腦立體定向技術發(fā)展和趨勢

1、 腦立體定向技術發(fā)展和趨勢腦立體定向技術發(fā)展和趨勢 安徽省立醫(yī)院神經(jīng)外科安徽省立醫(yī)院神經(jīng)外科 安徽省立體定向神經(jīng)外科研究所安徽省立體定向神經(jīng)外科研究所 汪業(yè)漢汪業(yè)漢 開展立體定向和功能性神經(jīng)外科工作開展立體定向和功能性神經(jīng)外科工作是是HorsleyHorsley和和Clarke(1908Clarke(1908年年) )，真正用于真正用于臨床是臨床是19471947年年SpiegelSpiegel和和WycisWycis。隨隨CTCT、MRIMRI、DSADSA、PETPET等影像發(fā)展，特別是與計等影像發(fā)展，特別是與計算機結合，衍生出立體定向放射外科。算機結合，衍生出立體定向放射外科。 1986

2、 1986年年RobertRobert又創(chuàng)造了無框架立體定向又創(chuàng)造了無框架立體定向系統(tǒng)系統(tǒng)又稱神經(jīng)外科導航系統(tǒng)。又稱神經(jīng)外科導航系統(tǒng)。目前又出目前又出現(xiàn)功能性磁共振現(xiàn)功能性磁共振( (fMRI),fMRI),術中磁共振術中磁共振( (iMRI),iMRI),術中術中CT(iCT)CT(iCT)與神經(jīng)外科導航技術，極大地與神經(jīng)外科導航技術，極大地豐富了神經(jīng)外科技術手段。豐富了神經(jīng)外科技術手段。 到了到了2121世紀世紀, ,神經(jīng)外科進展不再是單純停留在神經(jīng)外科進展不再是單純停留在切除病灶，還要考慮到腦功能缺失的改善和修復。切除病灶，還要考慮到腦功能缺失的改善和修復。2121世紀傳統(tǒng)神經(jīng)外科將是立

3、體定向和功能性神經(jīng)外世紀傳統(tǒng)神經(jīng)外科將是立體定向和功能性神經(jīng)外科微創(chuàng)時代?？莆?chuàng)時代。 2121世紀立體定向和功能性神經(jīng)外科世紀立體定向和功能性神經(jīng)外科發(fā)展方向是什么呢？發(fā)展方向是什么呢？ 一、有框架定向儀走入無框架立體定向導航系統(tǒng)一、有框架定向儀走入無框架立體定向導航系統(tǒng) 15 15世紀末，世紀末，Leonando da VinciLeonando da Vinci就提出了立體定向就提出了立體定向 術的構思；術的構思； 18731873年年DittmenDittmen介紹了立體定向術原理和動物實驗；介紹了立體定向術原理和動物實驗； 1889 1889年年ZernovZernov制造了極坐標形

4、式定向儀；制造了極坐標形式定向儀； 19061906年年19081908年年ClarkeClarkeHorsleyHorsley設計出三維坐標設計出三維坐標 定向系統(tǒng)。定向系統(tǒng)。 19471947年年SpiegelSpiegelWycisWycis報道了立體定向技術臨報道了立體定向技術臨床應用，并取得了成功。床應用，并取得了成功。 1979 1979年年BrownBrown又提出了定向儀與又提出了定向儀與CTCT相匹配，不久相匹配，不久定向儀與定向儀與MRIMRI、DSADSA、PETPET結合相繼有了報道；結合相繼有了報道； 1986 1986年年RobertRobert介紹了無框架立體定向

5、導航系統(tǒng)。介紹了無框架立體定向導航系統(tǒng)。 目前神經(jīng)外科導航系統(tǒng)發(fā)展很快，已經(jīng)有多種類目前神經(jīng)外科導航系統(tǒng)發(fā)展很快，已經(jīng)有多種類型，如聲波數(shù)字化儀、遙感關節(jié)臂、光學數(shù)字化儀、型，如聲波數(shù)字化儀、遙感關節(jié)臂、光學數(shù)字化儀、電磁數(shù)字化儀。電磁數(shù)字化儀。 隨著無框架導航系隨著無框架導航系統(tǒng)臨床應用，發(fā)現(xiàn)術中統(tǒng)臨床應用，發(fā)現(xiàn)術中腦脊液丟失，病灶組織腦脊液丟失，病灶組織切除以及腦腫脹等因素切除以及腦腫脹等因素可產(chǎn)生目標移位。因而，可產(chǎn)生目標移位。因而，又出現(xiàn)了術中實時掃描又出現(xiàn)了術中實時掃描影像導航手術或功能性影像導航手術或功能性影像導航手術影像導航手術( ( iMRI iMRI fMRI iCTfMRI

6、 iCT導航技術，來導航技術，來彌補術中目標移位彌補術中目標移位) )。 目前目前Neuro-navigationNeuro-navigation，不論不論BrainBrainLABLAB神經(jīng)外科導航系統(tǒng)，神經(jīng)外科導航系統(tǒng)，strykerstryker導航系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、stealth station treonstealth station treon導航系統(tǒng)，均具有一導航系統(tǒng)，均具有一定智能功能，神經(jīng)外科手術計劃系統(tǒng)，定智能功能，神經(jīng)外科手術計劃系統(tǒng)，Talairach Talairach 和和schatenbrandschatenbrand圖譜，大腦功能圖譜，大腦功能多種圖像融合功能和有

