09-3立体定向技术发展趋势

脑立体定向技术发展和趋势脑立体定向技术发展和趋势 安徽省立医院神经外科安徽省立医院神经外科 安徽省立体定向神经外科研究所安徽省立体定向神经外科研究所 汪业汉汪业汉 开展立体定向和功能性神经外科工作开展立体定向和功能性神经外科工作是是HorsleyHorsley和和Clarke(1908Clarke(1908年年)，真正用于真正用于临床是临床是19471947年年SpiegelSpiegel和和WycisWycis。随随CTCT、MRIMRI、DSADSA、PETPET等影像发展，特别是与计等影像发展，特别是与计算机结合，衍生出立体定向放射外科。算机结合，衍生出立体定向放射外科。1986 1986年年RobertRobert又创造了无框架立体定向又创造了无框架立体定向系统系统又称神经外科导航系统。又称神经外科导航系统。目前又出目前又出现功能性磁共振现功能性磁共振(fMRI),fMRI),术中磁共振术中磁共振(iMRI),iMRI),术中术中CT(iCT)CT(iCT)与神经外科导航技术，极大地与神经外科导航技术，极大地丰富了神经外科技术手段。丰富了神经外科技术手段。到了到了2121世纪世纪,神经外科进展不再是单纯停留在神经外科进展不再是单纯停留在切除病灶，还要考虑到脑功能缺失的改善和修复。切除病灶，还要考虑到脑功能缺失的改善和修复。2121世纪传统神经外科将是立体定向和功能性神经外世纪传统神经外科将是立体定向和功能性神经外科微创时代。科微创时代。2121世纪立体定向和功能性神经外科世纪立体定向和功能性神经外科发展方向是什么呢？发展方向是什么呢？一、有框架定向仪走入无框架立体定向导航系统一、有框架定向仪走入无框架立体定向导航系统 15 15世纪末，世纪末，Leonando da VinciLeonando da Vinci就提出了立体定向就提出了立体定向 术的构思；术的构思；18731873年年DittmenDittmen介绍了立体定向术原理和动物实验；介绍了立体定向术原理和动物实验；1889 1889年年ZernovZernov制造了极坐标形式定向仪；制造了极坐标形式定向仪；19061906年年19081908年年ClarkeClarkeHorsleyHorsley设计出三维坐标设计出三维坐标 定向系统。定向系统。19471947年年SpiegelSpiegelWycisWycis报道了立体定向技术临报道了立体定向技术临床应用，并取得了成功。床应用，并取得了成功。1979 1979年年BrownBrown又提出了定向仪与又提出了定向仪与CTCT相匹配，不久相匹配，不久定向仪与定向仪与MRIMRI、DSADSA、PETPET结合相继有了报道；结合相继有了报道；1986 1986年年RobertRobert介绍了无框架立体定向导航系统。介绍了无框架立体定向导航系统。目前神经外科导航系统发展很快，已经有多种类目前神经外科导航系统发展很快，已经有多种类型，如声波数字化仪、遥感关节臂、光学数字化仪、型，如声波数字化仪、遥感关节臂、光学数字化仪、电磁数字化仪。电磁数字化仪。随着无框架导航系随着无框架导航系统临床应用，发现术中统临床应用，发现术中脑脊液丢失，病灶组织脑脊液丢失，病灶组织切除以及脑肿胀等因素切除以及脑肿胀等因素可产生目标移位。因而，可产生目标移位。因而，又出现了术中实时扫描又出现了术中实时扫描影像导航手术或功能性影像导航手术或功能性影像导航手术影像导航手术(iMRI iMRI fMRI iCTfMRI iCT导航技术，来导航技术，来弥补术中目标移位弥补术中目标移位)。目前目前Neuro-navigationNeuro-navigation，不论不论BrainBrainLABLAB神经外科导航系统，神经外科导航系统，strykerstryker导航系统、导航系统、stealth station treonstealth station treon导航系统，均具有一导航系统，均具有一定智能功能，神经外科手术计划系统，定智能功能，神经外科手术计划系统，Talairach Talairach 和和schatenbrandschatenbrand图谱，大脑功能图谱，大脑功能多种图像融合功能和有框架立体定向手术计多种图像融合功能和有框架立体定向手术计划系统，可在颅内作任意导航。划系统，可在颅内作任意导航。无框架立体定向技术无框架立体定向技术 （神经外科导航系神经外科导航系统统 ），他已走出神经外科向其他学科渗透，目），他已走出神经外科向其他学科渗透，目前已有了五官科导航系统，脊柱外科导航系统，前已有了五官科导航系统，脊柱外科导航系统，不久将扩大到全身各个部位和器官不久将扩大到全身各个部位和器官,应用这种技应用这种技术方法定位和治疗。术方法定位和治疗。