脑立体定向技术发展和趋势优秀课件.ppt

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1、脑立体定向技术发展和趋势第1页，本讲稿共72页 开开展展立立体体定定向向和和功功能能性性神神经经外外科科工工作作是是HorsleyHorsley和和Clarke(1908Clarke(1908年年)，真真正正用用于于临临床床是是19471947年年SpiegelSpiegel和和WycisWycis。随随CTCT、MRIMRI、DSADSA、PETPET等等影影像像发发展展，特特别别是是与与计计算算机机结结合合，衍衍生生出出立立体体定定向向放放射射外外科科,立立体定向辅助神经外科等新理念体定向辅助神经外科等新理念。第2页，本讲稿共72页 19861986年年RobertRobert又又创创造造

2、了了无无框框架架立立体体定定向向系系统统又又称称神神经经外外科科导导航航系系统统。目目前前又又出出现现功功能能性性磁磁共共振振(fMRI),fMRI),术术中中磁磁共共振振(iMRI),iMRI),术术中中CT(iCT)CT(iCT)与与神神经经外外科科导导航航技技术术，极极大大地地丰富了神经外科技术手段。丰富了神经外科技术手段。第3页，本讲稿共72页 到了到了2121世纪世纪,神经外科进展不再是单纯停留在切神经外科进展不再是单纯停留在切除病灶，还要考虑到脑功能缺失的改善和修复。除病灶，还要考虑到脑功能缺失的改善和修复。2121世世纪传统神经外科将是立体定向和功能性神经外科微创时代。纪传统神经

3、外科将是立体定向和功能性神经外科微创时代。2121世纪立体定向和功能性神经外科发展方向是什么呢？世纪立体定向和功能性神经外科发展方向是什么呢？第4页，本讲稿共72页 一、有框架定向仪走入无框架立体定向导航系统一、有框架定向仪走入无框架立体定向导航系统 1515世世纪纪末末，Leonando Leonando da da VinciVinci就就提提出出了了立立体体定定向向 术术的的构思；构思；18731873年年DittmenDittmen介绍了立体定向术原理和动物实验；介绍了立体定向术原理和动物实验；1889 1889年年ZernovZernov制造了极坐标形式定向仪；制造了极坐标形式定向仪

4、；19061906年年19081908年年ClarkeClarkeHorsleyHorsley设计出三维坐标设计出三维坐标 定向系定向系统。统。第5页，本讲稿共72页 19471947年年SpiegelSpiegelWycisWycis报报道道了了立立体体定定向向技技术术临临床床应应用用，并取得了成功。并取得了成功。19791979年年BrownBrown又又提提出出了了定定向向仪仪与与CTCT相相匹匹配配，不不久久定定向向仪仪与与MRIMRI、DSADSA、PETPET结合相继有了报道；结合相继有了报道；1986 1986年年RobertRobert介绍了无框架立体定向导航系统。介绍了无框架

5、立体定向导航系统。目目前前神神经经外外科科导导航航系系统统发发展展很很快快，已已经经有有多多种种类类型型，如如声声波数字化仪、遥感关节臂、光学数字化仪、电磁数字化仪。波数字化仪、遥感关节臂、光学数字化仪、电磁数字化仪。第6页，本讲稿共72页第7页，本讲稿共72页第8页，本讲稿共72页 随着无框架导航系随着无框架导航系统临床应用，发现术中脑统临床应用，发现术中脑脊液丢失，病灶组织切除脊液丢失，病灶组织切除以及脑肿胀等因素可产生以及脑肿胀等因素可产生目标移位。因而，又出现目标移位。因而，又出现了术中实时扫描影像导航了术中实时扫描影像导航手术或功能性影像导航手手术或功能性影像导航手术术(iMRI f

6、MRI iCTiMRI fMRI iCT导航技导航技术，来弥补术中目标移位术，来弥补术中目标移位)。第9页，本讲稿共72页 目目前前Neuro-navigationNeuro-navigation，不不论论BrainBrainLABLAB神神经经外外 科科 导导 航航 系系 统统，strykerstryker导导 航航 系系 统统、stealth stealth station station treontreon导导航航系系统统，均均具具有有一一定定智智能能功功能能，神神 经经 外外 科科 手手 术术 计计 划划 系系 统统，Talairach Talairach 和和schatenbran

7、dschatenbrand图图谱谱，大大脑脑功功能能多多种种图图像像融融合合功功能能和和有有框框架架立立体体定定向向手手术术计计划划系系统统，可可在在颅颅内内作作任任意导航。意导航。第10页，本讲稿共72页 无框架立体定向技术无框架立体定向技术 （神经外科导航系统神经外科导航系统 ），），他已走出神经外科向其他学科渗透，目前已有了五官他已走出神经外科向其他学科渗透，目前已有了五官科导航系统，脊柱外科导航系统，不久将扩大到全身科导航系统，脊柱外科导航系统，不久将扩大到全身各个部位和器官各个部位和器官,应用这种技术方法定位和治疗。应用这种技术方法定位和治疗。第11页，本讲稿共72页骨科手术导航系统