7、框架立體定向手術計多種圖像融合功能和有框架立體定向手術計劃系統(tǒng)，可在顱內(nèi)作任意導航。劃系統(tǒng)，可在顱內(nèi)作任意導航。 無框架立體定向技術無框架立體定向技術 （ 神經(jīng)外科導航系神經(jīng)外科導航系統(tǒng)統(tǒng) ），他已走出神經(jīng)外科向其他學科滲透，目），他已走出神經(jīng)外科向其他學科滲透，目前已有了五官科導航系統(tǒng)，脊柱外科導航系統(tǒng)，前已有了五官科導航系統(tǒng)，脊柱外科導航系統(tǒng)，不久將擴大到全身各個部位和器官不久將擴大到全身各個部位和器官, ,應用這種技應用這種技術方法定位和治療。術方法定位和治療。 骨科手術導航系統(tǒng)骨科手術導航系統(tǒng)耳鼻喉科耳鼻喉科頭頸外科手術影像導航系統(tǒng)頭頸外科手術影像導航系統(tǒng) 二、虛擬現(xiàn)實技術（二、虛擬現(xiàn)

8、實技術（VRVR）在立體定向神經(jīng)外科在立體定向神經(jīng)外科中應用中應用 虛擬的意思是虛擬的意思是“事實上不存在的，但在效果上事實上不存在的，但在效果上和功能上是與其存在物體相同的和功能上是與其存在物體相同的”; ; 現(xiàn)實是指客觀現(xiàn)實是指客觀存在的環(huán)境或物體。存在的環(huán)境或物體。虛擬現(xiàn)實技術不僅僅是計算機虛擬現(xiàn)實技術不僅僅是計算機技術，也可能包含多項其他領域的技術，通過模擬技術，也可能包含多項其他領域的技術，通過模擬技術實現(xiàn)人的各種感官，如同在實際環(huán)境中相同或技術實現(xiàn)人的各種感官，如同在實際環(huán)境中相同或類似的感覺。這項技術稱為虛擬現(xiàn)實技術（類似的感覺。這項技術稱為虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Virt

9、ual Reality VRReality VR）。）。 在醫(yī)學中，虛擬現(xiàn)實最主要的當然就是虛擬人體。在醫(yī)學中，虛擬現(xiàn)實最主要的當然就是虛擬人體。所謂虛擬人體就是要利用各種技術手段來重現(xiàn)一個所謂虛擬人體就是要利用各種技術手段來重現(xiàn)一個人的各個系統(tǒng)和臟器。主要的是形態(tài)和功能再現(xiàn)。人的各個系統(tǒng)和臟器。主要的是形態(tài)和功能再現(xiàn)。 目前虛擬現(xiàn)實技術分為三種：簡單型目前虛擬現(xiàn)實技術分為三種：簡單型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 強 型加 強 型 V RV R（Augmented VRAugmented VR）。）

10、。智能型智能型VRVR（Immersive Immersive VRVR）。）。 VRVR技術的基礎技術的基礎計算機融合技術和導航技術。計算機融合技術和導航技術。“融合融合”是計算機將是計算機將CTCT、MRIMRI、DSADSA等圖像配準融合等圖像配準融合為一體，還可將立體定向顯微鏡，軌跡監(jiān)視等得以為一體，還可將立體定向顯微鏡，軌跡監(jiān)視等得以一個計算機圖像。一個計算機圖像。“導航導航”是手術之前把帶有標記是手術之前把帶有標記物，標定在病人的物，標定在病人的CTCT或或MRIMRI圖像上，并輸入到計算機圖像上，并輸入到計算機工作站，根據(jù)這些資料進行多維重建，手術時進行工作站，根據(jù)這些資料進行多

11、維重建，手術時進行配準，使術前掃描圖像和手術實時相結合并融為一配準，使術前掃描圖像和手術實時相結合并融為一體，根據(jù)導航系統(tǒng)進行手術。體，根據(jù)導航系統(tǒng)進行手術。 具體來說：具體來說：就是利用計算機對大量數(shù)據(jù)信息的就是利用計算機對大量數(shù)據(jù)信息的高速處理和控制能力，對高速處理和控制能力，對CTCT、MRIMRI等圖信息進行多等圖信息進行多維重建，為外科醫(yī)師提供給手術時了解病變部位、維重建，為外科醫(yī)師提供給手術時了解病變部位、手術徑路和腫瘤切除范圍等進行手術模擬、手術導手術徑路和腫瘤切除范圍等進行手術模擬、手術導航、手術定位、制定手術計劃，使手術方案客觀、航、手術定位、制定手術計劃，使手術方案客觀、準

12、確、直觀在顯示屏上實時顯象。準確、直觀在顯示屏上實時顯象。 VRVR技術的核心：技術的核心：通過頭帶式顯示屏（通過頭帶式顯示屏（head head mounted disp lais, HMDSmounted disp lais, HMDS）的設備，觸覺反饋感，的設備，觸覺反饋感，使人產(chǎn)生視、聽、觸模擬的感覺，在計算機工作站使人產(chǎn)生視、聽、觸模擬的感覺，在計算機工作站中形成動態(tài)化，虛擬的內(nèi)環(huán)境。中形成動態(tài)化，虛擬的內(nèi)環(huán)境。醫(yī)師在虛擬環(huán)境中，醫(yī)師在虛擬環(huán)境中，通過提供給醫(yī)師的立體圖象裝置，把醫(yī)師帶到一個通過提供給醫(yī)師的立體圖象裝置，把醫(yī)師帶到一個可視、聽、觸虛擬的病灶（如腫瘤）空間去，從各可視、