骨科手术导航系统骨科手术导航系统耳鼻喉科耳鼻喉科头颈外科手术影像导航系统头颈外科手术影像导航系统 二、虚拟现实技术（二、虚拟现实技术（VRVR）在立体定向神经外科在立体定向神经外科中应用中应用 虚拟的意思是虚拟的意思是“事实上不存在的，但在效果上事实上不存在的，但在效果上和功能上是与其存在物体相同的和功能上是与其存在物体相同的”;现实是指客观现实是指客观存在的环境或物体。存在的环境或物体。虚拟现实技术不仅仅是计算机虚拟现实技术不仅仅是计算机技术，也可能包含多项其他领域的技术，通过模拟技术，也可能包含多项其他领域的技术，通过模拟技术实现人的各种感官，如同在实际环境中相同或技术实现人的各种感官，如同在实际环境中相同或类似的感觉。这项技术称为虚拟现实技术（类似的感觉。这项技术称为虚拟现实技术（Virtual Virtual Reality VRReality VR）。）。在医学中，虚拟现实最主要的当然就是虚拟人体。在医学中，虚拟现实最主要的当然就是虚拟人体。所谓虚拟人体就是要利用各种技术手段来重现一个所谓虚拟人体就是要利用各种技术手段来重现一个人的各个系统和脏器。主要的是形态和功能再现。人的各个系统和脏器。主要的是形态和功能再现。目前虚拟现实技术分为三种：简单型目前虚拟现实技术分为三种：简单型VRVR（s i m p l i f i e d V Rs i m p l i f i e d V R）。）。加 强 型加 强 型 V RV R（Augmented VRAugmented VR）。）。智能型智能型VRVR（Immersive Immersive VRVR）。）。VRVR技术的基础技术的基础计算机融合技术和导航技术。计算机融合技术和导航技术。“融合融合”是计算机将是计算机将CTCT、MRIMRI、DSADSA等图像配准融合等图像配准融合为一体，还可将立体定向显微镜，轨迹监视等得以为一体，还可将立体定向显微镜，轨迹监视等得以一个计算机图像。一个计算机图像。“导航导航”是手术之前把带有标记是手术之前把带有标记物，标定在病人的物，标定在病人的CTCT或或MRIMRI图像上，并输入到计算机图像上，并输入到计算机工作站，根据这些资料进行多维重建，手术时进行工作站，根据这些资料进行多维重建，手术时进行配准，使术前扫描图像和手术实时相结合并融为一配准，使术前扫描图像和手术实时相结合并融为一体，根据导航系统进行手术。体，根据导航系统进行手术。具体来说：具体来说：就是利用计算机对大量数据信息的就是利用计算机对大量数据信息的高速处理和控制能力，对高速处理和控制能力，对CTCT、MRIMRI等图信息进行多等图信息进行多维重建，为外科医师提供给手术时了解病变部位、维重建，为外科医师提供给手术时了解病变部位、手术径路和肿瘤切除范围等进行手术模拟、手术导手术径路和肿瘤切除范围等进行手术模拟、手术导航、手术定位、制定手术计划，使手术方案客观、航、手术定位、制定手术计划，使手术方案客观、准确、直观在显示屏上实时显象。准确、直观在显示屏上实时显象。VRVR技术的核心：技术的核心：通过头带式显示屏（通过头带式显示屏（head head mounted disp lais,HMDSmounted disp lais,HMDS）的设备，触觉反馈感，的设备，触觉反馈感，使人产生视、听、触模拟的感觉，在计算机工作站使人产生视、听、触模拟的感觉，在计算机工作站中形成动态化，虚拟的内环境。中形成动态化，虚拟的内环境。医师在虚拟环境中，医师在虚拟环境中，通过提供给医师的立体图象装置，把医师带到一个通过提供给医师的立体图象装置，把医师带到一个可视、听、触虚拟的病灶（如肿瘤）空间去，从各可视、听、触虚拟的病灶（如肿瘤）空间去，从各个方向检查肿瘤，模拟手术过程，达到最小损伤组个方向检查肿瘤，模拟手术过程，达到最小损伤组织的真正织的真正“微创微创”境地一种预先演习。境地一种预先演习。目前虚拟现实技术在神经外科手术中的应用，还目前虚拟现实技术在神经外科手术中的应用，还存在很多存在很多缺点：缺点：被模拟的对象均为静止的，不能被模拟的对象均为静止的，不能模拟脑搏动，血管搏动，脑脊液流动。不能再生模拟脑搏动，血管搏动，脑脊液流动。不能再生组织和生物化学特性；不同组织之间的界面，组织组织和生物化学特性；不同组织之间的界面，组织的质感、光泽和纹理，组织的弹性，牵拉变形达不的质感、光泽和纹理，组织的弹性，牵拉变形达不到；切断血管后无搏动性血液流出等。部分虚拟到；切断血管后无搏动性血液流出等。部分虚拟现实系统虽然增加了感觉反馈系统，但操作不灵敏。现实系统虽然增加了感觉反馈系统，但操作不灵敏。图象的组织分辨力有待改善。人工智能的应用图象的组织分辨力有待改善。人工智能的应用不够广泛。不够广泛。我们正期待着，我们正期待着，VRVR技术将进入到真正的实时时技术将进入到真正的实时时代（代（really real in the coming yeasreally real in the coming yeas），），把形态把形态和功能两方面结合起来，成为更加逼真的虚拟人，和功能两方面结合起来，成为更加逼真的虚拟人，对医学研究，诊断和治疗作出更大贡献。