脑立体定向技术

医学技术

脑立体定向技术提出已100多年，从实验、仪器定型到临床应用经历了漫长岁月。脑立体发展历程可以说脑立体定向技术的发展史主要分两个阶段：

脑立体介绍

脑立体定向技术提出已100多年，从实验、仪器定型到临床应用经历了漫长岁月。

定向手术的传统做法是一副定向架、一张X线片、一张纸和一支笔。这些依旧是当代定向手术的基本内容和操作步骤，即影像的获得，治疗计划的制订及相互作用的手术，那些早期的定向手术“技艺”今已发展到先进的影像导向神经外科（Image Guided Surgery，or IGS），它是无框架的，由神经影像，计算机及其软件技术与显微神经外科相结合而成，它正逐渐成为广大神经外科医生必须掌握的手术技术。

发展历程

脑立体发展历程可以说脑立体定向技术的发展史主要分两个阶段：

第一阶段：有框架脑立体定向阶段

1908年Horsley和Clarke创始三维脑立体定向技术，1945年Spiegel和Wycis完成有史以来第一次人脑立体定向手术，脑立体定向学历史上第二次突破是发生在1979年，Brown发明了用定位框架与CT扫描一起配准，用于神经系统非功能性疾病。我国是1993年由深圳安科高技术股份有限公司生产的国内首台能与CT或MR连接的高精度脑立体定向仪投入临床使用，极大推动了临床立体定向技术在国内的应用和推广。

影像学，放射外科学和立体定向技术的有机结合，衍生出多种新型治疗手段，如脑血管造影定向技术，磁共振立体定向术，多普勒辅助立体定向术，内镜立体定向术，PET辅助脑立体定向术等。立体定向放射外科概念的引入和发展，伽玛刀，X刀及质子束放射系统的应用，使微创或无创的概念得到更进一步的深化。有框架脑立体定向神经外科是其中的一个方面。这里我们从三个方面来进一步介绍：

1.脑立体定向仪：

要立体定向就要有三维空间坐标体系，有框架脑立体定向就是人为地在头颅外安装一个框架，由它来形成一个三维空间坐标体系，使脑结构包括在这个坐标体系内，这时将这个框架和病人一起进行CT或MRI的扫描，就会得到带有框架坐标参数标记的病人颅脑CT或MRI的图像，病人颅脑内的各个影像解剖结构都会在这个坐标体系内有一个相应的坐标值，然后通过脑立体定向仪定义的机械数据来达到该坐标点，从而实现脑立体定向。

目前国内外生产的脑立体定向仪不但定位精度高（小于1mm），而且使用方便，可以与X线、CT、MRI相配套。国外好的定向仪有：Leksell定向系统、BRW/CRW定向系统、Todd-well定向系统等；国内有深圳安科高技术有限公司的ASA-601、602定向仪等。

2.立体定向图谱：

脑立体定向仪是通过颅脑外的框架建立一个坐标体系，立体定向图谱是利用脑内标志进行坐标体系的建立来定位。临床上是以前连合和后连合作为标志来确定各个核团位置的。一般先在脑上定出三个基准平面和三条基准轴线，即将前连合后缘中点至后连合前缘中点的连线定为连合间径，通过它所作的水平面定为HO平面，通过连合间径的冠状面定为FO平面，加上脑的正中矢状面SO平面，就构成了三个基准平面。这三个基准平面的交点叫做原点（O点），坐标值为0。通过原点前后方向的轴为矢状轴（与连合间径重合），定为Y轴；通过原点的上下方向与Y轴垂直的垂直轴定为Z轴；与通过原点左右方向并与Y轴垂直相交的冠状轴定为X轴。以上X，Y，Z轴即为三条基准轴线。应用这些平面和轴线，即可描画出脑内各个结构的三维空间坐标来。

第二阶段：无框架脑立体定向

第二阶段：无框架（Fameless）脑立体定向或影像导像神经外科（Image-Guided Neurosurgery）

1986年Robert及其同事介绍一种与CT图像、显微镜相结合的无框架定向手术系统，这个崭新的观念一出现，迅速激起设计制造无框架定向手术的热潮，在工程科技界和厂商结合下出现了一系列无框架定向手术系统。它主要分为两类：关节臂系统（1987年由Watanabe发明）和数字化仪系统。现在市场上主要是数字化仪系统，分以下三种：

1，声波数字化仪：

1986年Roberts首次报告使用声波数字化仪跟踪手术器械或显微镜的方法，从而开创了无框架立体定向神经外科。

2，红外线数字化仪：

红外线数字化仪导航是美国于1992年应用于临床，那是世界上首台光学手术导航系统。目前市场上大部分产品是光学手术导航系统，中国是1997年由上海华山医院将美国的光学手术导航系统引进国内，我国自行生产的第一台手术导航系统是1999年由深圳安科高技术股份有限公司生产的ASA-610T手术导航系统，也是光学手术导航系统。

3，电磁数字化仪：

1991年Kato报告了电磁数字化仪的设计原理和临床应用，该系统主要由三维电磁数字化仪、三维磁源、磁场感应器和计算机工作站构成。

临床应用

脑立体定向技术的临床应用：（1）颅内血肿定向排空术：自1978年Beck lund首先成功地设计立体定向血肿排空器，并获得应用的成功。

（2）精神病：对边缘系统，前脑的某些核团定向毁损，疗效已得到肯定。

（3）运动障碍性疾病：应用脑立体定向技术行相应核团的毁损。

（4）慢性疼痛：如大脑水平的扣带回毁损术、丘脑水平的腹后核、中央中核毁损术等。

（5）癫痫：全身性原发性癫痫，颞叶癫痫伴攻击行为或不能进行典型病灶切除者，都可选择立体定向技术对癫痫病灶毁损或阻断癫痫发放冲动的中间环路，如杏仁核，Forel-H、下丘脑后部、丘脑内某些核团。

（6）脑肿瘤：目前已广泛应用立体定向技术定向活检，然后配合立体定向放射外科、立体定向显微外科对肿瘤完全毁损或切除，达到治疗目的。

未来前景

神经导航系统是由神经影像，计算机及其软件技术与显微神经外科相结合而成的，所以神经导航系统的发展与影像学和计算机技术有密切的关系。

脑立体定向技术与当代先进的电子、电热、光学等设备和技术，以电子镜像代替肉眼直视、以细长器械代替手指，力求在最小的切口路径、最少的组织损伤、肌体最轻的应激反应下，完成对体内病灶的观察、诊断、切断及其它治疗、对异常组织器官的重建，具有手术出血少、术后疼痛轻、恢复快、伤口细小、斑痕细微或无疤痕的特点。