情况是病变已很大时才得以确诊。甚至术前尚不能确定诊断,需开颅探查,迫使大骨瓣开颅,以应付术中不同病变的处理。(2)早期手术照明设备简陋,需要扩大开颅范围,以增加术野光线。(3)当时的手术器械不是为神经外科专门设计的,体积较大。(4)早期神经外科手术常由多名医师完成,需足够大的术野,以保证几位医师能同时观察,方能协调操作。

  20世纪60年代,神经外科引进显微手术技术,但仍延用传统的开颅手术模式,1971年,有人提出微骨孔入路概念,倡导改进传统的开颅手术观念,以充分发挥显微手术微创的优越性。20世纪80年代,显微脑解剖、断层脑神经解剖和以手术显微镜为核心的显微手术设备不断改进,有力地促进了神经外科显微手术水平的发展。

  随着生物技术、新材料和影像学技术日新月异的发展,1991年日本神经外科医师首先报告经微骨孔入路治疗颅内前交通动脉瘤取得较好的手术效果,从而使微骨孔入路技术的优越性逐渐被欧美等国家神经外科医师所认识和采用,近年来取得迅速进展。同时,神经导航和神经内镜有利的支持了微创神经外科的发展。

  现代微创神经外科学要求手术尽量减小对脑的医源性干扰和损伤,最大程度地切除病灶,获得绝佳疗效。

  微创外科的标志——微骨孔入路手术

  1、微骨孔入路的优点

  微骨孔入路采用小切口(长3.0cm),小骨窗(2.5cm×3.0cm),不影响病人外貌,是微创外科的标志。这种入路对颅内病变的定位要求要像钥匙孔一样精确。根据每个病人的具体情况,个体化的设计手术通道直抵脑内病变区域,达到微创手术的目的。例如,切除鞍区占位时,采用传统的额部开颅,几乎暴露大脑半球的前半部分,虽有棉条保护,也会造成暴露在空气中脑皮层的损伤。这正是额部开颅手术后,需给病人预防性抗癫痫药的原因。而且,最上程度牵拉脑组织是微创技术的关键。脑皮层血管对牵拉址分敏感,当压力超过20mmHg时会严重影响脑血流,导到皮层缺血梗死和脑水肿,术后产生永久性的神经功能损伤,如偏瘫失语,严重者还会造成病人死亡,影响手术疗效和预后。如果根据病人的术前神经功能状态、影像学资料,避开重要脑功能区,打开蛛网膜和脑室脑池放出脑脊液,充分利用脑的自然沟裂分离血管神经到达病变区域,就会减少对脑的牵拉,使手术中的医源性脑组织损伤显著降低。另外,由于骨窗小、开关颅时间短、术中出血少、术后并发症(如术后硬脑膜外血肿和癫痫)的发生率低,所以病人康复较快。同时,缩短了病人的住院时间,节省医疗开支。

  2、微骨孔入路的工作原理和技术支持

  微骨孔入路的工作原理与我们生活中用的门镜相似。门镜孔虽然很小,当经门镜向门外窥视时,却可以看到较大的视野,距门镜越远视野越大。微骨孔入路开颅范围虽小,但在手术显微镜下操作,通过调节手术床和手术显微镜的角度,可保证获得足够的可视术野。

  近年,高质量的影像学检查如CT、MRI、正电子发射型断层显像(PET)、超选择导管造影(DSA),使颅内病变的定位和定性诊断更加准确,并能详细地显示病变周围的解剖关系。相关学科的高科技成果不断更新显微手术器械,为微骨孔入路提供了可靠的技术支持。

  神经导航手术利用其准确定位、定向和实时引导功能,为微骨孔入路提供了可靠的技术设备保障。首都医科大学天坛医院神经外科自1999年以来,开展微骨孔入路400余例,在治疗脑动脉瘤、鞍区肿瘤、桥小脑肿瘤等疾病方面取得了丰富经验。

  3、微骨孔入路的展望

  应用标志微创神经外科的微骨孔入路,要求外科医师具有丰富的显微手术临床经验,同时还需具备精良和齐全的显微手术设备和一套为微骨孔入路设计的特殊手术设备和一套为微骨孔入路设计的特殊手术器械。微骨孔入路最适用脑外病变,如:尚无症状的脑肿瘤、动脉瘤等。微骨孔入路应用范围也有其局限性,不适用于巨大的脑动静脉畸形和癫痫手术。