对医学研究，诊断和治疗作出更大贡献。三、机器人辅助神经外科手术三、机器人辅助神经外科手术 医用机器人系统由辅助规划导航系统和辅助操医用机器人系统由辅助规划导航系统和辅助操作子系统组成。作子系统组成。医生在外科手术前就可以得到三方医生在外科手术前就可以得到三方面的了解面的了解,即对病人手术部位及邻近区域的解剖结构即对病人手术部位及邻近区域的解剖结构有一个明确的认识，可进行手术规划，手术路径设有一个明确的认识，可进行手术规划，手术路径设想等想等;进行手术的仿真操作进行手术的仿真操作;了解手术器械在病变组了解手术器械在病变组织中位置和周边的组织信息。织中位置和周边的组织信息。最早的机器人只是一个简单的机械臂，它只能最早的机器人只是一个简单的机械臂，它只能在手术者的操纵下完成极其有限的工作，无法自行在手术者的操纵下完成极其有限的工作，无法自行去完成一个完整的手术。随着影像技术的发展，一去完成一个完整的手术。随着影像技术的发展，一些特别设计的计算机软件能够将图像重建，并且将些特别设计的计算机软件能够将图像重建，并且将机器人与计算机工作站相连，由机器人去完成计算机器人与计算机工作站相连，由机器人去完成计算机工作站预先设计好的手术程序。机工作站预先设计好的手术程序。随着无框架立体定向技术的出现，神经外科导航随着无框架立体定向技术的出现，神经外科导航系统与机器人相结合。德国的西门子公司和美国的系统与机器人相结合。德国的西门子公司和美国的ISSISS公司等分别研制出不同类型的机器人系统公司等分别研制出不同类型的机器人系统（RAMSRAMS）。）。通过机器人的机械臂，将特定的神经外通过机器人的机械臂，将特定的神经外科手术器械，如神经内镜、活检针、激光器、电凝科手术器械，如神经内镜、活检针、激光器、电凝器等送到手术区。器等送到手术区。机器人还能使用环钻锯开颅骨，机器人还能使用环钻锯开颅骨，在手术过程中，手术者无须亲自操作，并且可以通在手术过程中，手术者无须亲自操作，并且可以通过计算机工作站的显示屏观察手术器械到达的位置，过计算机工作站的显示屏观察手术器械到达的位置，及时调整，做到微侵袭切除肿瘤或活检及时调整，做到微侵袭切除肿瘤或活检。目前目前,美国科学家还设计一种机器人，利用探针美国科学家还设计一种机器人，利用探针感受压力的功能，当它碰到血管的时候会自动感受感受压力的功能，当它碰到血管的时候会自动感受压力变化并及时反馈给计算机，从而使手术者能及压力变化并及时反馈给计算机，从而使手术者能及时调整手术方案，减少了出血的并发症。这种探针时调整手术方案，减少了出血的并发症。这种探针肿瘤与正常脑组织的质地不同，辨别出肿瘤的边界，肿瘤与正常脑组织的质地不同，辨别出肿瘤的边界，以利于手术中全切除肿瘤。以利于手术中全切除肿瘤。他们还设计出的一些机器人能够正确地缝合大他们还设计出的一些机器人能够正确地缝合大鼠的颈动脉。但是，这些研究成果尚未用于临床，鼠的颈动脉。但是，这些研究成果尚未用于临床，另外报道的一些机器人尚能在手术时将可携式微型另外报道的一些机器人尚能在手术时将可携式微型摄像机摄像机,送到脑内以观察颅内病变情况送到脑内以观察颅内病变情况,机器人开始机器人开始应用于神经外科。应用于神经外科。我国田增民等，曾用机器人辅助手术。我国田增民等，曾用机器人辅助手术。进行了如颅内病灶的活检、脑室内病灶的进行了如颅内病灶的活检、脑室内病灶的手术、脑内小病灶的切除。机器人协助神手术、脑内小病灶的切除。机器人协助神经外科手术，它对于一些大的病灶及出血经外科手术，它对于一些大的病灶及出血较多的病灶尚无法应用。较多的病灶尚无法应用。四立体定向放射外科四立体定向放射外科新方法新方法 立 体 定 向 放 射 外 科（立 体 定 向 放 射 外 科（S t e r e o t a c t i c S t e r e o t a c t i c Radiosurgery.SRSRadiosurgery.SRS）是指应用立体定向技术将大剂量是指应用立体定向技术将大剂量高能射线精确地（一次或分次）汇聚于某一局限性的高能射线精确地（一次或分次）汇聚于某一局限性的靶点组织，使靶点受到不可逆毁损。它既不同于常规靶点组织，使靶点受到不可逆毁损。它既不同于常规外科手术，也不同于常见的放疗与间质放疗外科手术，也不同于常见的放疗与间质放疗即伽玛即伽玛刀刀,X X刀。刀。目前立体定向放射外科使用放射源主要有三种：目前立体定向放射外科使用放射源主要有三种：放射线核素释放的放射线核素释放的、射线（光子线）。射线（光子线）。X X线机和各种加速器产生不同能量的光子线。线机和各种加速器产生不同能量的光子线。各种加速器产生的电子束、质子束、中子束、负各种加速器产生的电子束、质子束、中子束、负介子等。伽玛刀是钴介子等。伽玛刀是钴6060为放射源；为放射源；X X刀是直线加刀是直线加速器为放射源；速器为放射源；质子刀是带电粒子为放射源，质子束放射又优质子刀是带电粒子为放射源，质子束放射又优于于X X刀或伽玛刀。