立體定向手術計劃系統(tǒng)在功能神經外科的臨床應用研究.pdf

1、前言：
　　當今時代，科學技術飛速發(fā)展，往往是不同學科交叉碰撞迸發(fā)出科學技術發(fā)展創(chuàng)新的火花，多種學科之間的交叉融合是任何一個學科不斷發(fā)展的必然途徑和趨勢。當前，信息科技引發(fā)的數字化革命，已經深入到各個不同的領域，信息技術的高速發(fā)展為多學科之間的交叉融合提供了紐帶和橋梁。其中，數字科技向醫(yī)學各個領域的滲透，成為各個醫(yī)學領域創(chuàng)新發(fā)展的有力工具，促進醫(yī)學技術向著個體化（個性化）、精確化、規(guī)范化（標準化）、微創(chuàng)化和遠程化快速發(fā)展。隨之而來

2、，“數字醫(yī)學”的這一邊緣交叉學科的概念誕生，并成為醫(yī)學發(fā)展的重要分支和極有前景的發(fā)展方向。
　　數字醫(yī)學儀器及技術如CT、MR、DSA、PET、PACS等的發(fā)展使神經外科成為主要的受益學科之一。立體定向手術計劃系統(tǒng)是數字醫(yī)學在功能神經外科領域的集中體現。立體定向技術是利用空間一點的立體定位原理[4，先求出腦內靶點在顱腔內的坐標，定出它的精確位置，再用立體定向儀，將立體定向手術專用的醫(yī)療器械與引流裝置導入顱內，使之達到目標點進行醫(yī)學

3、操作與處理。立體定向手術計劃系統(tǒng)是一種與立體定向技術配套的先進的神經外科手術計劃軟件。它是對醫(yī)學影像的原始數據進行數字化處理，實現對源圖像的立體重建、任意切面顯示和多模態(tài)源圖像配準融合后制定手術計劃，從而達到對后續(xù)醫(yī)療操作的科學指導。有框架立體定向系統(tǒng)在目前的功能神經外科具有不可替代的地位，運動障礙疾病、癲癇、精神疾患、疼痛、顱內占位性疾患、立體定向放射外科仍然在廣泛應用，有時是必須依靠有框架立體定向系統(tǒng)[5]。
　　傳統(tǒng)的功能神

4、經外科有框架立體定向手術工作流程是這樣的:病人佩戴立體定向框架進行CT或者MR掃描，醫(yī)生在所得顱腦影像上尋找和測算所需要的靶點三維坐標，然后利用立體定向系統(tǒng)的導向裝置對靶點進行醫(yī)學處理。這里存在以下問題:1.利用的只是一種圖像，而每神圖像有其固有的局限性[6]，如CT影像沒有失真但對腦內神經結構的顯示不如MR，MR尤其是高場強的MR對腦內結構能夠清晰顯示但存在影像失真[7];2.靶點的尋找和測算是直接在顱腦掃描后的輸出結果—圖像上進行的

5、，而每一張圖像都是二維的，無法實現三維立體的自由尋找和測算。雖然目前高性能的CT及MR系統(tǒng)本身均能實現三維重建，但這種三維重建的數據運算法則并非針對立體定向儀，不能實現重建圖像與立體定向儀的統(tǒng)一，即使能夠尋找到靶點也無法從中有效計算靶點坐標。
　　為了解決上述問題，專門針對有框架立體定向系統(tǒng)的計算機軟件模塊應運而生，稱之為立體定向手術計劃系統(tǒng)。比之傳統(tǒng)的有框架立體定向儀，有以下特點:以CT、MR等多模態(tài)影像的配準融合為基礎形成多種

6、成像優(yōu)點的有機結合[6]，以涵蓋立體定向儀定位標志（定位板）的圖像的原始dicom數據為運算基礎形成任意角度三維立體重建圖像與立體定向儀的有效結合，并且隨著成像模式成像信息的不斷發(fā)展與新的軟件模塊的不斷開發(fā)衍生立體定向手術計劃系統(tǒng)新的功能與特點，如在手術計劃系統(tǒng)中引入磁共振纖維束成像[8]、引入PET[9]等等。
　　國內外對有框架立體定向手術計劃系統(tǒng)的臨床應用和總結是不均衡的，國外早在上世紀八、九十年代就開始針對傳統(tǒng)有框架立體定