8、骨科手术导航系统耳鼻喉科耳鼻喉科头颈外科手术影像导航系统头颈外科手术影像导航系统第12页，本讲稿共72页 二、虚拟现实技术（二、虚拟现实技术（VRVR）在立体定向神经外科中应用在立体定向神经外科中应用 虚拟的意思是虚拟的意思是“事实上不存在的，但在效果上和功事实上不存在的，但在效果上和功能上是与其存在物体相同的能上是与其存在物体相同的”;现实是指客观存在的环现实是指客观存在的环境或物体。境或物体。虚拟现实技术不仅仅是计算机技术，也可能包虚拟现实技术不仅仅是计算机技术，也可能包含多项其他领域的技术，通过模拟技术实现人的各种感官，含多项其他领域的技术，通过模拟技术实现人的各种感官，如同在实际环境中

9、相同或类似的感觉。这项技术称为虚拟如同在实际环境中相同或类似的感觉。这项技术称为虚拟现实技术（现实技术（Virtual Reality VRVirtual Reality VR）。）。第13页，本讲稿共72页第14页，本讲稿共72页 在在医医学学中中，虚虚拟拟现现实实最最主主要要的的当当然然就就是是虚虚拟拟人人体体。所所谓谓虚虚拟拟人人体体就就是是要要利利用用各各种种技技术术手手段段来来重重现现一一个个人人的的各个系统和脏器。主要的是形态和功能再现。各个系统和脏器。主要的是形态和功能再现。目目前前虚虚拟拟现现实实技技术术分分为为三三种种：简简单单型型VRVR（simplified simpli

10、fied VRVR）。加加 强强 型型VRVR（Augmented Augmented VRVR）。智智 能能 型型VRVR（Immersive VRImmersive VR）。）。第15页，本讲稿共72页第16页，本讲稿共72页 VRVR技技术术的的基基础础计计算算机机融融合合技技术术和和导导航航技技术术。“融融合合”是是计计算算机机将将CTCT、MRIMRI、DSADSA等等图图像像配配准准融融合合为为一一体体，还还可可将将立立体体定定向向显显微微镜镜，轨轨迹迹监监视视等等得得以以一一个个计计算算机机图图像像。“导导航航”是是手手术术之之前前把把带带有有标标记记物物，标标定定在在病病人人的

11、的CTCT或或MRIMRI图图像像上上，并并输输入入到到计计算算机机工工作作站站，根根据据这这些些资资料料进进行行多多维维重重建建，手手术术时时进进行行配配准准，使使术术前前扫扫描描图图像像和和手手术术实实时时相相结合并融为一体，根据导航系统进行手术。结合并融为一体，根据导航系统进行手术。第17页，本讲稿共72页第18页，本讲稿共72页 具具体体来来说说：就就是是利利用用计计算算机机对对大大量量数数据据信信息息的的高高速速处处理理和和控控制制能能力力，对对CTCT、MRIMRI等等图图信信息息进进行行多多维维重重建建，为为外外科科医医师师提提供供给给手手术术时时了了解解病病变变部部位位、手手术

12、术径径路路和和肿肿瘤瘤切切除除范范围围等等进进行行手手术术模模拟拟、手手术术导导航航、手手术术定定位位、制制定定手手术术计计划划，使使手手术术方方案案客客观观、准准确确、直直观观在在显显示示屏屏上上实实时时显显象。象。第19页，本讲稿共72页 VRVR技技术术的的核核心心：通通过过头头带带式式显显示示屏屏（head head mounted mounted disp disp lais,lais,HMDSHMDS）的的设设备备，触触觉觉反反馈馈感感，使使人人产产生生视视、听听、触触模模拟拟的的感感觉觉，在在计计算算机机工工作作站站中中形形成成动动态态化化，虚虚拟拟的的内内环环境境。医医师师在在

13、虚虚拟拟环环境境中中，通通过过提提供供给给医医师师的的立立体体图图象象装装置置，把把医医师师带带到到一一个个可可视视、听听、触触虚虚拟拟的的病病灶灶（如如肿肿瘤瘤）空空间间去去，从从各各个个方方向向检检查查肿肿瘤瘤，模模拟拟手手术术过过程程，达达到到最最小小损损伤伤组织的真正组织的真正“微创微创”境地一种预先演习。境地一种预先演习。第20页，本讲稿共72页第21页，本讲稿共72页 目目前前虚虚拟拟现现实实技技术术在在神神经经外外科科手手术术中中的的应应用用，还还存存在在很很多多缺缺点点：被被模模拟拟的的对对象象均均为为静静止止的的，不不能能模模拟拟脑脑搏搏动动，血血管管搏搏动动，脑脑脊脊液液流