刀或伽玛刀。近年来立体定向间质内放疗近年来立体定向间质内放疗 (intersti-intersti-tial irradiation tial irradiation）又受到临床各界关注，其方又受到临床各界关注，其方法法-放射微粒治疗计划系统。粒子植入方式有模放射微粒治疗计划系统。粒子植入方式有模板种植、板种植、CTCT导向下种植、术中种植导向下种植、术中种植,均能收到满意均能收到满意效果效果 光子放射治疗仪光子放射治疗仪（photon RadioSurgery System.PRSphoton RadioSurgery System.PRS）他是应用微型他是应用微型X X射线治疗装置射线治疗装置PRS400PRS400，利用利用立体定向仪精确定位，安装在立体定向仪上，通过立体定向仪精确定位，安装在立体定向仪上，通过立体定位计算，将探针直接插入肿瘤中心靶点。因立体定位计算，将探针直接插入肿瘤中心靶点。因为为PRSPRS体积小，便于携带，可在手术室内进行，成体积小，便于携带，可在手术室内进行，成为外科手术治疗的一部分。为外科手术治疗的一部分。Cyber knifeCyber knife机器人立体定向放射外科治疗系统机器人立体定向放射外科治疗系统 是一个全新的立体定向放射外科体系是一个全新的立体定向放射外科体系,它结构简单，它结构简单，轻便的直线加速器安装在机器人的机械臂上，可以灵轻便的直线加速器安装在机器人的机械臂上，可以灵活地做任意方向的旋转。采用计算机立体定位导向，活地做任意方向的旋转。采用计算机立体定位导向，自动跟踪靶区，无需使用定向仪框架和体架。，他提自动跟踪靶区，无需使用定向仪框架和体架。，他提供多种治疗选择供多种治疗选择正向治疗计划或逆向治疗计划，正向治疗计划或逆向治疗计划，它无需中心投射，可分期分次治疗它无需中心投射，可分期分次治疗,使病人放射剂量使病人放射剂量和病变部位达到最大的均匀分布和适形性。和病变部位达到最大的均匀分布和适形性。目前世界上有少数医院使用质子治疗系统目前世界上有少数医院使用质子治疗系统(30)(30),中国山东万杰医院巳安装完毕中国山东万杰医院巳安装完毕,临床开始治疗病人临床开始治疗病人,费用较高。费用较高。(1)调强适形放疗时代调强适形放疗时代(IMRT)20世纪世纪90年代年代,就开始应用调强适形放射治疗（就开始应用调强适形放射治疗（IMRT 和和3D-CRT）,它是放射治疗的先进技术，它以直线加它是放射治疗的先进技术，它以直线加速器为放射源，由立体定位摆位框架、三维治疗计划速器为放射源，由立体定位摆位框架、三维治疗计划系统，电动多叶准直器（系统，电动多叶准直器（DMLC）等部分组成，调强）等部分组成，调强适形放射治疗是射野形状和肿瘤的形状一致，大大降适形放射治疗是射野形状和肿瘤的形状一致，大大降低了肿瘤周围正常组织的受照剂量，提高了治疗增益低了肿瘤周围正常组织的受照剂量，提高了治疗增益比。比。(2)图像引导放疗图像引导放疗(IGRT)调强适形放疗技术的最新进展是影像引导的放射治疗，调强适形放疗技术的最新进展是影像引导的放射治疗，称为四维放射治疗称为四维放射治疗 (4D-IGRT)。如果用分子生物影如果用分子生物影像引导又称五维像引导又称五维 (5D-1GRT)，目前临床已经开始多种图像引导放疗目前临床已经开始多种图像引导放疗:解剖影像引导放疗（解剖影像引导放疗（CT,MRI）病理影像引导放疗病理影像引导放疗 功能影像引导（功能影像引导（PET/CT）分子影像引导放疗分子影像引导放疗 乏氧影像引导放疗乏氧影像引导放疗lRT Planning Based on Bioloical Imaging-BIMRTGTVPTVClassical AnatomicalOr Physical Planning,IMRTWhole organirradiation requiredDose homogeneity preferredWhole organRT not be requiredDose inhomogeneity preferred靶区勾画的发展靶区勾画的发展 From Physical to Biological TRT 多学科结合勾画靶区多学科结合勾画靶区是放射治疗发展主要方向是放射治疗发展主要方向Dose painting 影像引导放疗从过去影像引导放疗从过去X-ray 进入进入CT、MRI,目目 前又进入到前又进入到PET/CT阶段，以后再进入分子生物阶段，以后再进入分子生物 影像引导放疗。为了达到精确定位、精确计划、影像引导放疗。为了达到精确定位、精确计划、精确治疗精确治疗,这样投入大量的新设备和掌握知识的这样投入大量的新设备和掌握知识的 人才。人才。