  神经导航——传统开颅手术方式的革命

  1、神经导航手术发展历史

  神经导航手术亦称影像引导(image guide)或无框架脑立体定位手术。20世纪初,有人利用几何学原理定位颅内病变,期望准确地发现颅内病变。随后,带框架脑立体定向手术用于活检、帕金森病和内放射治疗,病人需配戴框架,操作较复杂且不能实时导航,应用受到限制。20世纪80年代,CT和MRI等影像的数字化,使之可输入计算机,导航手术应运而生,改变了传统开颅手术方式,被广泛应用于颅内肿瘤、脑血管病、血肿和活检等手术。1998年首都医科大学天坛医院神经外科引进导航技术,开展颅内肿瘤、脑血管畸形和脊柱手术600余例,可安全切除大脑半球深度小于2.0cm的病变,而不造成病人的神经功能损害,为拓宽微创神经外科手术积累了丰富经验。

  2、神经导航手术的应用价值

  (1)设计手术入路:术前在工作站获得头皮、病灶、血管和脑室结构三维图像,选择最理想的个体化手术入路,改变了传统开颅入路模式,选择入路原则:非功能区,手术入路最短,尽量利用脑自然沟、裂,缩小皮瓣面积或采用微骨孔入路,减少脑暴露。设计入路还可对年轻医师进行培训。

  (2)准确切除深部病灶:CT和MRI应用,大量无症状颅内深部小病灶被早期发现,传统手术难以准确定位发现,并可能造成严重脑损伤。导航系统对深部小的病变术前精确定位,术中实时引导发现,减少盲目性探查损伤脑组织,降低术后神经功能损伤。

  (3)显示颅内重要结构:开颅手术中,尤其颅底手术,实时了解肿瘤与周围重要神经血管。如脑干,颈内动脉和基底动脉的关系;在切除大脑半球脑膜瘤、胶质瘤和垂体瘤时,探及肿瘤边界,印证切除范围;显示额窦和硬脑膜窦的位置,保证开颅安全。

  (4)脑动静脉畸形和动脉瘤手术中的应用:导航可确定巨大动静脉畸形血管范围,指导沿动静脉畸形边界分离切除,既可避免误入病变大出血,也可防止损伤脑组织。术中导航系统实时提供颈内动脉及Ⅱ、Ⅲ颅神经位置;脑回缩不满意时指导脑室穿刺;协助判断巨大动脉瘤与载瘤动脉关系,保证夹闭动脉时载瘤动脉的安全。

  (5)活检和取颅内异物:该系统定位较带框架者方便,可用于活检,穿刺囊(血)肿;定位取外伤骨,异物。

  3、神经导航手术存在的问题

  脑漂移影响导航效果是仍未完全解决的问题。术中应用超声,开放MRI提供补偿影像可纠正,但需增加设备,操作复杂。另外,导航系统判断胶质瘤切除程度,实际是以术前MRI做为标准,而非病理学切除标准。

  4、磁共振引导介入手术(MRI-guided interventional surgery)

  在开颅手术中利用开放式磁共振仪(open configuration magnet)进行磁共振(MRI)影像实时引导的手术。

  在神经导航手术实施中,其定位的基本依据是术前的影像资料,开颅中随着脑脊液流失、病灶的切除、活检或吸除囊性病灶的囊液、脑牵开器的牵拉,以及伴发脑积水或脑萎缩的病例,都可能发生脑移位。为了在术中及时纠正这种脑移位带来的解剖偏差,提高手术精度,术中能够实时成像,使术者随时了解到手术状况,并引导手术方向与深度,进而出现了开放式MRI。其设计意图在于:(1)新设计的MRI仪的磁体使外科医师获得在磁场内,可直接进行手术的操作空间;(2)术者不仅能直接或在显微镜下进行操作,而且能通过实时MRI“看到”术野周围的结构。利用MRI成像特性,使术者即时区分用肉眼不易辨认的正常与病变组织;(3)术者可用指示器,在术野任何部位获取交互-实时MRI影像。磁共振引导蛤入手术技术尚处在临床应用初期,一旦成熟,可能取代神经导航手术。

  目前,世界上已有15个研究中心,共报道了1000余例开放式磁共振手术的病例。有消息透露,开放介入性磁共振、磁共振造影(MRA)和手术室内手术设备联为一体,使开颅手术在影像的实时引导下进行,整个手术在计算机系统控制下进行,该设备预计明年在临床使用。届时,一个崭新的微创神经外科手术理念模式将展现在世人面前。今后,还有望MRI结合单光子扫描(SPECT)、脑磁图及实时超声波的引导下实施功能性神经外科手术。对全面了解瘤床的生物化学变化、推测术后脑循环状态,以及有效减少手术并发症等多方面有着更宽广的前景。

(责任编辑:王杨)

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