13、聽、觸虛擬的病灶（如腫瘤）空間去，從各個方向檢查腫瘤，模擬手術過程，達到最小損傷組個方向檢查腫瘤，模擬手術過程，達到最小損傷組織的真正織的真正“微創(chuàng)微創(chuàng)”境地一種預先演習。境地一種預先演習。 目前虛擬現(xiàn)實技術在神經(jīng)外科手術中的應用，還目前虛擬現(xiàn)實技術在神經(jīng)外科手術中的應用，還存在很多存在很多缺點：缺點：被模擬的對象均為靜止的，不能被模擬的對象均為靜止的，不能模擬腦搏動，血管搏動，腦脊液流動。不能再生模擬腦搏動，血管搏動，腦脊液流動。不能再生組織和生物化學特性；不同組織之間的界面，組織組織和生物化學特性；不同組織之間的界面，組織的質感、光澤和紋理，組織的彈性，牽拉變形達不的質感、光澤和紋理，組織

14、的彈性，牽拉變形達不到；切斷血管后無搏動性血液流出等。部分虛擬到；切斷血管后無搏動性血液流出等。部分虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)雖然增加了感覺反饋系統(tǒng)，但操作不靈敏?，F(xiàn)實系統(tǒng)雖然增加了感覺反饋系統(tǒng)，但操作不靈敏。圖象的組織分辨力有待改善。人工智能的應用圖象的組織分辨力有待改善。人工智能的應用不夠廣泛。不夠廣泛。 我們正期待著，我們正期待著，VRVR技術將進入到真正的實時時技術將進入到真正的實時時代（代（really real in the coming yeasreally real in the coming yeas），），把形態(tài)把形態(tài)和功能兩方面結合起來，成為更加逼真的虛擬人，和功能兩方面結合起來，成為

15、更加逼真的虛擬人，對醫(yī)學研究，診斷和治療作出更大貢獻。對醫(yī)學研究，診斷和治療作出更大貢獻。 三、機器人輔助神經(jīng)外科手術三、機器人輔助神經(jīng)外科手術 醫(yī)用機器人系統(tǒng)由輔助規(guī)劃導航系統(tǒng)和輔助操醫(yī)用機器人系統(tǒng)由輔助規(guī)劃導航系統(tǒng)和輔助操作子系統(tǒng)組成。作子系統(tǒng)組成。醫(yī)生在外科手術前就可以得到三方醫(yī)生在外科手術前就可以得到三方面的了解面的了解, ,即對病人手術部位及鄰近區(qū)域的解剖結構即對病人手術部位及鄰近區(qū)域的解剖結構有一個明確的認識，可進行手術規(guī)劃，手術路徑設有一個明確的認識，可進行手術規(guī)劃，手術路徑設想等想等; ;進行手術的仿真操作進行手術的仿真操作; ;了解手術器械在病變組了解手術器械在病變組織中位置

16、和周邊的組織信息?？椫形恢煤椭苓叺慕M織信息。 最早的機器人只是一個簡單的機械臂，它只能最早的機器人只是一個簡單的機械臂，它只能在手術者的操縱下完成極其有限的工作，無法自行在手術者的操縱下完成極其有限的工作，無法自行去完成一個完整的手術。隨著影像技術的發(fā)展，一去完成一個完整的手術。隨著影像技術的發(fā)展，一些特別設計的計算機軟件能夠將圖像重建，并且將些特別設計的計算機軟件能夠將圖像重建，并且將機器人與計算機工作站相連，由機器人去完成計算機器人與計算機工作站相連，由機器人去完成計算機工作站預先設計好的手術程序。機工作站預先設計好的手術程序。 隨著無框架立體定向技術的出現(xiàn)，神經(jīng)外科導航隨著無框架立體定向

17、技術的出現(xiàn)，神經(jīng)外科導航系統(tǒng)與機器人相結合。德國的西門子公司和美國的系統(tǒng)與機器人相結合。德國的西門子公司和美國的ISSISS公司等分別研制出不同類型的機器人系統(tǒng)公司等分別研制出不同類型的機器人系統(tǒng)（RAMSRAMS）。）。通過機器人的機械臂，將特定的神經(jīng)外通過機器人的機械臂，將特定的神經(jīng)外科手術器械，如神經(jīng)內(nèi)鏡、活檢針、激光器、電凝科手術器械，如神經(jīng)內(nèi)鏡、活檢針、激光器、電凝器等送到手術區(qū)。器等送到手術區(qū)。機器人還能使用環(huán)鉆鋸開顱骨，機器人還能使用環(huán)鉆鋸開顱骨，在手術過程中，手術者無須親自操作，并且可以通在手術過程中，手術者無須親自操作，并且可以通過計算機工作站的顯示屏觀察手術器械到達的位置，

18、過計算機工作站的顯示屏觀察手術器械到達的位置，及時調(diào)整，做到微侵襲切除腫瘤或活檢及時調(diào)整，做到微侵襲切除腫瘤或活檢。 目前目前, ,美國科學家還設計一種機器人，利用探針美國科學家還設計一種機器人，利用探針感受壓力的功能，當它碰到血管的時候會自動感受感受壓力的功能，當它碰到血管的時候會自動感受壓力變化并及時反饋給計算機，從而使手術者能及壓力變化并及時反饋給計算機，從而使手術者能及時調(diào)整手術方案，減少了出血的并發(fā)癥。這種探針時調(diào)整手術方案，減少了出血的并發(fā)癥。這種探針腫瘤與正常腦組織的質地不同，辨別出腫瘤的邊界，腫瘤與正常腦組織的質地不同，辨別出腫瘤的邊界，以利于手術中全切除腫瘤。以利于手術中全切

