立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)在功能神經(jīng)外科的臨床應(yīng)用研究.pdf

1、前言：
　　當(dāng)今時(shí)代，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，往往是不同學(xué)科交叉碰撞迸發(fā)出科學(xué)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新的火花，多種學(xué)科之間的交叉融合是任何一個(gè)學(xué)科不斷發(fā)展的必然途徑和趨勢(shì)。當(dāng)前，信息科技引發(fā)的數(shù)字化革命，已經(jīng)深入到各個(gè)不同的領(lǐng)域，信息技術(shù)的高速發(fā)展為多學(xué)科之間的交叉融合提供了紐帶和橋梁。其中，數(shù)字科技向醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的滲透，成為各個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的有力工具，促進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)向著個(gè)體化（個(gè)性化）、精確化、規(guī)范化（標(biāo)準(zhǔn)化）、微創(chuàng)化和遠(yuǎn)程化快速發(fā)展。隨之而來

2、，“數(shù)字醫(yī)學(xué)”的這一邊緣交叉學(xué)科的概念誕生，并成為醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要分支和極有前景的發(fā)展方向。
　　數(shù)字醫(yī)學(xué)儀器及技術(shù)如CT、MR、DSA、PET、PACS等的發(fā)展使神經(jīng)外科成為主要的受益學(xué)科之一。立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)是數(shù)字醫(yī)學(xué)在功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的集中體現(xiàn)。立體定向技術(shù)是利用空間一點(diǎn)的立體定位原理[4，先求出腦內(nèi)靶點(diǎn)在顱腔內(nèi)的坐標(biāo)，定出它的精確位置，再用立體定向儀，將立體定向手術(shù)專用的醫(yī)療器械與引流裝置導(dǎo)入顱內(nèi)，使之達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行醫(yī)學(xué)

3、操作與處理。立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)是一種與立體定向技術(shù)配套的先進(jìn)的神經(jīng)外科手術(shù)計(jì)劃軟件。它是對(duì)醫(yī)學(xué)影像的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)源圖像的立體重建、任意切面顯示和多模態(tài)源圖像配準(zhǔn)融合后制定手術(shù)計(jì)劃，從而達(dá)到對(duì)后續(xù)醫(yī)療操作的科學(xué)指導(dǎo)。有框架立體定向系統(tǒng)在目前的功能神經(jīng)外科具有不可替代的地位，運(yùn)動(dòng)障礙疾病、癲癇、精神疾患、疼痛、顱內(nèi)占位性疾患、立體定向放射外科仍然在廣泛應(yīng)用，有時(shí)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(jīng)外科有框架立體定向手術(shù)工作流程是這樣的:病人佩戴立體定向框架進(jìn)行CT或者M(jìn)R掃描，醫(yī)生在所得顱腦影像上尋找和測(cè)算所需要的靶點(diǎn)三維坐標(biāo)，然后利用立體定向系統(tǒng)的導(dǎo)向裝置對(duì)靶點(diǎn)進(jìn)行醫(yī)學(xué)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(duì)腦內(nèi)神經(jīng)結(jié)構(gòu)的顯示不如MR，MR尤其是高場(chǎng)強(qiáng)的MR對(duì)腦內(nèi)結(jié)構(gòu)能夠清晰顯示但存在影像失真[7];2.靶點(diǎn)的尋找和測(cè)算是直接在顱腦掃描后的輸出結(jié)果—圖像上進(jìn)行的

5、，而每一張圖像都是二維的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維立體的自由尋找和測(cè)算。雖然目前高性能的CT及MR系統(tǒng)本身均能實(shí)現(xiàn)三維重建，但這種三維重建的數(shù)據(jù)運(yùn)算法則并非針對(duì)立體定向儀，不能實(shí)現(xiàn)重建圖像與立體定向儀的統(tǒng)一，即使能夠?qū)ふ业桨悬c(diǎn)也無(wú)法從中有效計(jì)算靶點(diǎn)坐標(biāo)。
　　為了解決上述問題，專門針對(duì)有框架立體定向系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件模塊應(yīng)運(yùn)而生，稱之為立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)。比之傳統(tǒng)的有框架立體定向儀，有以下特點(diǎn):以CT、MR等多模態(tài)影像的配準(zhǔn)融合為基礎(chǔ)形成多種

6、成像優(yōu)點(diǎn)的有機(jī)結(jié)合[6]，以涵蓋立體定向儀定位標(biāo)志（定位板）的圖像的原始dicom數(shù)據(jù)為運(yùn)算基礎(chǔ)形成任意角度三維立體重建圖像與立體定向儀的有效結(jié)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(shù)計(jì)劃系統(tǒng)新的功能與特點(diǎn)，如在手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)中引入磁共振纖維束成像[8]、引入PET[9]等等。
　　國(guó)內(nèi)外對(duì)有框架立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的臨床應(yīng)用和總結(jié)是不均衡的，國(guó)外早在上世紀(jì)八、九十年代就開始針對(duì)傳統(tǒng)有框架立體定

