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神经导航——脑外科手术中的大脑GPS系统

编辑:INC|发布时间:2020-05-14 10:43|点击次数:

  人的大脑结构复杂,各种神经血管密布交织,共同构成我们的中枢神经系统,其间有1000亿个相互连接的神经元,它们能够执行复杂的计算。每个神经元都有一个包含细胞体及其延伸的树突部分的触角区域,从这里它接收其他神经元的信号。

  在大脑内做手术,其精细和复杂程度可想而知。脑外科手术如何看到肿瘤位置?如何做到长驱直入,直接抵达目的地进行切除?近代科技的发展也在推动着外科手术设备的更新和进步,在神经外科/脑外科手术方面,已经实现了在大脑内像“卫星定位”系统一样的精准定位装备,这就是“神经导航”系统,其意义在于确定病变的位置和边界,从而尽可能地高效切除肿瘤并减少对大脑的损伤。

神经外科

  神经导航的发展历史

  在神经外科手术中,对手术野做三维监测应是十分有益的,因为即使非常有经验的医生在深部病变的手术中也并非总能精确定位。虽然CT引导的立体定向系统可以为术者提供颅内靶点的三维方向,但并不具备这种对手术野实时监测的功能。要做术中监测,术者必须随时了解手术部位在定向仪框架上的坐标,并将之输入计算机,进而获得在CT图像上的相应坐标。

  1988年,Kelly成功地解决了这一问题。他将立体定向头架固定在病人头部,并与手术显微镜连接,启动计算机,便能实时反馈手术部位与CT坐标间的关系。与此同时,Watanabe等发明了一种不用侵袭性头架的立体定向系统来解决手术中的实时空间监测问题,称为神经外科手术导航装置,简称神经导航仪(neuronavigator),又称立体定向电脑探针或观察棒(viewingwand)。它由一个6关节铝制定位臂、影像扫描仪和一台16点微机工作站组成,属于一代关节臂导航仪。

  第二代为无线电(电磁)导航,又称无架、无臂导航,由三维磁场源磁场探测器、三维数字化仪和计算机组成,定位精度为4mm,该系统的优点是磁场探测器可任意安置,无需框架和关节臂,使用简便,但手术室内的各种金属设施会干扰电磁场。

  目前应用比较广泛的是第三代光学导航仪,手术器械与导航系统之间以红外线来追踪,主要由位置侦察仪、导航手术器械和电脑工作站组成。第四代导航仪是术中磁共振导航系统,为精确度很高的实时在线导航,目前在一些先进的世界神经外科治疗中心是正在成熟应用的。

  神经导航系统的重要意义

  神经导航适用于几乎所有神经外科手术,它可以精确定位病灶并降低手术风险,尤其适用于以下情况:

  1.颅脑深部病变,如:脑干、丘脑、垂体等深部病变

  2.边界不清的病变,如:恶性胶质瘤等各种恶性肿瘤

  3.微创手术,如:脑出血微创手术治疗、颅内异物取出等

  4.其他需要降低手术风险的病例

  神经导航技术是现代微创神经外科的标志,利用该项技术,还可辅助并全面开展对功能区、脑深部肿瘤、脑血管疾病、脑功能性疾病手术,在追求极大限度切除病灶的同时,将手术精确性提高到极大程度,将手术创伤减少到很低的限度。

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