19、除腫瘤。 他們還設計出的一些機器人能夠正確地縫合大他們還設計出的一些機器人能夠正確地縫合大鼠的頸動脈。但是，這些研究成果尚未用于臨床，鼠的頸動脈。但是，這些研究成果尚未用于臨床，另外報道的一些機器人尚能在手術時將可攜式微型另外報道的一些機器人尚能在手術時將可攜式微型攝像機攝像機, ,送到腦內(nèi)以觀察顱內(nèi)病變情況送到腦內(nèi)以觀察顱內(nèi)病變情況, ,機器人開始機器人開始應用于神經(jīng)外科。應用于神經(jīng)外科。 我國田增民等，曾用機器人輔助手術。我國田增民等，曾用機器人輔助手術。進行了如顱內(nèi)病灶的活檢、腦室內(nèi)病灶的進行了如顱內(nèi)病灶的活檢、腦室內(nèi)病灶的手術、腦內(nèi)小病灶的切除。機器人協(xié)助神手術、腦內(nèi)小病灶的切除。機器

20、人協(xié)助神經(jīng)外科手術，它對于一些大的病灶及出血經(jīng)外科手術，它對于一些大的病灶及出血較多的病灶尚無法應用。較多的病灶尚無法應用。 四立體定向放射外科四立體定向放射外科新方法新方法 立 體 定 向 放 射 外 科 （立 體 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）是指應用立體定向技術將大劑量是指應用立體定向技術將大劑量高能射線精確地（一次或分次）匯聚于某一局限性的高能射線精確地（一次或分次）匯聚于某一局限性的靶點組織，使靶點受到不可逆毀損。它既不同于常

21、規(guī)靶點組織，使靶點受到不可逆毀損。它既不同于常規(guī)外科手術，也不同于常見的放療與間質放療外科手術，也不同于常見的放療與間質放療即伽瑪即伽瑪?shù)兜? , X X刀。刀。 目前立體定向放射外科使用放射源主要有三種：目前立體定向放射外科使用放射源主要有三種：放射線核素釋放的放射線核素釋放的、射線（光子線）。射線（光子線）。X X線機和各種加速器產(chǎn)生不同能量的光子線。線機和各種加速器產(chǎn)生不同能量的光子線。各種加速器產(chǎn)生的電子束、質子束、中子束、負各種加速器產(chǎn)生的電子束、質子束、中子束、負介子等。伽瑪?shù)妒氢捊樽拥?。伽瑪?shù)妒氢?060為放射源；為放射源；X X刀是直線加刀是直線加速器為放射源；速器為放射源；

22、質子刀是帶電粒子為放射源，質子束放射又優(yōu)質子刀是帶電粒子為放射源，質子束放射又優(yōu)于于X X刀或伽瑪?shù)?。刀或伽瑪?shù)丁?近年來立體定向間質內(nèi)放療近年來立體定向間質內(nèi)放療 ( ( intersti-intersti- tial irradiation tial irradiation）又受到臨床各界關注，其方又受到臨床各界關注，其方法法-放射微粒治療計劃系統(tǒng)。粒子植入方式有模放射微粒治療計劃系統(tǒng)。粒子植入方式有模板種植、板種植、CTCT導向下種植、術中種植導向下種植、術中種植, ,均能收到滿意均能收到滿意效果效果 光子放射治療儀光子放射治療儀（photon RadioSurgery System .

23、PRSphoton RadioSurgery System .PRS） 他是應用微型他是應用微型X X射線治療裝置射線治療裝置PRS400PRS400，利用利用立體定向儀精確定位，安裝在立體定向儀上，通過立體定向儀精確定位，安裝在立體定向儀上，通過立體定位計算，將探針直接插入腫瘤中心靶點。因立體定位計算，將探針直接插入腫瘤中心靶點。因為為PRSPRS體積小，便于攜帶，可在手術室內(nèi)進行，成體積小，便于攜帶，可在手術室內(nèi)進行，成為外科手術治療的一部分。為外科手術治療的一部分。 Cyber knifeCyber knife機器人立體定向放射外科治療系統(tǒng)機器人立體定向放射外科治療系統(tǒng) 是一個全新的立體

24、定向放射外科體系是一個全新的立體定向放射外科體系, ,它結構簡單，它結構簡單，輕便的直線加速器安裝在機器人的機械臂上，可以靈輕便的直線加速器安裝在機器人的機械臂上，可以靈活地做任意方向的旋轉。采用計算機立體定位導向，活地做任意方向的旋轉。采用計算機立體定位導向，自動跟蹤靶區(qū)，無需使用定向儀框架和體架。，他提自動跟蹤靶區(qū)，無需使用定向儀框架和體架。，他提供多種治療選擇供多種治療選擇正向治療計劃或逆向治療計劃，正向治療計劃或逆向治療計劃，它無需中心投射，可分期分次治療它無需中心投射，可分期分次治療, ,使病人放射劑量使病人放射劑量和病變部位達到最大的均勻分布和適形性。和病變部位達到最大的均勻分布和

25、適形性。 目前世界上有少數(shù)醫(yī)院使用質子治療系統(tǒng)目前世界上有少數(shù)醫(yī)院使用質子治療系統(tǒng)(30)(30), ,中國山東萬杰醫(yī)院巳安裝完畢中國山東萬杰醫(yī)院巳安裝完畢, ,臨床開始治療病人臨床開始治療病人, ,費用較高。費用較高。 (1)調(diào)強適形放療時代調(diào)強適形放療時代 (IMRT) 20世紀世紀90年代年代,就開始應用調(diào)強適形放射治療（就開始應用調(diào)強適形放射治療（IMRT 和和3D -CRT）,它是放射治療的先進技術，它以直線加它是放射治療的先進技術，它以直線加速器為放射源，由立體定位擺位框架、三維治療計劃速器為放射源，由立體定位擺位框架、三維治療計劃系統(tǒng)，電動多葉準直器（系統(tǒng)，電動多葉準直器（DML