7、向手術(shù)系統(tǒng)局限性進(jìn)行了立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，并且促使了軟件模塊的不斷進(jìn)步和豐富。而在國(guó)內(nèi)，對(duì)立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的研究較少，多集中在立體定向放射外科，針對(duì)真正神經(jīng)外科手術(shù)的臨床研究比較少見，尚缺乏系統(tǒng)性總結(jié)。本文通過立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的臨床應(yīng)用研究，探討和總結(jié)立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的效益，共分為五個(gè)部分。
　　目的：
　　通過有框架立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)在功能神經(jīng)外科疾病治療中的臨床應(yīng)用，探討其實(shí)效性，總結(jié)其應(yīng)用經(jīng)

8、驗(yàn)，論證有框架立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值，推廣其應(yīng)用。
　　方法：
　　所有手術(shù)計(jì)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(shù)計(jì)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(shù)，其GPi有30例通過立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)將CT與MR融合后進(jìn)行定位，設(shè)為A1組，另外30例采用MR定位，設(shè)為B1組。比較兩種定位方法中顱內(nèi)相關(guān)重要徑線如AC-PC距離的差異。利用術(shù)中微電極(microelectrode recording，MER)及電生理刺激來驗(yàn)證兩種方法定位的準(zhǔn)確性，同時(shí)對(duì)療效進(jìn)行對(duì)比。2.65例腦出血隨機(jī)分為立體定向結(jié)合手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)治療組30例（A2組），與常規(guī)立體定向手術(shù)組35例（B2組）。A2組病

10、人利用立體定向結(jié)合手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)定靶點(diǎn)和經(jīng)過血腫長(zhǎng)軸的穿刺路徑。B2組采用血腫中心為靶點(diǎn)、經(jīng)驗(yàn)穿刺點(diǎn)為入顱點(diǎn)。術(shù)后兩組均常規(guī)行尿激酶溶凝。兩組進(jìn)行對(duì)照分析，比較兩組引流管留置時(shí)間（即血腫清除時(shí)間），尿激酶平均注射次數(shù)，院內(nèi)感染率。3.31例原發(fā)性三叉神經(jīng)痛患者行立體定向半月節(jié)穿刺射頻熱凝術(shù)，以手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行卵圓孔定位并根據(jù)個(gè)體解剖及病痛發(fā)作特點(diǎn)設(shè)計(jì)穿刺路徑，統(tǒng)計(jì)分析一次穿刺成功率及術(shù)后效果。4.記錄功能神經(jīng)外科多靶點(diǎn)聯(lián)合手術(shù)時(shí)的靶點(diǎn)坐

11、標(biāo)生成時(shí)間，將立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)手工測(cè)算相比較。5.手術(shù)計(jì)劃設(shè)定者未在現(xiàn)場(chǎng)，則由網(wǎng)絡(luò)將各種數(shù)據(jù)資料傳輸至計(jì)劃設(shè)定者處工作站完成手術(shù)計(jì)劃。
　　結(jié)果：
　　1.立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)的距離測(cè)量與實(shí)際距離測(cè)量無(wú)差異;單純MR定位組測(cè)量AC-PC距離長(zhǎng)于CT與MR融合組;GPi的MER記錄長(zhǎng)度長(zhǎng)于MR組;融合組單一通道定位GPi成功率高于MR組。2.腦內(nèi)血腫立體定向手術(shù)計(jì)劃組與傳統(tǒng)立體定向組相比，尿激酶注射次數(shù)/尿激酶用

12、量少，引流管留置時(shí)間/血腫清除時(shí)間短。3.立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)輔助下，半月神經(jīng)節(jié)一次穿刺成功率高，效果滿意。4.立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)繁多靶點(diǎn)（10個(gè)以上）設(shè)定過程與傳統(tǒng)手工測(cè)算相比，具有明顯快捷的優(yōu)勢(shì);能夠解決因震顫嚴(yán)重?zé)o法完成MR掃描病人的靶點(diǎn)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(jīng)過手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定的病人，有15例是通過遠(yuǎn)程模式來完成。
　　結(jié)論：
　　立體定向手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)具有以

13、下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):1.通過對(duì)手術(shù)靶點(diǎn)和顱內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)清晰而逼真的顯示來更加精確的表達(dá)靶點(diǎn)位置坐標(biāo)及手術(shù)路徑周圍結(jié)構(gòu)關(guān)系;精確的表達(dá)靶點(diǎn)位置坐標(biāo)及手術(shù)路徑周圍結(jié)構(gòu)關(guān)系就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)具體個(gè)體的個(gè)性化制定手術(shù)方案;精確的表達(dá)靶點(diǎn)位置坐標(biāo)及手術(shù)路徑周圍結(jié)構(gòu)關(guān)系就能實(shí)現(xiàn)最微小的創(chuàng)傷。2.通過計(jì)算機(jī)程序化的工作模式能夠規(guī)范靶點(diǎn)及手術(shù)路徑設(shè)定、手術(shù)操作過程，盡量減少了人工參與的偶然錯(cuò)誤;通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的快捷、工具的便攜而提高醫(yī)學(xué)處理的效率;兩者疊加就可