吳卓晉，潘超，張萍，唐穎馨，伍國峰，劉文杰，唐欣，唐洲平

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，立體定向技術(shù)不斷發(fā)展，衍生出立體定向神經(jīng)外科（stereotactic neurosurgery）、立體定向放射外科（stereotactic radiosurgery）、功 能 性 神 經(jīng) 外 科（functional neurosurgery）等分支學(xué)科，其在神經(jīng)系統(tǒng)和精神系統(tǒng)疾病的治療中起重要作用，并逐漸向其他學(xué)科發(fā)展。本文就立體定向技術(shù)的發(fā)展概況、臨床應(yīng)用、現(xiàn)存問題、總結(jié)與展望4個方面進行綜述。

1 立體定向技術(shù)的發(fā)展概況

立體定向技術(shù)自創(chuàng)立到廣泛應(yīng)用于臨床已有100多年，該項技術(shù)從有框架立體定向逐步向無框架立體定向發(fā)展，并進一步與各種技術(shù)相結(jié)合，衍生出功能神經(jīng)導(dǎo)航和立體定向機器人等技術(shù)，在臨床上廣泛應(yīng)用。

1.1 有框架立體定向階段

1908 年，Horsley 和Clarke 醫(yī)生[1]采用三維直角坐標(biāo)系統(tǒng)研制出首臺立體定位儀并用于動物試驗，該儀器也被視為有框架立體定位儀的雛形，他們還首次使用了“stereotaxy and stereotaxic apparatus”的術(shù)語[2]。1947年，Spiegel教授和Wycis醫(yī)生[3]在腦室造影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上發(fā)明了第1臺適用于人體的有框架立體定向裝置，并首次將其用于手術(shù)治療1 例亨廷頓病患者。此后，Leksell、Reichert等有框架立體定向儀先后出現(xiàn)。1964年，蔣大介教授[4]研制出中國第1臺立體定位儀。1976年，Bergstr?m[5]將CT 與有框架立體定向技術(shù)結(jié)合并首次成功應(yīng)用于臨床。之后，立體定向技術(shù)逐步與MRI等技術(shù)相結(jié)合。

1.2 無框架立體定向階段或神經(jīng)導(dǎo)航階段

無框架定向系統(tǒng)不依賴于傳統(tǒng)定位的基準(zhǔn)框架，而是采用數(shù)枚基準(zhǔn)標(biāo)志物粘附在頭上取代沉重的定位框架。1986 年Roberts[6]首次報告使用聲波數(shù)字化儀跟蹤手術(shù)器械或顯微鏡的方法，從而開創(chuàng)了神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)（neuronavigation），又稱無框架立體定向技術(shù)或影像引導(dǎo)神經(jīng)外科。此后10余年間，該項技術(shù)在全球范圍內(nèi)迅速推廣，包括Watanabe 和Schlondroff 設(shè)計的關(guān)節(jié)臂神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)（1987 年）、Brainlab 公司生產(chǎn)的VectorVision 光學(xué)數(shù)字化導(dǎo)航儀（1998 年）、Medtronic 公司的Stealthstation 電磁數(shù)字化導(dǎo)航儀（1986 年）等。我國自1998 年陸續(xù)有深圳安科高技術(shù)股份有限公司、上海復(fù)旦數(shù)字醫(yī)療科技有限公司生產(chǎn)的ASA-610V 型和Excelim-04 型神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)在臨床試用[7]。

1.3 功能神經(jīng)導(dǎo)航

以往大腦皮質(zhì)的功能區(qū)域是根據(jù)其大致的解剖結(jié)構(gòu)進行定位，準(zhǔn)確性不足，對大腦功能區(qū)內(nèi)或鄰近的病灶進行手術(shù)時通常會損害皮質(zhì)和皮質(zhì)核束，導(dǎo)致術(shù)后并發(fā)癥[4]。功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）和彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）等技術(shù)的出現(xiàn)彌補了這一不足。與傳統(tǒng)的神經(jīng)導(dǎo)航相比，功能性神經(jīng)導(dǎo)航結(jié)合解剖成像（如CT、MRI、DSA 等）和代謝功能性成像（如PET、fMRI、DTI等），達到信息互補，在此基礎(chǔ)上進行手術(shù)規(guī)劃有利于最大程度上去除病灶和最小化功能損傷[4,7]。我國的一項前瞻性隨機對照研究證明了基于DTI的功能性神經(jīng)導(dǎo)航有助于最大程度地切除腫瘤，減少患者術(shù)后的運動功能障礙，提高患者的高質(zhì)量生存率[8]。