X-Ray1895 195819721980 1995 2000 20012020 U/S CT MR PETDigital XRCT/PET NM Molecular ImagingXMR,XU/SOptical Imaging3D U/SMR/PETVCTFree electron 3DXRRadiology has been driving developments in Radiation Oncology Nuclear Medicine is playing increasing roleIn Radiation OncologyPrecise but not accurate Precise but not accurate 精确优化物理剂量分布精确优化物理剂量分布 IMRTPrecise and accurate准确控制剂量分布位置准确控制剂量分布位置IGRT 我们都知道当前放射外科治我们都知道当前放射外科治疗都是利用疗都是利用高剂量辐射高剂量辐射，对组织，对组织细胞毁损和抑制作用，用来治疗细胞毁损和抑制作用，用来治疗各种性质肿瘤和功能性疾病。各种性质肿瘤和功能性疾病。低剂量辐射低剂量辐射能否对人体组织细能否对人体组织细胞起胞起“兴奋效应兴奋效应”，这是目前科，这是目前科学工作感兴趣的课题，正在做大学工作感兴趣的课题，正在做大量探索性工作。量探索性工作。如果一定的低剂如果一定的低剂量辐射，照射特定的组织，激活量辐射，照射特定的组织，激活靶组织细胞，达到治疗疾病的目靶组织细胞，达到治疗疾病的目的，这样会把立体定向放射外科的，这样会把立体定向放射外科治疗临床应用推向新的高峰。治疗临床应用推向新的高峰。五、计算机网络与立体定向神经外科五、计算机网络与立体定向神经外科 计算机网络工程，它是通过电话线、光缆、卫星计算机网络工程，它是通过电话线、光缆、卫星通讯等不同设备，将计算机系统之间进行连接和分通讯等不同设备，将计算机系统之间进行连接和分享信息。计算机网络将逐渐取代如今应用的计算机享信息。计算机网络将逐渐取代如今应用的计算机外部硬盘，借助互联网、局部网、影像数据和计算外部硬盘，借助互联网、局部网、影像数据和计算机软件，得到广泛、安全地应用，从而打破地域界机软件，得到广泛、安全地应用，从而打破地域界限，更好地为立体定向神经外科服务。通过远距离限，更好地为立体定向神经外科服务。通过远距离传输和实时视觉（传输和实时视觉（VRVR）技术的发展，促进远程医疗技术的发展，促进远程医疗的发展。的发展。六、修复神经外科六、修复神经外科2121世纪神经外科研究重点世纪神经外科研究重点 尽管显微神经外科、神经放射外科、神经内镜、尽管显微神经外科、神经放射外科、神经内镜、介入神经外科出现与发展，化疗和放疗技术的不断介入神经外科出现与发展，化疗和放疗技术的不断提高，对病人生存率，生活质量没有明显改善。每提高，对病人生存率，生活质量没有明显改善。每日仍有大量地颅内肿瘤、创伤、脑血管疾病，中毒、日仍有大量地颅内肿瘤、创伤、脑血管疾病，中毒、帕金森病、帕金森病、AlzheimerAlzheimer病等引起组织结构缺损，重要病等引起组织结构缺损，重要功能的丧失，使医生们仍束手无策。功能的丧失，使医生们仍束手无策。修复神经外科修复神经外科立体定向神经外科来完成立体定向神经外科来完成（1）、精神外科过去、现在与将来）、精神外科过去、现在与将来1、精神外科、精神外科修复神经外科修复神经外科（2）、）、1935年年Folton和和Jacobksen首先进行两侧前连首先进行两侧前连切断术的动物实验切断术的动物实验 1935年年Egas Moniz受到启发，与神经外医生受到启发，与神经外医生Lima 进行第一例手术进行第一例手术双侧前额叶脑白双侧前额叶脑白 质切断术来质切断术来治疗严重精神病，治疗严重精神病，从而开创了真正的精神外科从而开创了真正的精神外科。（3)1947年年Wycis和和Spiegel应用立体定向技术应用立体定向技术破坏丘脑背内侧核治疗严重的精神疾患，随后治疗部位破坏丘脑背内侧核治疗严重的精神疾患，随后治疗部位向扣带回、尾状核下束、内囊前肢等部位扩展，直到目向扣带回、尾状核下束、内囊前肢等部位扩展，直到目前这些部位仍是立体定向技术治疗难治性精神病的主要前这些部位仍是立体定向技术治疗难治性精神病的主要靶点靶点。（4）神经调控术神经调控术 精神外科（精神外科（Neuromodulation）深部脑电刺激术（深部脑电刺激术（DBS）精神外科精神外科 在脑深部电刺激（在脑深部电刺激（deep brain stimulation,DBS）技术被广泛应用于运动障碍性疾病的治疗基）技术被广泛应用于运动障碍性疾病的治疗基础上，并开始试用于其他神经精神疾病的治疗。目前，直接对神经元础上，并开始试用于其他神经精神疾病的治疗。目前，直接对神经元进行电刺激的一种治疗方法，起神经调控（进行电刺激的一种治疗方法，起神经调控（neuromodulation）作用。）作用。