腦立體定向技術

腦立體定向技術提出已100多年，從實驗、儀器定型到臨床應用經歷了漫長歲月。

定向手術的傳統做法是一副定向架、一張X線片、一張紙和一支筆。這些依舊是當代定向手術的基本內容和操作步驟，即影像的獲得，治療計劃的制訂及相互作用的手術，那些早期的定向手術“技藝”今已發展到先進的影像導向神經外科（Image Guided Surgery，or IGS），它是無框架的，由神經影像，計算機及其軟體技術與顯微神經外科相結合而成，它正逐漸成為廣大神經外科醫生必須掌握的手術技術。

腦立體發展歷程可以說腦立體定向技術的發展史主要分兩個階段：

第一階段：有框架腦立體定向階段

1908年Horsley和Clarke創始三維腦立體定向技術，1945年Spiegel和Wycis完成有史以來第一次人腦立體定向手術，腦立體定向學歷史上第二次突破是發生在1979年，Brown發明了用定位框架與CT掃描一起配准，用於神經系統非功能性疾病。我國是1993年由深圳安科高技術股份有限公司生產的國內首台能與CT或MR連接的高精度腦立體定向儀投入臨床使用，極大推動了臨床立體定向技術在國內的應用和推廣。

影像學，放射外科學和立體定向技術的有機結合，衍生出多種新型治療手段，如腦血管造影定向技術，磁共振立體定向術，多普勒輔助立體定向術，內鏡立體定向術，PET輔助腦立體定向術等。立體定向放射外科概念的引入和發展，伽瑪刀，X刀及質子束放射系統的應用，使微創或無創的概念得到更進一步的深化。有框架腦立體定向神經外科是其中的一個方面。這裡我們從三個方面來進一步介紹：

1.腦立體定向儀：

要立體定向就要有三維空間坐標體系，有框架腦立體定向就是人為地在頭顱外安裝一個框架，由它來形成一個三維空間坐標體系，使腦結構包括在這個坐標體系內，這時將這個框架和病人一起進行CT或MRI的掃描，就會得到帶有框架坐標參數標記的病人顱腦CT或MRI的圖像，病人顱腦內的各個影像解剖結構都會在這個坐標體系內有一個相應的坐標值，然後通過腦立體定向儀定義的機械數據來達到該坐標點，從而實現腦立體定向。

目前國內外生產的腦立體定向儀不但定位精度高（小於1mm），而且使用方便，可以與X線、CT、MRI相配套。國外好的定向儀有：Leksell定向系統、BRW/CRW定向系統、Todd-well定向系統等；國內有深圳安科高技術有限公司的ASA-601、602定向儀等。

2.立體定向圖譜：

腦立體定向儀是通過顱腦外的框架建立一個坐標體系，立體定向圖譜是利用腦內標誌進行坐標體系的建立來定位。臨床上是以前連合和后連合作為標誌來確定各個核團位置的。一般先在腦上定出三個基準平面和三條基準軸線，即將前連合后緣中點至后連合前緣中點的連線定為連合間徑，通過它所作的水平面定為HO平面，通過連合間徑的冠狀面定為FO平面，加上腦的正中矢狀面SO平面，就構成了三個基準平面。這三個基準平面的交點叫做原點（O點），坐標值為0。通過原點前後方向的軸為矢狀軸（與連合間徑重合），定為Y軸；通過原點的上下方向與Y軸垂直的垂直軸定為Z軸；與通過原點左右方向並與Y軸垂直相交的冠狀軸定為X軸。以上X，Y，Z軸即為三條基準軸線。應用這些平面和軸線，即可描畫出腦內各個結構的三維空間坐標來。

第二階段：無框架腦立體定向

第二階段：無框架（Fameless）腦立體定向或影像導像神經外科（Image-Guided Neurosurgery）

1986年Robert及其同事介紹一種與CT圖像、顯微鏡相結合的無框架定向手術系統，這個嶄新的觀念一出現，迅速激起設計製造無框架定向手術的熱潮，在工程科技界和廠商結合下出現了一系列無框架定向手術系統。它主要分為兩類：關節臂系統（1987年由Watanabe發明）和數字化儀系統。現在市場上主要是數字化儀系統，分以下三種：

1，聲波數字化儀：

1986年Roberts首次報告使用聲波數字化儀跟蹤手術器械或顯微鏡的方法，從而開創了無框架立體定向神經外科。

2，紅外線數字化儀：

紅外線數字化儀導航是美國於1992年應用於臨床，那是世界上首台光學手術導航系統。目前市場上大部分產品是光學手術導航系統，中國是1997年由上海華山醫院將美國的光學手術導航系統引進國內，我國自行生產的第一台手術導航系統是1999年由深圳安科高技術股份有限公司生產的ASA-610T手術導航系統，也是光學手術導航系統。

3，電磁數字化儀：

1991年Kato報告了電磁數字化儀的設計原理和臨床應用，該系統主要由三維電磁數字化儀、三維磁源、磁場感應器和計算機工作站構成。

腦立體定向技術的臨床應用： （1）顱內血腫定向排空術：自1978年Beck lund首先成功地設計立體定向血腫排空器，並獲得應用的成功。

（2）精神病：對邊緣系統，前腦的某些核團定向毀損，療效已得到肯定。

（3）運動障礙性疾病：應用腦立體定向技術行相應核團的毀損。

（4）慢性疼痛：如大腦水平的扣帶回毀損術、丘腦水平的腹后核、中央中核毀損術等。

（5）癲癇：全身性原發性癲癇，顳葉癲癇伴攻擊行為或不能進行典型病灶切除者，都可選擇立體定向技術對癲癇病灶毀損或阻斷癲癇發放衝動的中間環路，如杏仁核，Forel-H、下丘腦後部、丘腦內某些核團。

（6）腦腫瘤：目前已廣泛應用立體定向技術定向活檢，然後配合立體定向放射外科、立體定向顯微外科對腫瘤完全毀損或切除，達到治療目的。

神經導航系統是由神經影像，計算機及其軟體技術與顯微神經外科相結合而成的，所以神經導航系統的發展與影像學和計算機技術有密切的關係。

腦立體定向技術與當代先進的電子、電熱、光學等設備和技術，以電子鏡像代替肉眼直視、以細長器械代替手指，力求在最小的切口路徑、最少的組織損傷、肌體最輕的應激反應下，完成對體內病灶的觀察、診斷、切斷及其它治療、對異常組織器官的重建，具有手術出血少、術后疼痛輕、恢復快、傷口細小、斑痕細微或無疤痕的特點。

目前機器人已被引入神經外科手術領域。神經外科手術機器人包括高質量的機械、電學、導航系統。機器人在導航系統的作用分為兩個方面：

（1）機器人獨立完成的導航手術，包括：數字化圖像輸入；三維圖像重建；手術計劃系統定位；模擬手術軌跡；機器人的機械操作，完成外科手術。

（2）機器人作為導航系統的配套設備：確保導航手術的精確性和靈活性。

以現在腦立體定向技術水平和發展速度，我們有理由相信在不久的將來，腦外科醫生會掌握更高的腦立體定向技術，會了解更多的開顱方向，甚至是你我靈犀的方向。