1.4 立體定向技術(shù)與機器人

醫(yī)療機器人系統(tǒng)的應(yīng)用提高了手術(shù)的精確度，穩(wěn)定性和效率，1985年Kuoh率先將PUMA 200機器人與有框架立體定位儀聯(lián)合用于顱內(nèi)穿刺活檢術(shù)[9]。1997年，美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)了neuromate 機器人，其也是第1 個能夠同時提供有框架和無框架立體定向注冊的機器人[10]，我國自主研制的CRAS-HB 型機械系統(tǒng)于2000 年成功應(yīng)用于顱內(nèi)多種病變的手術(shù)[11]。臨床上常用的立體定向機器人系統(tǒng)還有ROSATM、iSYS1?等，其中以ROSATM臨床應(yīng)用較多[12]。

2 立體定向技術(shù)的臨床應(yīng)用

2.1 立體定向抽吸引流術(shù)

立體定向抽吸引流術(shù)作為一種治療性手術(shù)，被用于治療腦出血[13-16]，腦膿腫[17]、腦囊性病變[18]等疾病，其中治療腦出血的研究和報道最多。

血腫清除是治療腦出血的重要手段，臨床上多采取開顱或微創(chuàng)的方式進行手術(shù)。立體定向血腫清除術(shù)作為一種微創(chuàng)手術(shù)方式，使用影像引導(dǎo)將導(dǎo)管置入血腫并抽吸血液，在血腫腔內(nèi)留置導(dǎo)管，注入溶栓藥物，從而清除血腫。其定位精確，損傷小，在小血腫、深部血腫的治療上有明顯優(yōu)勢[13]，該技術(shù)已在我國多地開展，并已作為推薦治療方式被列入我國多部腦出血指南[14,15]。目前臨床對腦出血立體定向手術(shù)的手術(shù)時機尚未形成共識，2020 年《高血壓性腦出血中國多學(xué)科診治指南》指出利用立體定向血腫穿刺聯(lián)合纖溶藥物治療＞30 mL的小腦幕上血腫是安全的，血腫殘存量＜15 mL可能會改善預(yù)后，但其不能改善腦室出血患者的神經(jīng)功能預(yù)后[15]。置管錯位、再出血和感染是立體定向血腫清除術(shù)的主要并發(fā)癥[16]。

2.2 立體定向腦活檢術(shù)

立體定向腦活檢術(shù)由于其準(zhǔn)確性和微侵襲性已逐漸成為腦組織活檢的主要手段，其適用于通過影像學(xué)檢查不能確診、不可行開顱手術(shù)切除的顱內(nèi)病變，病灶位于重要功能區(qū)或深部腦區(qū)、危重以及不能夠耐受全麻手術(shù)的患者，但應(yīng)慎用于血管性病變或血管極豐富的病灶以及凝血功能異常有出血傾向的患者[19]。

立體定向活檢的并發(fā)癥主要有死亡、出血、水腫、感染、術(shù)后癲癇發(fā)作，其中出血是最主要的并發(fā)癥[20]。大多數(shù)并發(fā)癥首發(fā)表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)障礙、癲癇發(fā)作和神志不清。并發(fā)癥多于術(shù)后迅速出現(xiàn)臨床癥狀[21]，常在數(shù)分鐘或數(shù)小時以內(nèi)，但若是與腦水腫相關(guān)則可能推遲至術(shù)后48 h內(nèi)出現(xiàn)[22]。

2.3 立體定向技術(shù)與腦部深刺激

腦深部刺激（deep brain stimulation，DBS）是運動障礙性疾病如帕金森病、原發(fā)性震顫和肌張力障礙的有效治療方法，該手術(shù)的成功取決于能否將電極準(zhǔn)確放置于特定的神經(jīng)核團內(nèi)，有框架立體定向技術(shù)是其常用技術(shù)。一項meta分析[23]表明，與有框架立體定向引導(dǎo)的DBS比較，使用無框架系統(tǒng)的定位準(zhǔn)確性在有統(tǒng)計學(xué)上顯著下降，但絕對誤差差異很小，無臨床意義，故無框架系統(tǒng)可以替代有框架系統(tǒng)。2019 年的一項研究表明利用無框架立體定向機器人輔助DBS治療具有安全性與準(zhǔn)確性，而且可以提高手術(shù)效率[24]。