14、流动动。不不能能再再生生组组织织和和生生物物化化学学特特性性；不不同同组组织织之之间间的的界界面面，组组织织的的质质感感、光光泽泽和和纹纹理理，组组织织的的弹弹性性，牵牵拉拉变变形形达达不不到到；切切断断血血管管后后无无搏搏动动性性血血液液流流出出等等。部部分分虚虚拟拟现现实实系系统统虽虽然然增增加加了了感感觉觉反反馈馈系系统统，但但操操作作不不灵灵敏敏。图图象象的的组组织织分分辨力有待改善。辨力有待改善。人工智能的应用不够广泛。人工智能的应用不够广泛。第22页，本讲稿共72页 我我们们正正期期待待着着，VRVR技技术术将将进进入入到到真真正正的的实实时时时时代代（really really

15、real real in in the the coming coming yeasyeas），把把形形态态和和功功能能两两方方面面结结合合起起来来，成成为为更更加加逼逼真真的的虚虚拟拟人人，对对医医学学研研究究，诊诊断断和和治疗作出更大贡献。治疗作出更大贡献。第23页，本讲稿共72页第24页，本讲稿共72页 三、机器人辅助神经外科手术三、机器人辅助神经外科手术 医医用用机机器器人人系系统统由由辅辅助助规规划划导导航航系系统统和和辅辅助助操操作作子子系系统统组组成成。医医生生在在外外科科手手术术前前就就可可以以得得到到三三方方面面的的了了解解,即即对对病病人人手手术术部部位位及及邻邻近近区区域

16、域的的解解剖剖结结构构有有一一个个明明确确的的认认识识，可可进进行行手手术术规规划划，手手术术路路径径设设想想等等;进进行行手手术术的的仿仿真真操操作作;了了解解手手术术器器械械在在病病变变组组织织中中位位置置和和周周边的组织信息。边的组织信息。第25页，本讲稿共72页 最早的机器人只是一个简单的机械臂，它只能在最早的机器人只是一个简单的机械臂，它只能在手术者的操纵下完成极其有限的工作，无法自行去完手术者的操纵下完成极其有限的工作，无法自行去完成一个完整的手术。随着影像技术的发展，一些特别成一个完整的手术。随着影像技术的发展，一些特别设计的计算机软件能够将图像重建，并且将机器人与设计的计算机软

17、件能够将图像重建，并且将机器人与计算机工作站相连，由机器人去完成计算机工作站预计算机工作站相连，由机器人去完成计算机工作站预先设计好的手术程序。先设计好的手术程序。第26页，本讲稿共72页 随随着着无无框框架架立立体体定定向向技技术术的的出出现现，神神经经外外科科导导航航系系统统与与机机器器人人相相结结合合。德德国国的的西西门门子子公公司司和和美美国国的的ISSISS公公司司等等分分别别研研制制出出不不同同类类型型的的机机器器人人系系统统（RAMSRAMS）。通通过过机机器器人人的的机机械械臂臂，将将特特定定的的神神经经外外科科手手术术器器械械，如如神神经经内内镜镜、活活检检针针、激激光光器器

18、、电电凝凝器器等等送送到到手手术术区区。机机器器人人还还能能使使用用环环钻钻锯锯开开颅颅骨骨，在在手手术术过过程程中中，手手术术者者无无须须亲亲自自操操作作，并并且且可可以以通通过过计计算算机机工工作作站站的的显显示示屏屏观观察察手手术术器器械械到到达的位置，及时调整，做到微侵袭切除肿瘤或活检达的位置，及时调整，做到微侵袭切除肿瘤或活检。第27页，本讲稿共72页第28页，本讲稿共72页 目目前前,美美国国科科学学家家还还设设计计一一种种机机器器人人，利利用用探探针针感感受受压压力力的的功功能能，当当它它碰碰到到血血管管的的时时候候会会自自动动感感受受压压力力变变化化并并及及时时反反馈馈给给计计

19、算算机机，从从而而使使手手术术者者能能及及时时调调整整手手术术方方案案，减减少少了了出出血血的的并并发发症症。这这种种探探针针肿肿瘤瘤与与正正常常脑脑组组织织的的质质地地不不同同，辨辨别别出出肿肿瘤瘤的的边边界界，以以利利于于手手术术中中全全切切除除肿瘤。肿瘤。第29页，本讲稿共72页 他他们们还还设设计计出出的的一一些些机机器器人人能能够够正正确确地地缝缝合合大大鼠鼠的的颈颈动动脉脉。但但是是，这这些些研研究究成成果果尚尚未未用用于于临临床床，另另外外报报道道的的一一些些机机器器人人尚尚能能在在手手术术时时将将可可携携式式微微型型摄摄像像机机,送送到到脑脑内内以以观观察察颅颅内内病病变变情情