26、C）等部分組成，調(diào)強）等部分組成，調(diào)強適形放射治療是射野形狀和腫瘤的形狀一致，大大降適形放射治療是射野形狀和腫瘤的形狀一致，大大降低了腫瘤周圍正常組織的受照劑量，提高了治療增益低了腫瘤周圍正常組織的受照劑量，提高了治療增益比。比。(2)圖像引導放療圖像引導放療(IGRT) 調(diào)強適形放療技術的最新進展是影像引導的放射治療，調(diào)強適形放療技術的最新進展是影像引導的放射治療，稱為四維放射治療稱為四維放射治療 (4D-IGRT)。 如果用分子生物影如果用分子生物影像引導又稱五維像引導又稱五維 (5D-1GRT)， 目前臨床已經(jīng)開始多種圖像引導放療目前臨床已經(jīng)開始多種圖像引導放療 : 解剖影像引導放療（解

27、剖影像引導放療（CT, MRI） 病理影像引導放療病理影像引導放療 功能影像引導（功能影像引導（PET/CT） 分子影像引導放療分子影像引導放療 乏氧影像引導放療乏氧影像引導放療lRT Planning Based on Bioloical Imaging-BIMRTGTVPTVClassical AnatomicalOr Physical Planning, IMRTWhole organirradiation requiredDose homogeneity preferredWhole organRT not be requiredDose inhomogeneity preferred

28、靶區(qū)勾畫的發(fā)展靶區(qū)勾畫的發(fā)展 From Physical to Biological TRT 多學科結合勾畫靶區(qū)多學科結合勾畫靶區(qū)是放射治療發(fā)展主要方向是放射治療發(fā)展主要方向Dose painting 影像引導放療從過去影像引導放療從過去X-ray 進入進入CT、MRI ,目目 前又進入到前又進入到PET/CT階段，以后再進入分子生物階段，以后再進入分子生物 影像引導放療。為了達到精確定位、精確計劃、影像引導放療。為了達到精確定位、精確計劃、 精確治療精確治療,這樣投入大量的新設備和掌握知識的這樣投入大量的新設備和掌握知識的 人才。人才。 X-Ray1895 195819721980 1995

29、 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 Morphology- Function- Cells-Genes/ProteinsNuclear Medicine is playing increasing roleIn Radiation OncologyPrecise bu

30、t not accurate Precise but not accurate 精確優(yōu)化物理劑量分布精確優(yōu)化物理劑量分布 IMRTPrecise and accurate準確控制劑量分布位置準確控制劑量分布位置IGRT 我們都知道當前放射外科治我們都知道當前放射外科治療都是利用療都是利用高劑量輻射高劑量輻射，對組織，對組織細胞毀損和抑制作用，用來治療細胞毀損和抑制作用，用來治療各種性質腫瘤和功能性疾病。各種性質腫瘤和功能性疾病。 低劑量輻射低劑量輻射能否對人體組織細能否對人體組織細胞起胞起“興奮效應興奮效應”，這是目前科，這是目前科學工作感興趣的課題，正在做大學工作感興趣的課題，正在做大量探索

31、性工作。量探索性工作。如果一定的低劑如果一定的低劑量輻射，照射特定的組織，激活量輻射，照射特定的組織，激活靶組織細胞，達到治療疾病的目靶組織細胞，達到治療疾病的目的，這樣會把立體定向放射外科的，這樣會把立體定向放射外科治療臨床應用推向新的高峰。治療臨床應用推向新的高峰。 五、計算機網(wǎng)絡與立體定向神經(jīng)外科五、計算機網(wǎng)絡與立體定向神經(jīng)外科 計算機網(wǎng)絡工程，它是通過電話線、光纜、衛(wèi)星計算機網(wǎng)絡工程，它是通過電話線、光纜、衛(wèi)星通訊等不同設備，將計算機系統(tǒng)之間進行連接和分通訊等不同設備，將計算機系統(tǒng)之間進行連接和分享信息。計算機網(wǎng)絡將逐漸取代如今應用的計算機享信息。計算機網(wǎng)絡將逐漸取代如今應用的計算機外

32、部硬盤，借助互聯(lián)網(wǎng)、局部網(wǎng)、影像數(shù)據(jù)和計算外部硬盤，借助互聯(lián)網(wǎng)、局部網(wǎng)、影像數(shù)據(jù)和計算機軟件，得到廣泛、安全地應用，從而打破地域界機軟件，得到廣泛、安全地應用，從而打破地域界限，更好地為立體定向神經(jīng)外科服務。通過遠距離限，更好地為立體定向神經(jīng)外科服務。通過遠距離傳輸和實時視覺（傳輸和實時視覺（VRVR）技術的發(fā)展，促進遠程醫(yī)療技術的發(fā)展，促進遠程醫(yī)療的發(fā)展。的發(fā)展。 六、修復神經(jīng)外科六、修復神經(jīng)外科2121世紀神經(jīng)外科研究重點世紀神經(jīng)外科研究重點 盡管顯微神經(jīng)外科、神經(jīng)放射外科、神經(jīng)內(nèi)鏡、盡管顯微神經(jīng)外科、神經(jīng)放射外科、神經(jīng)內(nèi)鏡、介入神經(jīng)外科出現(xiàn)與發(fā)展，化療和放療技術的不斷介入神經(jīng)外科出現(xiàn)與發(fā)

33、展，化療和放療技術的不斷提高，對病人生存率，生活質量沒有明顯改善。每提高，對病人生存率，生活質量沒有明顯改善。每日仍有大量地顱內(nèi)腫瘤、創(chuàng)傷、腦血管疾病，中毒、日仍有大量地顱內(nèi)腫瘤、創(chuàng)傷、腦血管疾病，中毒、帕金森病、帕金森病、AlzheimerAlzheimer病等引起組織結構缺損，重要病等引起組織結構缺損，重要功能的喪失，使醫(yī)生們?nèi)允譄o策。功能的喪失，使醫(yī)生們?nèi)允譄o策。 修復神經(jīng)外科修復神經(jīng)外科立體定向神經(jīng)外科來完成立體定向神經(jīng)外科來完成（1）、精神外科過去、現(xiàn)在與將來）、精神外科過去、現(xiàn)在與將來1、精神外科、精神外科修復神經(jīng)外科修復神經(jīng)外科（2）、）、1935年年Folton和和Jaco