DBS已试用于神经精神疾病的治疗有癫痫、慢性疼痛、丛集性头痛、已试用于神经精神疾病的治疗有癫痫、慢性疼痛、丛集性头痛、颅脑损伤、永久性植物状态以及强迫症（颅脑损伤、永久性植物状态以及强迫症（obsessive compulsive disorder,OCD）和抑郁症等。）和抑郁症等。DBS确切的作用机制尚未明了，确切的作用机制尚未明了，DBS治疗中常采用高频电刺治疗中常采用高频电刺激（激（high frequency stimulation,HFS），即频率为），即频率为100Hz或高或高于于100Hz，抑制神经元的活动，减少了来自刺激部位的输出，抑制神经元的活动，减少了来自刺激部位的输出 目前尝试的目前尝试的DBS靶点主要包括内囊前肢、伏核和腹侧尾状核和扣靶点主要包括内囊前肢、伏核和腹侧尾状核和扣带回膝下部等。带回膝下部等。正电子发射断层扫描（正电子发射断层扫描（positron emission tomography,PET）检测发现患者眶额皮质区葡萄糖代谢率显著）检测发现患者眶额皮质区葡萄糖代谢率显著下降，推测下降，推测DBS降低眶额皮质代谢活动从而发挥治疗作用。也可降低眶额皮质代谢活动从而发挥治疗作用。也可能与边缘系统运动系统网络的存在有关，这一发现提示伏核能与边缘系统运动系统网络的存在有关，这一发现提示伏核DBS可能成为治疗情绪障碍的一种有效手段。可能成为治疗情绪障碍的一种有效手段。小脑刺激术小脑刺激术 精神外科精神外科 早在早在20世纪世纪70年代年代Cooper首先应用该技术治疗脑性首先应用该技术治疗脑性瘫痪、精神病和癫痫。瘫痪、精神病和癫痫。Dario采用小脑刺激技术治疗各采用小脑刺激技术治疗各类精神病，经过长期随访和医学心理测验，没有发现行类精神病，经过长期随访和医学心理测验，没有发现行为和心理障碍现象。为和心理障碍现象。该手术适应于严重抑郁症，焦虑、偏执狂和攻击行该手术适应于严重抑郁症，焦虑、偏执狂和攻击行为。国内已有采用国产部分植入性小脑刺激器治疗癫痫为。国内已有采用国产部分植入性小脑刺激器治疗癫痫的报告，对精神疾病外科治疗临床尚未应用。的报告，对精神疾病外科治疗临床尚未应用。迷走神经刺激术（迷走神经刺激术（VNS）精神外科精神外科 临床应用迷走神经刺激临床应用迷走神经刺激(Vagal Nerve Stimulation,VNS)治疗癫痫开始于治疗癫痫开始于1938年年,由由Bailey和和Bremuers 倡导倡导,1988年年Penry和和Dean第一次报道用于顽固第一次报道用于顽固性癫痫患者性癫痫患者,并取得满意效果。此方法是一种新的、非药物性治疗癫痫并取得满意效果。此方法是一种新的、非药物性治疗癫痫,安全、安全、易于耐受易于耐受,能缓解复杂性部分性癫痫发作。在国内已开展了此项工作。能缓解复杂性部分性癫痫发作。在国内已开展了此项工作。VNS抗精神病作用机理抗精神病作用机理VNS是调节情绪而应用于临床是调节情绪而应用于临床,来治疗抑郁症来治疗抑郁症和强迫症。和强迫症。Rush等等(2000)报道报道30例抑郁症例抑郁症,VNS后后50%对焦虑不安得到改对焦虑不安得到改善善,70%精神激动好转。精神激动好转。George等等(2003),应用应用VNS治疗治疗10例例OCD，随访，随访10周周,用用Hamilton量表评分，下降量表评分，下降23%。VNS治疗精神疾病治疗精神疾病,在我国还未开展。在我国还未开展。（1）采用深部脑刺激法采用深部脑刺激法（DBS)约约70的感受伤害性疼痛患者的感受伤害性疼痛患者和和50的神经性传导阻滞性疼痛患者可获得缓解。的神经性传导阻滞性疼痛患者可获得缓解。并发症约有并发症约有20%发生率，主要有电极断裂、电极故障、感染、出血、轻偏瘫、发生率，主要有电极断裂、电极故障、感染、出血、轻偏瘫、癫痫、导水管阻塞、眼肌运动障碍。其中癫痫、导水管阻塞、眼肌运动障碍。其中4患者的并发症是永久患者的并发症是永久性的，严重并发症或死亡率小于性的，严重并发症或死亡率小于1。对于采用其他方法治疗无效。对于采用其他方法治疗无效的慢性疼痛者，深部脑刺激术无疑是一种有价值的手段。的慢性疼痛者，深部脑刺激术无疑是一种有价值的手段。2、疼、疼 痛痛 修复神经外科治修复神经外科治 疗疗（2）脊髓刺激治疗疼痛）脊髓刺激治疗疼痛运动皮层运动皮层刺激刺激 治疗治疗 疼痛疼痛 随着科技发展，目前癫痫各种手术方式（如大脑半球随着科技发展，目前癫痫各种手术方式（如大脑半球切除术、颞叶切除术、前额叶切除术、多处软脑膜下横切除术、颞叶切除术、前额叶切除术、多处软脑膜下横切术等大骨瓣、大切口、多处创伤），切术等大骨瓣、大切口、多处创伤），肯定不符合微侵肯定不符合微侵袭理念和生理解剖入路。袭理念和生理解剖入路。改变上述理念，能达到解剖生理入路治疗癫痫改变上述理念，能达到解剖生理入路治疗癫痫唯有立体定向技术。唯有立体定向技术。3 癫痫癫痫修复神经外科治修复神经外科治 疗疗(1)关于癫痫的定义关于癫痫的定义,目前尚无统一的看法。目前尚无统一的看法。癫痫是不是一个独立的疾病癫痫是不是一个独立的疾病?