7、向手術系統(tǒng)局限性進行了立體定向手術計劃系統(tǒng)的研究和應用，并且促使了軟件模塊的不斷進步和豐富。而在國內，對立體定向手術計劃系統(tǒng)的研究較少，多集中在立體定向放射外科，針對真正神經外科手術的臨床研究比較少見，尚缺乏系統(tǒng)性總結。本文通過立體定向手術計劃系統(tǒng)的臨床應用研究，探討和總結立體定向手術計劃系統(tǒng)的效益，共分為五個部分。
　　目的：
　　通過有框架立體定向手術計劃系統(tǒng)在功能神經外科疾病治療中的臨床應用，探討其實效性，總結其應用經

8、驗，論證有框架立體定向手術計劃系統(tǒng)的實用價值，推廣其應用。
　　方法：
　　所有手術計劃制定均由一人通過Brainlab(Brainlab iPlan，version2.6and version1.0, Brainlab(Beijing) Medical Equipments Trading, Beijing,China)立體定向手術計劃系統(tǒng)的操作完成。
　　1.60例帕金森氏病的患者擬行立體定向蒼白球(GPi-PVP

9、)射頻毀損術，其GPi有30例通過立體定向手術計劃系統(tǒng)將CT與MR融合后進行定位，設為A1組，另外30例采用MR定位，設為B1組。比較兩種定位方法中顱內相關重要徑線如AC-PC距離的差異。利用術中微電極(microelectrode recording，MER)及電生理刺激來驗證兩種方法定位的準確性，同時對療效進行對比。2.65例腦出血隨機分為立體定向結合手術計劃系統(tǒng)治療組30例（A2組），與常規(guī)立體定向手術組35例（B2組）。A2組病

10、人利用立體定向結合手術計劃系統(tǒng)設定靶點和經過血腫長軸的穿刺路徑。B2組采用血腫中心為靶點、經驗穿刺點為入顱點。術后兩組均常規(guī)行尿激酶溶凝。兩組進行對照分析，比較兩組引流管留置時間（即血腫清除時間），尿激酶平均注射次數，院內感染率。3.31例原發(fā)性三叉神經痛患者行立體定向半月節(jié)穿刺射頻熱凝術，以手術計劃系統(tǒng)進行卵圓孔定位并根據個體解剖及病痛發(fā)作特點設計穿刺路徑，統(tǒng)計分析一次穿刺成功率及術后效果。4.記錄功能神經外科多靶點聯合手術時的靶點坐

11、標生成時間，將立體定向手術計劃系統(tǒng)設計與傳統(tǒng)手工測算相比較。5.手術計劃設定者未在現場，則由網絡將各種數據資料傳輸至計劃設定者處工作站完成手術計劃。
　　結果：
　　1.立體定向手術計劃系統(tǒng)的距離測量與實際距離測量無差異;單純MR定位組測量AC-PC距離長于CT與MR融合組;GPi的MER記錄長度長于MR組;融合組單一通道定位GPi成功率高于MR組。2.腦內血腫立體定向手術計劃組與傳統(tǒng)立體定向組相比，尿激酶注射次數/尿激酶用

12、量少，引流管留置時間/血腫清除時間短。3.立體定向手術計劃系統(tǒng)輔助下，半月神經節(jié)一次穿刺成功率高，效果滿意。4.立體定向手術計劃系統(tǒng)繁多靶點（10個以上）設定過程與傳統(tǒng)手工測算相比，具有明顯快捷的優(yōu)勢;能夠解決因震顫嚴重無法完成MR掃描病人的靶點定位問題;能夠避免必須全麻才能完成戴框架MR掃描的安全隱患。5.所有130例經過手術計劃系統(tǒng)進行設定的病人，有15例是通過遠程模式來完成。
　　結論：
　　立體定向手術計劃系統(tǒng)具有以

13、下特點和優(yōu)勢:1.通過對手術靶點和顱內解剖結構清晰而逼真的顯示來更加精確的表達靶點位置坐標及手術路徑周圍結構關系;精確的表達靶點位置坐標及手術路徑周圍結構關系就可以實現對每一個具體個體的個性化制定手術方案;精確的表達靶點位置坐標及手術路徑周圍結構關系就能實現最微小的創(chuàng)傷。2.通過計算機程序化的工作模式能夠規(guī)范靶點及手術路徑設定、手術操作過程，盡量減少了人工參與的偶然錯誤;通過計算機技術的快捷、工具的便攜而提高醫(yī)學處理的效率;兩者疊加就可