2.4 立體定向放射治療

立體定向放射治療由立體定向技術(shù)和放射治療結(jié)合發(fā)展而來，并衍生出立體定向放射外科，其利用立體定向技術(shù)，將大劑量高能射線精確地聚集在局部的病變組織（靶區(qū)），通過局灶性放射性壞死而達到治療疾病的目的[25]。常用的技術(shù)如伽馬刀、x刀等。伽馬刀手術(shù)采用多點輻射，能更好地對形狀不規(guī)則的腫瘤進行治療，其能同時針對大腦淺層和深層結(jié)構(gòu)、微創(chuàng)、無需手術(shù)和麻醉的優(yōu)點，可適用于多種腫瘤[26]。此外，射波刀是一種無框架的立體定向放射手術(shù)設(shè)備，已被用于顱內(nèi)和顱外腫瘤，并已證明與有框架設(shè)備同樣有效[27]。立體定向放射外科手術(shù)已廣泛應(yīng)用于治療腦的良惡性疾病和功能障礙。惡性疾病如腦轉(zhuǎn)移瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，良性疾病如腦膜瘤、動靜脈畸形、前庭神經(jīng)鞘瘤、垂體腺瘤，功能障礙性疾病如三叉神經(jīng)痛、震顫、癲癇等[28]。

3 立體定向技術(shù)的尚存問題與挑戰(zhàn)

至今，立體定向技術(shù)已取得巨大的進步并廣泛應(yīng)用，但定位的準(zhǔn)確性仍是其主要挑戰(zhàn)之一。目前的定位技術(shù)多依賴術(shù)前的影像學(xué)資料，但存在影像學(xué)圖像失真、注冊中的漂移等問題需要解決[29]。同時，由于腦組織是非剛性的，在手術(shù)期間受組織的生物力學(xué)特性、重力、顱內(nèi)壓變化和麻醉等影響，不可避免地會出現(xiàn)腦組織移位或變形[30]，降低了導(dǎo)航的定位精度，也降低了手術(shù)的準(zhǔn)確性、安全性和有效性，臨床上利用術(shù)中CT和術(shù)中MRI來彌補術(shù)中目標(biāo)移位。利用軟件進行模型模擬來預(yù)測腦移位也是提高定位準(zhǔn)確性的一種手段[31]。

成本與效益是立體定向技術(shù)發(fā)展的另一大挑戰(zhàn)，尤其是對于立體定向機器人系統(tǒng)，既往報道雷尼紹（Renishaw）公司的neuromate?和捷邁邦美（Zimmer Biomet）公司的ROSATM 的成本分別為$297 000 和$700 000[12]，此外還有每年的設(shè)備維護成本。立體定向設(shè)備和機器人多為高度專業(yè)化的機器，其使用常常需要對醫(yī)生、護士等相關(guān)人員進行培訓(xùn)，這也需要時間成本和經(jīng)濟成本。此外，設(shè)備的大小、重量以及觸覺反饋缺乏等也是其不足之處[32]，為容納機器人和設(shè)備，手術(shù)室將需要更大的空間。除此，機器故障的風(fēng)險也將對患者的生命健康造成威脅[33]。

4 總結(jié)與展望

立體定向技術(shù)自創(chuàng)立以來，從有框架到無框架，并發(fā)展出功能神經(jīng)導(dǎo)航和立體定向機器人，臨床上廣泛應(yīng)用于腦腫瘤、腦血管疾病和運動障礙性疾病等神經(jīng)和精神性疾病，并逐漸向其他學(xué)科發(fā)展。

立體定向技術(shù)將更多的與各種先進技術(shù)相結(jié)合，如虛擬現(xiàn)實技術(shù)（virtual reality，VR）、增強現(xiàn)實技術(shù)（augmented reality，AR）、分子生物學(xué)技術(shù)等。與VR 結(jié)合將使醫(yī)生能在術(shù)前模擬手術(shù)的每個步驟以及可能的遇到問題，完善治療策略，從而使手術(shù)更加安全、有效和個體化[34]。AR的應(yīng)用可以提供一個實時更新的3D虛擬解剖學(xué)型，其疊加于真實的手術(shù)領(lǐng)域，使外科醫(yī)生可以保持對手術(shù)部位的觀察，并且對定位結(jié)構(gòu)、指導(dǎo)手術(shù)切除以及更精確地規(guī)劃手術(shù)非常有利，提高了手術(shù)的安全性，使患者獲得更好的臨床結(jié)果[35,36]。

未來的立體定向技術(shù)將具有更高的準(zhǔn)確性、安全性，并朝著自動化、便攜化、低成本化等方向發(fā)展。低成本的設(shè)備有助于在基層醫(yī)院進行推廣，進而推進技術(shù)的改進和臨床應(yīng)用；便攜化設(shè)備可使其應(yīng)對更多復(fù)雜的環(huán)境；自動化、智能化的設(shè)備將使自動化手術(shù)成為可能，從而更好地為醫(yī)生和患者提供幫助。