大多数学者认为癫痫是一个临床综合征，其特征为大大多数学者认为癫痫是一个临床综合征，其特征为大脑神经元异放电所致的突然、反复和短暂的中枢神经脑神经元异放电所致的突然、反复和短暂的中枢神经系统功能失调，表现为运动、感觉、意识、植物神经、系统功能失调，表现为运动、感觉、意识、植物神经、精神等不同障碍或兼而有之。精神等不同障碍或兼而有之。(2)判定是否为癫痫和位置是关键判定是否为癫痫和位置是关键 除了临床症状体征外除了临床症状体征外 诊断的方法有脑电图（诊断的方法有脑电图（EEG，V-EEG）,脑磁图（脑磁图（MEG）单光子发射断层单光子发射断层 扫描成像（扫描成像（SPECT）、正电子发射断）、正电子发射断 层扫描（层扫描（PET）、）、CT、MRI、fMRI和和MRS（质子磁（质子磁 共振频谱分析）以及经颅电共振频谱分析）以及经颅电/磁激发皮层成像磁激发皮层成像(TES/TMS)等。等。但是，但是，EEG是癫痫诊断与分类上的主要手段，是癫痫诊断与分类上的主要手段，具有较高的临床应用价值，特别是具有较高的临床应用价值，特别是V-EEG偶极子定位。偶极子定位。随着科技发展随着科技发展,还有许多影像新技术正在研究中，今后临床癫痫诊还有许多影像新技术正在研究中，今后临床癫痫诊断和治疗将有新的突破。断和治疗将有新的突破。经颅磁刺激经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS)-治治疗癫痫疗癫痫 利用一定强度的时变磁场在生利用一定强度的时变磁场在生物体内诱发感应电流，此电流刺物体内诱发感应电流，此电流刺激来调节大脑皮质网络的兴奋性，激来调节大脑皮质网络的兴奋性，用来抑制癫痫。用来抑制癫痫。低频低频rTMS参数参数：0.30.5Hz，每天两次，每次每天两次，每次15分钟，分钟，500600个脉冲阈刺激，可减少个脉冲阈刺激，可减少癫痫发作癫痫发作50%以上。以上。(高频可诱发癫痫高频可诱发癫痫)脑内慢性电刺激脑内慢性电刺激-治疗癫痫治疗癫痫（DBS，VNS，）(3)癫痫外科治疗未来趋势癫痫外科治疗未来趋势 1).脑内慢性电刺激（脑内慢性电刺激（DBS，VNS，TMS）。）。2).脑组织移植术及神经干细胞治疗。脑组织移植术及神经干细胞治疗。3).致病灶形态学和功能性定位方法改进致病灶形态学和功能性定位方法改进（fMRI,MRS,SPECT,PET,MEG,EEG）。）。4).立体定向放射外科治疗癫痫（高剂量、低剂量、立体定向放射外科治疗癫痫（高剂量、低剂量、Gene-SAS,ch-SRS）。）。5).大脑可塑性开展研究进行系列基础和临床研究，使手术大脑可塑性开展研究进行系列基础和临床研究，使手术 方式方式 以最小损伤，达到最好疗效，特别手术以最小损伤，达到最好疗效，特别手术 时间窗。时间窗。另一讲另一讲-阐述阐述 5、帕金森病（震颤、帕金森病（震颤、僵直僵直、运动减少）、运动减少）神经修复术神经修复术 （1）Vim-DBS Gpi-DBS STN-DBS （2 2）脑组织移植和基因治疗）脑组织移植和基因治疗 自自19791979年年PerlowPerlow等报告等报告多巴胺多巴胺(DA)DA)类神经元植入黑质损伤的大鼠脑内纠正运动异类神经元植入黑质损伤的大鼠脑内纠正运动异常，首先证明脑移植物的功能，常，首先证明脑移植物的功能，19851985年年BacklundBacklund报道了报道了2 2例例自身肾上腺髓质植入尾状核头部帕金森病自身肾上腺髓质植入尾状核头部帕金森病(PD)PD)患者症状缓患者症状缓解，使全世界看到脑组织移植的光明前途。解，使全世界看到脑组织移植的光明前途。国内在国内在19861986年年6 6月月北京宣武医院首次开展此项工北京宣武医院首次开展此项工作。由于脑内移植存在很多悬而未决的问题，同时作。由于脑内移植存在很多悬而未决的问题，同时还存在着很多争论，加上移植效果差，还有一定并还存在着很多争论，加上移植效果差，还有一定并发症，到发症，到19911991年以后逐渐被冷落。年以后逐渐被冷落。基因工程技术的发展为脑组织移植提供了广阔的发展前基因工程技术的发展为脑组织移植提供了广阔的发展前景。但是，理想的基因转移方法应具备安全性、高效性、特景。但是，理想的基因转移方法应具备安全性、高效性、特异性、稳定性、简便性、可控性等特点。异性、稳定性、简便性、可控性等特点。目前用于脑组织移植的基因转移方法大体分为病毒介导目前用于脑组织移植的基因转移方法大体分为病毒介导和非病毒介导两大类。在移植方式上应该使用微移植和非病毒介导两大类。在移植方式上应该使用微移植（microtransplantation,Mitmicrotransplantation,Mit）技术。技术。