20、况况,机机器器人人开开始始应应用用于于神神经经外外科。科。第30页，本讲稿共72页 我我国国田田增增民民等等，曾曾用用机机器器人人辅辅助助手手术术。进进行行了了如如颅颅内内病病灶灶的的活活检检、脑脑室室内内病病灶灶的的手手术术、脑脑内内小小病病灶灶的的切切除除。机机器器人人协协助助神神经经外外科科手手术术，它它对对于于一一些些大大的的病病灶灶及及出出血血较多的病灶尚无法应用。较多的病灶尚无法应用。第31页，本讲稿共72页 四立体定向放射外科四立体定向放射外科新方法新方法 立立体体定定向向放放射射外外科科（Stereotactic Stereotactic Radiosurgery.SRSRad

21、iosurgery.SRS）是是指指应应用用立立体体定定向向技技术术将将大大剂剂量量高高能能射射线线精精确确地地（一一次次或或分分次次）汇汇聚聚于于某某一一局局限限性性的的靶靶点点组组织织，使使靶靶点点受受到到不不可可逆逆毁毁损损。它它既既不不同同于于常常规规外外科科手手术术，也也不不同于常见的放疗与间质放疗同于常见的放疗与间质放疗即伽玛刀即伽玛刀,X X刀。刀。第32页，本讲稿共72页 目目前前立立体体定定向向放放射射外外科科使使用用放放射射源源主主要要有有三三种种：放放射射线线核核素素释释放放的的、射射线线（光光子子线线）。X X线线机机和和各各种种加加速速器器产产生生不不同同能能量量的的

22、光光子子线线。各各种种加加速速器器产产生生的的电电子子束束、质质子子束束、中中子子束束、负负介介子子等等。伽伽玛玛刀刀是是钴钴6060为放射源；为放射源；X X刀是直线加速器为放射源；刀是直线加速器为放射源；质质子子刀刀是是带带电电粒粒子子为为放放射射源源，质质子子束束放放射射又又优优于于X X刀或伽玛刀。刀或伽玛刀。第33页，本讲稿共72页 近年来立体定向间质内放疗近年来立体定向间质内放疗 (intersti-intersti-tial irradiation tial irradiation）又受到临床各界关注，其方又受到临床各界关注，其方法法-放射微粒治疗计划系统。粒子植入方式有模放射微

23、粒治疗计划系统。粒子植入方式有模板种植、板种植、CTCT导向下种植、术中种植导向下种植、术中种植,均能收到满意均能收到满意效果效果 第34页，本讲稿共72页 光子放射治疗仪光子放射治疗仪（photon RadioSurgery System.PRSphoton RadioSurgery System.PRS）他是应用微型他是应用微型X X射线治疗装置射线治疗装置PRS400PRS400，利用立体利用立体定向仪精确定位，安装在立体定向仪上，通过立体定定向仪精确定位，安装在立体定向仪上，通过立体定位计算，将探针直接插入肿瘤中心靶点。因为位计算，将探针直接插入肿瘤中心靶点。因为PRSPRS体体积小，

24、便于携带，可在手术室内进行，成为外科手术积小，便于携带，可在手术室内进行，成为外科手术治疗的一部分。治疗的一部分。第35页，本讲稿共72页Cyber knifeCyber knife机器人立体定向放射外科治疗系统机器人立体定向放射外科治疗系统 是是一一个个全全新新的的立立体体定定向向放放射射外外科科体体系系,它它结结构构简简单单，轻轻便便的的直直线线加加速速器器安安装装在在机机器器人人的的机机械械臂臂上上，可可以以灵灵活活地地做做任任意意方方向向的的旋旋转转。采采用用计计算算机机立立体体定定位位导导向向，自自动动跟跟踪踪靶靶区区，无无需需使使用用定定向向仪仪框框架架和和体体架架。，他他提提供供

25、多多种种治治疗疗选选择择正正向向治治疗疗计计划划或或逆逆向向治治疗疗计计划划，它它无无需需中中心心投投射射，可可分分期期分分次次治治疗疗,使使病病人人放放射射剂剂量量和和病病变变部部位位达达到到最最大大的的均均匀匀分分布布和和适适形形性。性。第36页，本讲稿共72页 目前世界上有少数医院使用质子治疗系统目前世界上有少数医院使用质子治疗系统(30)(30),中国山中国山东万杰医院巳安装完毕东万杰医院巳安装完毕,临床开始治疗病人临床开始治疗病人,费用较高。费用较高。第37页，本讲稿共72页目前立体定向放射神经外科是什么状态目前立体定向放射神经外科是什么状态目前立体定向放射神经外科是什么状态目前立体

