神经导航系统在显微外科中的应用进展

　　作者：李宗正，张庆华，王晖，马金邦，万定，孙涛 作者单位：宁夏医科大学附属医院，宁夏 银川 750004

　　【关键词】 神经导航系统;神经外科;立体定向

　　病变准确定位是神经外科手术的重要部分也是难点之一。是否能够准确定位，直接影响到手术操作的难易、手术时间长短以及手术疗效及并发症的发生。传统的神经外科手术医生根据术前患者症状和体征以及计算机体层摄影术(CT)及磁共振成像(MRI)影像学检查进行定位，术中外科医生必须依靠术野的结构、病灶的可能部位以及外科医生的经验和判断指导手术操作，切除程度全凭外科医生的主观判断，缺少科学的客观指标，存在盲目性。神经导航系统是经典立体定向技术，计算机医疗影像学技术，人工智能技术和微侵袭手术技术结合的产物，它在虚拟的数字化影像与实际神经系统解剖结构之间建立起动态的联系，解决了临床神经外科医生迫切需要解决的问题，现综述如下。1 神经导航的发展史 　1906年首次出现立体定向技术，由于其具有精确度较高、术中定位和定向误差较小、重复性好而被应用于神经外科临床[1]。该技术是固定的对点定位，不能动态地指导手术操作，且器械笨重，给患者带来一定痛苦，有时会影响到开颅手术操作及术野的显露，对于后颅窝及颅底手术有其局限性，因而其主要应用于功能神经外科或定向组织活检。20世纪70年代初，伴随着计算机技术及影像学技术的飞速发展，并结合到神经外科立体定向技术中，从而引发了图像引导外科的产生[2]。1988年，Kelly等[3]提出立体定向等体积切除的概念，将计算机技术与立体定向技术结合应用于手术操作，并取得满意的疗效。随着CT及MRI的相继问世和计算机技术的发展，1986年美国的Robert等发明了首台安装在手术显微镜上的运用超声定位的无框架立体定位系统。几乎同时，Watanabe等[4]发明了关节臂定位系统，Watanabe首次将其命名为“神经导航系统”。1991年美国和法国相继报道应用神经导航机器人完成脑瘤手术[5]。1997年北京天坛医院、上海华山医院、天津环湖医院、广州中山医院等单位相继从国外引进神经导航系统，应用于临床工作，取得了良好的效果。

　　2 分类和原理

　　目前神经导航系统分为机械臂导航、红外线导航、电磁导航、超声导航系统等，其原理是将患者术前的头颅CT、MRI等影像学资料融入到神经导航计算机图像处理工作站，在虚拟的数字化影像与实际神经系统解剖结构之间建立动态联系，进行术中导航定位。神经导航系统，一般由计算机图像处理工作站、智能支持系统、定向导向系统、信号传递系统等四部分组成。

　　3 临床应用现状

　　经过20余年的发展和推广，已广泛应用于临床显微外科，使现代神经外科手术更趋于微创、更安全。现代导航技术也应用于骨外科、颌面外科和耳鼻喉科等[6]，尤其是在神经外科中的应用最为广泛。

　　3.1 神经外科中的应用

　　3.1.1 颅内肿瘤：包括胶质瘤、脑膜瘤、垂体腺瘤、淋巴瘤、神经鞘瘤、生殖细胞瘤转移癌等，尤其是位于功能区的肿瘤都是导航的绝对适应证。导航系统可确定手术切口的位置及范围， 确定受压移位的重要血管， 最大限度地利用皮瓣及骨窗，避免开颅误伤引起大出血。对于包绕、邻近重要血管或神经结构的肿瘤， 如脑干周围或小脑桥脑角(CPA)肿瘤等， 开启导航的前瞻窗口，可时刻显示距离血管、神经、脑干的距离， 有效地避免损伤。垂体腺瘤经蝶手术中导航有助于定位[7]。以往经蝶手术必须在C型X光机的监测下进行，由于其操作不便及放射性污染， 已经逐渐被导航系统取代。近年来，发达国家开始使用低场强(0.2T)术中MR，结合导航系统经蝶切除垂体腺瘤;但低场强MRI 仅能较清晰地显示鞍上部分肿瘤，对于鞍旁及海绵窦的重要结构参考意义不大[8]。因此，利用高场强MRI(3.0T) 作为导航系统源， 数据更有助于垂体腺瘤，特别是侵袭性垂体腺瘤的手术治疗，可更清晰地显示鞍旁及海绵窦重要结构，提高手术导航应用价值[9]。