34、bksen首先進行兩側前連首先進行兩側前連切斷術的動物實驗切斷術的動物實驗 1935年年Egas Moniz受到啟發(fā)，與神經(jīng)外醫(yī)生受到啟發(fā)，與神經(jīng)外醫(yī)生Lima 進行第一例手術進行第一例手術雙側前額葉腦白雙側前額葉腦白 質切斷術來質切斷術來治療嚴重精神病，治療嚴重精神病，從而開創(chuàng)了真正的精神外科從而開創(chuàng)了真正的精神外科。（3) 1947年年Wycis和和Spiegel應用立體定向技術應用立體定向技術破壞丘腦背內(nèi)側核治療嚴重的精神疾患，隨后治療部位破壞丘腦背內(nèi)側核治療嚴重的精神疾患，隨后治療部位向扣帶回、尾狀核下束、內(nèi)囊前肢等部位擴展，直到目向扣帶回、尾狀核下束、內(nèi)囊前肢等部位擴展，直到目前這些

35、部位仍是立體定向技術治療難治性精神病的主要前這些部位仍是立體定向技術治療難治性精神病的主要靶點靶點。（4）神經(jīng)調(diào)控術神經(jīng)調(diào)控術 精神外科（精神外科（Neuromodulation） 深部腦電刺激術（深部腦電刺激術（DBS） 精神外科精神外科 在腦深部電刺激（在腦深部電刺激（deep brain stimulation, DBS）技術被廣泛應用于運動障礙性疾病的治療基）技術被廣泛應用于運動障礙性疾病的治療基礎上，并開始試用于其他神經(jīng)精神疾病的治療。目前，直接對神經(jīng)元礎上，并開始試用于其他神經(jīng)精神疾病的治療。目前，直接對神經(jīng)元進行電刺激的一種治療方法，起神經(jīng)調(diào)控（進行電刺激的一種治療方法，起神經(jīng)調(diào)

36、控（neuromodulation）作用。）作用。 DBS已試用于神經(jīng)精神疾病的治療有癲癇、慢性疼痛、叢集性頭痛、已試用于神經(jīng)精神疾病的治療有癲癇、慢性疼痛、叢集性頭痛、顱腦損傷、永久性植物狀態(tài)以及強迫癥（顱腦損傷、永久性植物狀態(tài)以及強迫癥（obsessive compulsive disorder, OCD）和抑郁癥等。）和抑郁癥等。 DBS確切的作用機制尚未明了，確切的作用機制尚未明了，DBS治療中常采用高頻電刺治療中常采用高頻電刺激（激（high frequency stimulation, HFS），即頻率為），即頻率為100Hz或高或高于于100Hz，抑制神經(jīng)元的活動，減少了來自刺激

37、部位的輸出，抑制神經(jīng)元的活動，減少了來自刺激部位的輸出 目前嘗試的目前嘗試的DBS靶點主要包括內(nèi)囊前肢、伏核和腹側尾狀核和扣靶點主要包括內(nèi)囊前肢、伏核和腹側尾狀核和扣帶回膝下部等。帶回膝下部等。正電子發(fā)射斷層掃描（正電子發(fā)射斷層掃描（positron emission tomography, PET）檢測發(fā)現(xiàn)患者眶額皮質區(qū)葡萄糖代謝率顯著）檢測發(fā)現(xiàn)患者眶額皮質區(qū)葡萄糖代謝率顯著下降，推測下降，推測DBS降低眶額皮質代謝活動從而發(fā)揮治療作用。也可降低眶額皮質代謝活動從而發(fā)揮治療作用。也可能與邊緣系統(tǒng)運動系統(tǒng)網(wǎng)絡的存在有關，這一發(fā)現(xiàn)提示伏核能與邊緣系統(tǒng)運動系統(tǒng)網(wǎng)絡的存在有關，這一發(fā)現(xiàn)提示伏核DBS

38、可能成為治療情緒障礙的一種有效手段?？赡艹蔀橹委熐榫w障礙的一種有效手段。小腦刺激術小腦刺激術 精神外科精神外科 早在早在20世紀世紀70年代年代Cooper首先應用該技術治療腦性首先應用該技術治療腦性癱瘓、精神病和癲癇。癱瘓、精神病和癲癇。Dario采用小腦刺激技術治療各采用小腦刺激技術治療各類精神病，經(jīng)過長期隨訪和醫(yī)學心理測驗，沒有發(fā)現(xiàn)行類精神病，經(jīng)過長期隨訪和醫(yī)學心理測驗，沒有發(fā)現(xiàn)行為和心理障礙現(xiàn)象。為和心理障礙現(xiàn)象。 該手術適應于嚴重抑郁癥，焦慮、偏執(zhí)狂和攻擊行該手術適應于嚴重抑郁癥，焦慮、偏執(zhí)狂和攻擊行為。國內(nèi)已有采用國產(chǎn)部分植入性小腦刺激器治療癲癇為。國內(nèi)已有采用國產(chǎn)部分植入性小腦刺