一种以组织移植为主要一种以组织移植为主要手段，进行外科手术，促手段，进行外科手术，促进组织形态修复和功能重进组织形态修复和功能重建一门新学科，成为人们建一门新学科，成为人们追求方向首推干细胞追求方向首推干细胞 胚胎干细胞（胚胎干细胞（ESCESC）神经干细胞（神经干细胞（NSCNSC）骨髓基质干细胞（骨髓基质干细胞（BMSCBMSC）目前将干细胞移植入受损部位以替代受损细目前将干细胞移植入受损部位以替代受损细胞和组织，或者诱导自体胞和组织，或者诱导自体NCSNCS活化，用某些激活因活化，用某些激活因子以激活存在于损伤局部的子以激活存在于损伤局部的NCSNCS，诱导其分裂、增诱导其分裂、增殖分化为相应神经元或神经胶质细胞，重建、修殖分化为相应神经元或神经胶质细胞，重建、修复损伤的脑组织，或者将干细胞作为载体细胞，复损伤的脑组织，或者将干细胞作为载体细胞，将不同的目的基因导入干细胞中，成为永分化的将不同的目的基因导入干细胞中，成为永分化的NCSNCS来治疗某些疾病。来治疗某些疾病。NCSNCS移植方法包括：制成细胞悬液，或将干移植方法包括：制成细胞悬液，或将干细胞进行胶原基质包埋或生物材料吸附等，采用立细胞进行胶原基质包埋或生物材料吸附等，采用立体定向或神经导航引导下定位移植。静脉内细胞体定向或神经导航引导下定位移植。静脉内细胞悬液输入法移植，悬液输入法移植，NCSNCS可迁移至损伤的海马区，并可迁移至损伤的海马区，并增殖、分化为成熟的神经元和星形细胞。脑室内增殖、分化为成熟的神经元和星形细胞。脑室内细胞悬液注射法，可直接或立体定向辅助。当然，细胞悬液注射法，可直接或立体定向辅助。当然，这些移植方法在人类移植中尚需进一步探讨。这些移植方法在人类移植中尚需进一步探讨。随着分子生物学随着分子生物学的发展，的发展，NCSNCS移植方法，移植方法，基因治疗却具有十分诱基因治疗却具有十分诱人的临床应用前景，修人的临床应用前景，修复（复（ResterativeResterative）神神经外科，很多需要立体经外科，很多需要立体定向技术协作完成。定向技术协作完成。目前又有新的科学技术发目前又有新的科学技术发现：基因组学，基因芯片现：基因组学，基因芯片技术，蛋白组学，蛋白芯技术，蛋白组学，蛋白芯片技术，代谢组学片技术，代谢组学.七立体定向技术未来七立体定向技术未来 立体定向技术发展，取决于科学技术的不断进步，立体定向技术发展，取决于科学技术的不断进步，特别是电子计算机飞跃发展，引出光子计算机，量子特别是电子计算机飞跃发展，引出光子计算机，量子计算机，还是生物计算机（计算机，还是生物计算机（Biological ComputerBiological Computer）等等等。这些计算机正在不断的充实扩大它的功能，同时等。这些计算机正在不断的充实扩大它的功能，同时促进神经影像学、放大技术改进，使神经外科走入可促进神经影像学、放大技术改进，使神经外科走入可视化阶段视化阶段(Visualization System)Visualization System)。也使虚拟现实技也使虚拟现实技术（术（Virtual realityVirtual reality）临床应用，来完成医师不能完临床应用，来完成医师不能完成高难度技术任务。成高难度技术任务。另外，微纤维技术，激光技术，纳米技术发展，另外，微纤维技术，激光技术，纳米技术发展，促进临床上有纳米神经外科（促进临床上有纳米神经外科（NanonaurosurgeryNanonaurosurgery）产生，将来有产生，将来有2020nmnm200nm200nm微小仪器微小仪器(diminutive diminutive devices)devices)问世，利用这些仪器可通过细胞间隙，在问世，利用这些仪器可通过细胞间隙，在细胞膜表面检查，进行诊断和治疗。细胞膜表面检查，进行诊断和治疗。今后神经外科医师在跨入临床实践以前，将不今后神经外科医师在跨入临床实践以前，将不再应用动物实验或尸体解剖练习基本功，而是应用再应用动物实验或尸体解剖练习基本功，而是应用虚拟实验系统接受教育、培养、培训，达到成熟后，虚拟实验系统接受教育、培养、培训，达到成熟后，才可在临床上实践。才可在临床上实践。那么，以后手术环境是一个全新多维立体定向那么，以后手术环境是一个全新多维立体定向概 念，在 计 算 机 帮 助 下，运 用 纳 米 技 术概 念，在 计 算 机 帮 助 下，运 用 纳 米 技 术(nanotechuology)nanotechuology)，生物感应技术（生物感应技术（Biosensor Biosensor technologytechnology）,虚拟现实技术（虚拟现实技术（VRVR），），机器人机器人（Robotic deviceRobotic device）等先进技术，这些设备在功等先进技术，这些设备在功能上更加复杂，在外观形式和使用上具有极其简能上更加复杂，在外观形式和使用上具有极其简单。单。它们的目标是一个，使缺失功能神经组织修它们的目标是一个，使缺失功能神经组织修复或再构筑，这些是立体定向技术的未来。复或再构筑，这些是立体定向技术的未来。谢谢！谢谢！演讲完毕，谢谢观看！