26、定向放射神经外科是什么状态?(1)调强适形放疗时代调强适形放疗时代(IMRT)20世纪世纪90年代年代,就开始应用调强适形放射治疗（就开始应用调强适形放射治疗（IMRT和和3D-CRT）,它是放射治疗的先进技术，它以直线加速器为放射源，它是放射治疗的先进技术，它以直线加速器为放射源，由立体定位摆位框架、三维治疗计划系统，电动多叶准直器由立体定位摆位框架、三维治疗计划系统，电动多叶准直器（DMLC）等部分组成，调强适形放射治疗是射野形状和）等部分组成，调强适形放射治疗是射野形状和肿瘤的形状一致，大大降低了肿瘤周围正常组织的受照剂肿瘤的形状一致，大大降低了肿瘤周围正常组织的受照剂量，提高了治疗增益

27、比。量，提高了治疗增益比。第38页，本讲稿共72页(2)图像引导放疗图像引导放疗(IGRT)调强适形放疗技术的最新进展是影像引导的放射治疗，称为四调强适形放疗技术的最新进展是影像引导的放射治疗，称为四维放射治疗维放射治疗(4D-IGRT)。如果用分子生物影像引导又称五如果用分子生物影像引导又称五维维(5D-IGRT)，目前临床已经开始多种图像引导放疗目前临床已经开始多种图像引导放疗:解剖影像引导放疗（解剖影像引导放疗（CT,MRI）病理影像引导放疗病理影像引导放疗功能影像引导（功能影像引导（PET/CT）分子影像引导放疗分子影像引导放疗乏氧影像引导放疗乏氧影像引导放疗第39页，本讲稿共72页l

28、RT Planning Based on Bioloical Imaging-BIMRTGTVPTVClassical AnatomicalOr Physical Planning,IMRTWhole organirradiation requiredDose homogeneity preferredWhole organRT not be requiredDose inhomogeneity preferred靶区勾画的发展靶区勾画的发展 From Physical to Biological TRT多学科结合勾画靶区多学科结合勾画靶区是放射治疗发展主要方向是放射治疗发展主要方向Dose

29、painting第40页，本讲稿共72页影像引导放疗从过去影像引导放疗从过去X-ray进入进入CT、MRI,目目前又进入到前又进入到PET/CT阶段，以后再进入分子生物阶段，以后再进入分子生物影像引导放疗。为了达到精确定位、精确计划、影像引导放疗。为了达到精确定位、精确计划、精确治疗精确治疗,这样投入大量的新设备和掌握知识的这样投入大量的新设备和掌握知识的人才。人才。第41页，本讲稿共72页在机在机在机在机MRIMRI技术技术技术技术:MRI:MRI集成到加速器上集成到加速器上集成到加速器上集成到加速器上(原机原机Philips1.5TMRPhilips1.5TMR和和Elekta6MVEle

30、kta6MV加速器构成加速器构成)第42页，本讲稿共72页Medical Imaging Innovation&Image Guided RTMedical Imaging Innovation&Image Guided RT X-Ray1895 19581972 1980 1995 2000 20012020 U/SCT MR PETDigitalXRCT/PET NMMolecularImagingXMR,XU/SOpticalImaging3DU/SMR/PETVCTFree electron 3DXRRadiologyhasbeendrivingdevelopmentsinRadiat

31、ionOncologyNuclearMedicineisplayingincreasingroleInRadiationOncology第43页，本讲稿共72页准确的射线投照准确的射线投照 PTV Margin ReductionPrecisebutnotaccuratePrecisebutnotaccurate 精确优化物理剂量分布精确优化物理剂量分布IMRTPreciseandaccurate准确控制剂量分布位置准确控制剂量分布位置IGRT第44页，本讲稿共72页 我们都知道当前放射外科治疗我们都知道当前放射外科治疗都是利用都是利用高剂量辐射高剂量辐射，对组织细胞毁，对组织细胞毁损和抑制作

32、用，用来治疗各种性质肿瘤损和抑制作用，用来治疗各种性质肿瘤和功能性疾病。和功能性疾病。低剂量辐射低剂量辐射能否对人体组织细胞起能否对人体组织细胞起“兴奋效应兴奋效应”，这是目前科学工作，这是目前科学工作感兴趣的课题，正在做大量探索性感兴趣的课题，正在做大量探索性工作。工作。如果一定的低剂量辐射，照如果一定的低剂量辐射，照射特定的组织，激活靶组织细胞，射特定的组织，激活靶组织细胞，达到治疗疾病的目的，这样会把立达到治疗疾病的目的，这样会把立体定向放射外科治疗临床应用推向体定向放射外科治疗临床应用推向新的高峰。新的高峰。第45页，本讲稿共72页 五、计算机网络与立体定向神经外科五、计算机网络与立体