39、激器治療癲癇的報告，對精神疾病外科治療臨床尚未應用。的報告，對精神疾病外科治療臨床尚未應用。 迷走神經(jīng)刺激術（迷走神經(jīng)刺激術（VNS） 精神外科精神外科 臨床應用迷走神經(jīng)刺激臨床應用迷走神經(jīng)刺激(Vagal Nerve Stimulation, VNS)治療癲癇開始于治療癲癇開始于1938年年,由由Bailey和和Bremuers 倡導倡導,1988年年Penry和和Dean第一次報道用于頑固第一次報道用于頑固性癲癇患者性癲癇患者,并取得滿意效果。此方法是一種新的、非藥物性治療癲癇并取得滿意效果。此方法是一種新的、非藥物性治療癲癇,安全、安全、易于耐受易于耐受,能緩解復雜性部分性癲癇發(fā)作。在國

40、內(nèi)已開展了此項工作。能緩解復雜性部分性癲癇發(fā)作。在國內(nèi)已開展了此項工作。 VNS抗精神病作用機理抗精神病作用機理VNS是調(diào)節(jié)情緒而應用于臨床是調(diào)節(jié)情緒而應用于臨床,來治療抑郁癥來治療抑郁癥和強迫癥。和強迫癥。Rush等等(2000)報道報道30例抑郁癥例抑郁癥,VNS后后50%對焦慮不安得到改對焦慮不安得到改善善,70%精神激動好轉。精神激動好轉。George等等(2003),應用應用VNS治療治療10例例OCD，隨訪，隨訪10周周,用用Hamilton量表評分，下降量表評分，下降23%。VNS治療精神疾病治療精神疾病,在我國還未開展。在我國還未開展。 （ 1） 采用深部腦刺激法采用深部腦刺激

41、法（DBS) 約約70的感受傷害性疼痛患者的感受傷害性疼痛患者和和50的神經(jīng)性傳導阻滯性疼痛患者可獲得緩解。的神經(jīng)性傳導阻滯性疼痛患者可獲得緩解。并發(fā)癥約有并發(fā)癥約有20%發(fā)生率，主要有電極斷裂、電極故障、感染、出血、輕偏癱、發(fā)生率，主要有電極斷裂、電極故障、感染、出血、輕偏癱、癲癇、導水管阻塞、眼肌運動障礙。其中癲癇、導水管阻塞、眼肌運動障礙。其中4患者的并發(fā)癥是永久患者的并發(fā)癥是永久性的，嚴重并發(fā)癥或死亡率小于性的，嚴重并發(fā)癥或死亡率小于1。對于采用其他方法治療無效。對于采用其他方法治療無效的慢性疼痛者，深部腦刺激術無疑是一種有價值的手段。的慢性疼痛者，深部腦刺激術無疑是一種有價值的手段。

42、2、疼、疼 痛痛 修復神經(jīng)外科治修復神經(jīng)外科治 療療（2）脊髓刺激治療疼痛）脊髓刺激治療疼痛運動皮層運動皮層刺激刺激 治療治療 疼痛疼痛 隨著科技發(fā)展，目前癲癇各種手術方式（如大腦半球隨著科技發(fā)展，目前癲癇各種手術方式（如大腦半球切除術、顳葉切除術、前額葉切除術、多處軟腦膜下橫切除術、顳葉切除術、前額葉切除術、多處軟腦膜下橫切術等大骨瓣、大切口、多處創(chuàng)傷），切術等大骨瓣、大切口、多處創(chuàng)傷），肯定不符合微侵肯定不符合微侵襲理念和生理解剖入路。襲理念和生理解剖入路。 改變上述理念，能達到解剖生理入路治療癲癇改變上述理念，能達到解剖生理入路治療癲癇唯有立體定向技術。唯有立體定向技術。 3 癲癇癲癇修

43、復神經(jīng)外科治修復神經(jīng)外科治 療療(1)關于癲癇的定義關于癲癇的定義, 目前尚無統(tǒng)一的看法。目前尚無統(tǒng)一的看法。 癲癇是不是一個獨立的疾病癲癇是不是一個獨立的疾病? 大多數(shù)學者認為癲癇是一個臨床綜合征，其特征為大大多數(shù)學者認為癲癇是一個臨床綜合征，其特征為大腦神經(jīng)元異放電所致的突然、反復和短暫的中樞神經(jīng)腦神經(jīng)元異放電所致的突然、反復和短暫的中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)，表現(xiàn)為運動、感覺、意識、植物神經(jīng)、系統(tǒng)功能失調(diào)，表現(xiàn)為運動、感覺、意識、植物神經(jīng)、精神等不同障礙或兼而有之。精神等不同障礙或兼而有之。 (2) 判定是否為癲癇和位置是關鍵判定是否為癲癇和位置是關鍵 除了臨床癥狀體征外除了臨床癥狀體征外 診

44、斷的方法有腦電圖（診斷的方法有腦電圖（EEG，V-EEG）,腦磁圖（腦磁圖（MEG） 單光子發(fā)射斷層單光子發(fā)射斷層 掃描成像（掃描成像（SPECT）、正電子發(fā)射斷）、正電子發(fā)射斷 層掃描（層掃描（PET）、）、 CT、MRI、fMRI和和MRS（質子磁（質子磁 共振頻譜分析）以及經(jīng)顱電共振頻譜分析）以及經(jīng)顱電/磁激發(fā)皮層成像磁激發(fā)皮層成像(TES/TMS) 等。等。 但是，但是，EEG是癲癇診斷與分類上的主要手段，是癲癇診斷與分類上的主要手段， 具有較高的臨床應用價值，特別是具有較高的臨床應用價值，特別是V-EEG偶極子定位。偶極子定位。 隨著科技發(fā)展隨著科技發(fā)展,還有許多影像新技術正在研究中