　　3.1.2 脑血管病的外科治疗：动脉瘤术中动脉瘤及周围正常血管的保护极其重要，所以术前应了解动脉瘤大小、形状、瘤颈、走行及与周围血管、神经的比邻关系。术前CT及MRI资料转化为三维血管影像，可了解动脉瘤与周围血管、神经的关系，选择最合适的手术入路，在最安全的位置、最好地显露角度下彻底夹闭动脉瘤，从而减少术中动脉瘤破裂出血及术后脑梗死的发生率[10]。海绵状血管瘤常位于脑实质的深部，病灶一般较小，传统的手术治疗方法易造成周围结构的损伤，引起术后不同程度的神经功能障碍。术中在导航棒引导下寻找病灶，能最大可能地减少对周围正常脑组织、神经功能的损伤。动静脉血管畸形神经导航在一些位置深、体积小、位于运动语言功能区、脑干、丘脑的动静脉血管畸形显得尤为重要。术前将经过CT及MRI检查所得的影像学数据输入到神经导航系统中进行三维重建，获得动静脉畸形的供血血管及引流，对手术提供重要的帮助。

　　3.1.3 功能神经外科手术：安装专用的功能神外手术导航软件及相关附件后， 导航系统可完全取代传统的框架立体定向仪， 完成苍白球损毁术、海马切除等手术。对于药物治疗无效的顽固性癫痫患者， 普遍认为可以采用手术治疗，手术方法多为软膜下横切、海马部分切除等， 导航辅助手术可显著提高精确性， 降低手术致残率[11]。Rydenhag[12]报道654 例手术， 较严重并发症仅为3.1%。采用神经导航定位射频治疗三叉神经痛，不仅定位更加完善精确，而且可进一步提高手术成功率和疗效，降低手术并发症。

　　3.1.4 穿刺活组织检查：经典的神经外科活检是利用有框架立体定向仪进行， 患者术前安装金属框架有一定痛苦。现代导航系统平均精确度在2mm以内， 无须安装头颅框架， 且可提供穿刺过程的多角度动态图像， 使得穿刺过程更安全、更精确。因此， 导航系统必将完全取代有框架立体定向仪， 成为穿刺活检的首选设备。

　　3.2 骨外科中的应用：导航系统可同样应用在髋关节置换手术、骨科内固定器材植入手术、骨关节镜手术等领域。结合螺旋CT多维重建对于复杂、特殊部位骨折如近关节骨折、骨盆和髋臼骨折等的显示、骨折类型的判定、伤情评估及手术方式的选择有重要意义。提高对主要骨块的空间位置关系的感性认识，选择适当的治疗方案及手术入路，进行准确复位及坚固的内固定。尽可能达到理想化的程度，且能使手术过程更加微创[13]。

　　3.3 耳鼻喉科的应用：在鼻窦的内镜手术时，如出现解剖变异或反复手术导致的进路屈曲或解剖标志消失，术中出血较多等情况，特别是蝶窦手术，常规方法可能导致手术失败，术中实时导航将使手术进行顺利， 减少对黏膜的进一步损伤[14]。同时，避免损伤视神经、脑脊液鼻漏等严重并发症的发生，提高手术的成功率。

　　3.4 颌面外科的应用：牙种植外科，眶周和面中1/3 骨折的复位及固定，颌面部肿瘤切除、异物取出、颞下颌关节强直的间隙手术以往经常依赖术者的经验，往往难以达到精确对称。导航技术的应用，使术中截骨线和固定点更加趋于模型外科的设计，术后外形更加完美，并能避开重要的解剖结构，减少手术损伤[15]。

　　4 发展趋势

　　随着神经影像技术、计算机技术的不断进步，传统的单纯神经导航手术将逐渐退出历史舞台，取而代之的是多影像融合技术应用于神经导航手术。多影像融合技术应用于神经导航可以提供更多的影像信息，实现个体化、最优化的术前计划和术中应变，在精确定位肿瘤的同时，还可以界定其与不同性质的解剖、功能结构比邻关系，符合最小创伤功能神经外科的发展趋势。神经导航与计算机图像处理、神经电生理、肿瘤病理生理、麻醉学等专业结合可运用于神经外科的治疗[16]。

　　总之，神经导航系统的诞生使神经外科治疗学有了划时代的进步，它不仅能够保证手术的精确定位，减少损伤，还能够很好地配合有着丰富的经验和娴熟手术技巧的手术者，使一些神经外科手术禁区得以突破。

　　【参考文献】

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