33、定向神经外科 计计算算机机网网络络工工程程，它它是是通通过过电电话话线线、光光缆缆、卫卫星星通通讯讯等等不不同同设设备备，将将计计算算机机系系统统之之间间进进行行连连接接和和分分享享信信息息。计计算算机机网网络络将将逐逐渐渐取取代代如如今今应应用用的的计计算算机机外外部部硬硬盘盘，借借助助互互联联网网、局局部部网网、影影像像数数据据和和计计算算机机软软件件，得得到到广广泛泛、安安全全地地应应用用，从从而而打打破破地地域域界界限限，更更好好地地为为立立体体定定向向神神经经外外科科服服务务。通通过过远远距距离离传传输输和和实实时时视视觉觉（VRVR）技技术术的的发发展展，促促进远程医疗的发展。进远

34、程医疗的发展。第46页，本讲稿共72页第47页，本讲稿共72页 六、修复神经外科六、修复神经外科2121世纪神经外科研究重点世纪神经外科研究重点 尽管显微神经外科、神经放射外科、神经内镜、尽管显微神经外科、神经放射外科、神经内镜、介入神经外科出现与发展，化疗和放疗技术的不断提介入神经外科出现与发展，化疗和放疗技术的不断提高，对病人生存率，生活质量没有明显改善。每日仍高，对病人生存率，生活质量没有明显改善。每日仍有大量地颅内肿瘤、创伤、脑血管疾病，中毒、帕金有大量地颅内肿瘤、创伤、脑血管疾病，中毒、帕金森病、森病、AlzheimerAlzheimer病等引起组织结构缺损，重要功能的丧病等引起组织

35、结构缺损，重要功能的丧失，使医生们仍束手无策。失，使医生们仍束手无策。修复神经外科修复神经外科立体定向神经外科来完成立体定向神经外科来完成第48页，本讲稿共72页（1）、精神外科过去、现在与将来）、精神外科过去、现在与将来1、精神外科、精神外科修复神经外科修复神经外科第49页，本讲稿共72页（2）神经调控术神经调控术精神外科（精神外科（Neuromodulation）深部脑电刺激术（深部脑电刺激术（DBS）精神外科精神外科在脑深部电刺激（在脑深部电刺激（deepbrainstimulation,DBS）技术被广泛应用于运动障碍性疾病的治疗基础上，并开）技术被广泛应用于运动障碍性疾病的治疗基础上

36、，并开始试用于其他神经精神疾病的治疗。目前，直接对神经元进行电刺激的始试用于其他神经精神疾病的治疗。目前，直接对神经元进行电刺激的一种治疗方法，起神经调控（一种治疗方法，起神经调控（neuromodulation）作用。）作用。DBS已试用于神经精神疾病的治疗有癫痫、慢性疼痛、丛集性头痛、颅已试用于神经精神疾病的治疗有癫痫、慢性疼痛、丛集性头痛、颅脑损伤、永久性植物状态以及强迫症（脑损伤、永久性植物状态以及强迫症（obsessivecompulsivedisorder,OCD）和抑郁症等。）和抑郁症等。第50页，本讲稿共72页DBS确切的作用机制尚未明了，确切的作用机制尚未明了，DBS治疗中常

37、采用高频电刺激（治疗中常采用高频电刺激（highfrequencystimulation,HFS），即频率为），即频率为100Hz或高于或高于100Hz，抑制神经元，抑制神经元的活动，减少了来自刺激部位的输出的活动，减少了来自刺激部位的输出 目前尝试的目前尝试的DBS靶点主要包括内囊前肢、伏核和腹侧尾状核和扣带回膝下靶点主要包括内囊前肢、伏核和腹侧尾状核和扣带回膝下部等。部等。正电子发射断层扫描（正电子发射断层扫描（positronemissiontomography,PET）检）检测发现患者眶额皮质区葡萄糖代谢率显著下降，推测测发现患者眶额皮质区葡萄糖代谢率显著下降，推测DBS降低眶额皮降低

38、眶额皮质代谢活动从而发挥治疗作用。也可能与边缘系统运动系统网络质代谢活动从而发挥治疗作用。也可能与边缘系统运动系统网络的存在有关，这一发现提示伏核的存在有关，这一发现提示伏核DBS可能成为治疗情绪障碍的一种有可能成为治疗情绪障碍的一种有效手段。效手段。第51页，本讲稿共72页小脑刺激术小脑刺激术 精神外科精神外科 早在早在20世纪世纪70年代年代Cooper首先应用该技术治疗脑性瘫痪、精首先应用该技术治疗脑性瘫痪、精神病和癫痫。神病和癫痫。Dario采用小脑刺激技术治疗各类精神病，经采用小脑刺激技术治疗各类精神病，经过长期随访和医学心理测验，没有发现行为和心理障碍现过长期随访和医学心理测验，没