45、，今后臨床癲癇診還有許多影像新技術正在研究中，今后臨床癲癇診斷和治療將有新的突破。斷和治療將有新的突破。經(jīng)顱磁刺激經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation ,TMS)-治治療癲癇療癲癇 利用一定強度的時變磁場在生利用一定強度的時變磁場在生物體內(nèi)誘發(fā)感應電流，此電流刺物體內(nèi)誘發(fā)感應電流，此電流刺激來調(diào)節(jié)大腦皮質網(wǎng)絡的興奮性，激來調(diào)節(jié)大腦皮質網(wǎng)絡的興奮性，用來抑制癲癇。用來抑制癲癇。 低頻低頻rTMS參數(shù)參數(shù)：0.30.5Hz，每天兩次，每次每天兩次，每次15分鐘，分鐘，500600個脈沖閾刺激，可減少個脈沖閾刺激，可減少癲癇發(fā)作癲癇發(fā)作50%以上。以上。 (

46、高頻可誘發(fā)癲癇高頻可誘發(fā)癲癇)腦內(nèi)慢性電刺激腦內(nèi)慢性電刺激-治療癲癇治療癲癇（DBS，VNS，）(3) 癲癇外科治療未來趨勢癲癇外科治療未來趨勢 1). 腦內(nèi)慢性電刺激（腦內(nèi)慢性電刺激（DBS，VNS，TMS）。）。 2). 腦組織移植術及神經(jīng)干細胞治療。腦組織移植術及神經(jīng)干細胞治療。 3). 致病灶形態(tài)學和功能性定位方法改進致病灶形態(tài)學和功能性定位方法改進 （fMRI,MRS,SPECT,PET,MEG,EEG）。）。 4 ). 立體定向放射外科治療癲癇（高劑量、低劑量、立體定向放射外科治療癲癇（高劑量、低劑量、Gene-SAS, ch-SRS）。）。 5). 大腦可塑性開展研究進行系列基礎

47、和臨床研究，使手術大腦可塑性開展研究進行系列基礎和臨床研究，使手術 方式方式 以最小損傷，達到最好療效，特別手術以最小損傷，達到最好療效，特別手術 時間窗。時間窗。另一講另一講-闡述闡述 5、帕金森?。ㄕ痤?、帕金森?。ㄕ痤?、 僵直僵直 、運動減少）、運動減少） 神經(jīng)修復術神經(jīng)修復術 （1） Vim-DBS Gpi-DBS STN -DBS （2 2）腦組織移植和基因治療）腦組織移植和基因治療 自自19791979年年PerlowPerlow等報告等報告多巴胺多巴胺( (DA)DA)類神經(jīng)元植入黑質損傷的大鼠腦內(nèi)糾正運動異類神經(jīng)元植入黑質損傷的大鼠腦內(nèi)糾正運動異常，首先證明腦移植物的功能，常，

48、首先證明腦移植物的功能，19851985年年BacklundBacklund報道了報道了2 2例例自身腎上腺髓質植入尾狀核頭部帕金森病自身腎上腺髓質植入尾狀核頭部帕金森病( (PD)PD)患者癥狀緩患者癥狀緩解，使全世界看到腦組織移植的光明前途。解，使全世界看到腦組織移植的光明前途。 國內(nèi)在國內(nèi)在19861986年年6 6月月北京宣武醫(yī)院首次開展此項工北京宣武醫(yī)院首次開展此項工作。由于腦內(nèi)移植存在很多懸而未決的問題，同時作。由于腦內(nèi)移植存在很多懸而未決的問題，同時還存在著很多爭論，加上移植效果差，還有一定并還存在著很多爭論，加上移植效果差，還有一定并發(fā)癥，到發(fā)癥，到19911991年以后逐漸被

49、冷落。年以后逐漸被冷落。 基因工程技術的發(fā)展為腦組織移植提供了廣闊的發(fā)展前基因工程技術的發(fā)展為腦組織移植提供了廣闊的發(fā)展前景。但是，理想的基因轉移方法應具備安全性、高效性、特景。但是，理想的基因轉移方法應具備安全性、高效性、特異性、穩(wěn)定性、簡便性、可控性等特點。異性、穩(wěn)定性、簡便性、可控性等特點。 目前用于腦組織移植的基因轉移方法大體分為病毒介導目前用于腦組織移植的基因轉移方法大體分為病毒介導和非病毒介導兩大類。在移植方式上應該使用微移植和非病毒介導兩大類。在移植方式上應該使用微移植（microtransplantation, Mitmicrotransplantation, Mit）技術。技

50、術。 一種以組織移植為主要一種以組織移植為主要手段，進行外科手術，促手段，進行外科手術，促進組織形態(tài)修復和功能重進組織形態(tài)修復和功能重建一門新學科，成為人們建一門新學科，成為人們追求方向首推干細胞追求方向首推干細胞 胚胎干細胞（胚胎干細胞（ESCESC） 神經(jīng)干細胞（神經(jīng)干細胞（NSCNSC） 骨髓基質干細胞（骨髓基質干細胞（BMSCBMSC） 目前將干細胞移植入受損部位以替代受損細目前將干細胞移植入受損部位以替代受損細胞和組織，或者誘導自體胞和組織，或者誘導自體NCSNCS活化，用某些激活因活化，用某些激活因子以激活存在于損傷局部的子以激活存在于損傷局部的NCSNCS，誘導其分裂、增誘導其分裂、增殖分化為相應神經(jīng)元或神經(jīng)膠質細胞，重建、修殖分化為相應神經(jīng)元或神經(jīng)膠質細胞，重建、修復損傷的腦組織，或者將干細胞作為載體細胞，復損傷的腦組織，或者將干細胞作為載體細胞，將不同的目的基因導入干細胞中，成為永分化的將不同的目的基因導入干細胞中，成為永分化的NCSNCS來治療某些疾病。來治療某些疾病。 NCSNCS移植方法包括：制成細胞懸液，或將干移植方法包括：制成細胞懸液，或將干細胞進行膠原基質包埋或生物材料吸附等，