39、有发现行为和心理障碍现象。象。该手术适应于严重抑郁症，焦虑、偏执狂和攻击行为。国该手术适应于严重抑郁症，焦虑、偏执狂和攻击行为。国内已有采用国产部分植入性小脑刺激器治疗癫痫的报告，对内已有采用国产部分植入性小脑刺激器治疗癫痫的报告，对精神疾病外科治疗临床尚未应用。精神疾病外科治疗临床尚未应用。第52页，本讲稿共72页迷走神经刺激术（迷走神经刺激术（VNS）精神外科精神外科临床应用迷走神经刺激临床应用迷走神经刺激(VagalNerveStimulation,VNS)治疗癫痫开始于治疗癫痫开始于1938年年,由由Bailey和和Bremuers倡导倡导,1988年年Penry和和Dean第一次报道

40、用于顽固性癫痫患者第一次报道用于顽固性癫痫患者,并取得满意效果。并取得满意效果。此方法是一种新的、非药物性治疗癫痫此方法是一种新的、非药物性治疗癫痫,安全、易于耐受安全、易于耐受,能缓解复杂性部分性癫痫发作。能缓解复杂性部分性癫痫发作。在国内已开展了此项工作。在国内已开展了此项工作。VNS抗精神病作用机理抗精神病作用机理VNS是调节情绪而应用于临床是调节情绪而应用于临床,来治疗抑郁症和强迫症。来治疗抑郁症和强迫症。Rush等等(2000)报道报道30例抑郁症例抑郁症,VNS后后50%对焦虑不安得到改善对焦虑不安得到改善,70%精神激动好转。精神激动好转。George等等(2003),应用应用V

41、NS治疗治疗10例例OCD，随访，随访10周周,用用Hamilton量表评分，下降量表评分，下降23%。VNS治疗精神疾病治疗精神疾病,在我国还未开展。在我国还未开展。第53页，本讲稿共72页第54页，本讲稿共72页（1）采用深部脑刺激法采用深部脑刺激法（DBS)约约70的感受伤害性疼痛患者和的感受伤害性疼痛患者和50的的神经性传导阻滞性疼痛患者可获得缓解。神经性传导阻滞性疼痛患者可获得缓解。并发症约有并发症约有20%发生率，主要有发生率，主要有电极断裂、电极故障、感染、出血、轻偏瘫、癫痫、导水管阻塞、眼肌运动障碍。电极断裂、电极故障、感染、出血、轻偏瘫、癫痫、导水管阻塞、眼肌运动障碍。其中其

42、中4患者的并发症是永久性的，严重并发症或死亡率小于患者的并发症是永久性的，严重并发症或死亡率小于1。对于采用其他。对于采用其他方法治疗无效的慢性疼痛者，深部脑刺激术无疑是一种有价值的手段。方法治疗无效的慢性疼痛者，深部脑刺激术无疑是一种有价值的手段。2、疼、疼 痛痛 修复神经外科治修复神经外科治 疗疗第55页，本讲稿共72页（2）脊髓刺激治疗疼痛）脊髓刺激治疗疼痛第56页，本讲稿共72页（3 3）运动皮层运动皮层刺激刺激治疗治疗疼痛疼痛第57页，本讲稿共72页随着科技发展，目前癫痫各种手术方式（如大脑半球随着科技发展，目前癫痫各种手术方式（如大脑半球切除术、颞叶切除术、前额叶切除术、多处软脑膜

43、下横切术等切除术、颞叶切除术、前额叶切除术、多处软脑膜下横切术等大骨瓣、大切口、多处创伤），大骨瓣、大切口、多处创伤），肯定不符合微侵袭理念和生肯定不符合微侵袭理念和生理解剖入路。理解剖入路。改变上述理念，能达到解剖生理入路治疗癫痫改变上述理念，能达到解剖生理入路治疗癫痫唯有立体定向技术。唯有立体定向技术。3癫痫癫痫修复神经外科治修复神经外科治 疗疗第58页，本讲稿共72页(1)经颅磁刺激经颅磁刺激(transcranialmagneticstimulation,TMS)-治疗治疗癫痫癫痫 利用一定强度的时变磁场在生物体利用一定强度的时变磁场在生物体内诱发感应电流，此电流刺激来调节大内诱发感应

44、电流，此电流刺激来调节大脑皮质网络的兴奋性，用来抑制癫痫。脑皮质网络的兴奋性，用来抑制癫痫。低频低频rTMS参数参数：0.30.5Hz，每，每天两次，每次天两次，每次15分钟，分钟，500600个脉个脉冲阈刺激，可减少癫痫发作冲阈刺激，可减少癫痫发作50%以上。以上。(高频可诱发癫痫高频可诱发癫痫)第59页，本讲稿共72页(2)脑内慢性电刺激脑内慢性电刺激-治疗癫痫治疗癫痫（DBS，VNS，）第60页，本讲稿共72页(3)癫痫外科治疗未来趋势癫痫外科治疗未来趋势 1).脑内慢性电刺激（脑内慢性电刺激（DBS，VNS，TMS）。）。2).脑组织移植术及神经干细胞治疗。脑组织移植术及神经干细胞治疗

45、。3).致病灶形态学和功能性定位方法改进致病灶形态学和功能性定位方法改进（fMRI,MRS,SPECT,PET,MEG,EEG）。）。4).立体定向放射外科治疗癫痫（高剂量、低剂量、立体定向放射外科治疗癫痫（高剂量、低剂量、Gene-SAS,ch-SRS）。）。5).大脑可塑性开展研究进行系列基础和临床研究，使手术大脑可塑性开展研究进行系列基础和临床研究，使手术方式方式以最小损伤，达到最好疗效，特别手术以最小损伤，达到最好疗效，特别手术时间窗。时间窗。第61页，本讲稿共72页4、戒毒、戒毒已进入全国十一五计划已进入全国十一五计划第62页，本讲稿共72页手术示意图手术示意图-伏核伏核第63页，本

46、讲稿共72页5、帕金森病（震颤、帕金森病（震颤、僵直僵直、运动减少）、运动减少）神经修复术神经修复术（1）Vim-DBSGpi-DBSSTN-DBS第64页，本讲稿共72页 （2 2）脑脑组组织织移移植植和和基基因因治治疗疗 自自19791979年年PerlowPerlow等等报报告告多多巴巴胺胺(DA)DA)类类神神经经元元植植入入黑黑质质损损伤伤的的大大鼠鼠脑脑内内纠纠正正运运动动异异常常，首首先先证证明明脑脑移移植植物物的的功功能能，19851985年年BacklundBacklund报报道道了了2 2例例自自身身肾肾上上腺腺髓髓质质植植入入尾尾状状核核头头部部帕帕金金森森病病(PD)P

47、D)患患者者症症状状缓缓解解，使使全全世世界界看看到到脑脑组组织织移移植的光明前途。植的光明前途。第65页，本讲稿共72页 基基因因工工程程技技术术的的发发展展为为脑脑组组织织移移植植提提供供了了广广阔阔的的发发展展前前景景。但但是是，理理想想的的基基因因转转移移方方法法应应具具备备安安全全性性、高高效效性性、特特异异性性、稳稳定定性性、简便性、可控性等特点。简便性、可控性等特点。目前用于脑组织移植的基因转移方法大体分为病毒介导和非病毒介目前用于脑组织移植的基因转移方法大体分为病毒介导和非病毒介导两大类。在移植方式上应该使用微移植（导两大类。在移植方式上应该使用微移植（microtranspl

48、antation,microtransplantation,MitMit）技术。技术。第66页，本讲稿共72页 随着分子生物学的发随着分子生物学的发展，展，NCSNCS移植方法，基因移植方法，基因治疗却具有十分诱人的治疗却具有十分诱人的临床应用前景，修复临床应用前景，修复（ResterativeResterative）神经外神经外科，很多需要立体定向科，很多需要立体定向技术协作完成。技术协作完成。目前又有新的科学技术发现：目前又有新的科学技术发现：基因组学，基因芯片技术，基因组学，基因芯片技术，蛋白组学，蛋白芯片技术，蛋白组学，蛋白芯片技术，代谢组学代谢组学.第67页，本讲稿共72页 七立体定

49、向技术未来七立体定向技术未来 立体定向技术发展，取决于科学技术的不断进步，特立体定向技术发展，取决于科学技术的不断进步，特别是电子计算机飞跃发展，引出光子计算机，量子计算机，别是电子计算机飞跃发展，引出光子计算机，量子计算机，还是生物计算机（还是生物计算机（Biological ComputerBiological Computer）等等。这些计等等。这些计算机正在不断的充实扩大它的功能，同时促进神经影像算机正在不断的充实扩大它的功能，同时促进神经影像学、放大技术改进，使神经外科走入可视化阶段学、放大技术改进，使神经外科走入可视化阶段(Visualization System)Visualiz

50、ation System)。也使虚拟现实技术（也使虚拟现实技术（Virtual Virtual realityreality）临床应用，来完成医师不能完成高难度技术任务。临床应用，来完成医师不能完成高难度技术任务。第68页，本讲稿共72页 另另外外，微微纤纤维维技技术术，激激光光技技术术，纳纳米米技技术术发发展展，促促进进临临床床上上有有纳纳米米神神经经外外科科（NanonaurosurgeryNanonaurosurgery）产产生生，将将来来有有2020nmnm200nm200nm微微小小仪仪器器(diminutive diminutive devices)devices)问问世世，利利用