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術(shù)精于準-第11期

演講視頻實錄

神外前沿訊，10月26-27日，中國神經(jīng)調(diào)控聯(lián)盟首屆年會在北京舉行（詳見日程）。在本次會議上，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院癲癇外科病區(qū)主任張凱教授做主題為《神經(jīng)外科手術(shù)機器人在SEEG中的應(yīng)用》的學(xué)術(shù)報告，報告分SEEG的發(fā)展、框架式SEEG手術(shù)過程、機器人SEEG手術(shù)過程、機器人輔助SEEG手術(shù)的優(yōu)勢以及展望等五部分內(nèi)容。

張凱教授在發(fā)言中首先表示，目前，機器人在功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的主要應(yīng)用，包括活檢、DBS手術(shù)、癲癇SEEG埋藏等方面，比較這三個應(yīng)用，機器人在SEEG這方面的應(yīng)用優(yōu)勢最明顯，因為它是最節(jié)約時間，同時能夠提高手術(shù)精度，并且由于手術(shù)計劃系統(tǒng)本身的應(yīng)用，安全性也能夠得到保障。

張凱教授最后指出，機器人輔助下的SEEG植入目前在國內(nèi)已廣泛開展，其準確性、安全性同框架式SEEG植入相差無幾；機器人輔助下的SEEG植入單根植入時間要大大低于框架式SEEG植入；機器人由于其上述優(yōu)勢，在SEEG甚至其他外科手術(shù)中都發(fā)揮著無法比擬的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。

張凱教授發(fā)言要點如下：（本文經(jīng)發(fā)言者審核）

SEEG的發(fā)展

回顧框架式SEEG歷史和發(fā)展：1906年，神經(jīng)外科醫(yī)生Victor Horsley和數(shù)學(xué)家Robert Clarke發(fā)明了第一臺框架——Horsley-Clarke裝置。這個裝置受精度的限制，實際上，和我們現(xiàn)在做大鼠試驗的立體定向頭架差不多，以耳桿固定于外耳道，以顱骨的解剖標志進行參考定位，包括外耳道、眶下緣和中線等。

Horsley-Clarke裝置的出現(xiàn)標志著可以通過笛卡爾坐標系，即X、Y和Z軸坐標的方式對腦內(nèi)不同的解剖部位進行描述，自此大腦內(nèi)不同的靶點具有了空間立體的感念。Horsley和Clarke將這一技術(shù)定義為“Stereotaxic”,也就是最早的立體定位概念，直到1973年首屆國際腦立體定向手術(shù)會議后，建議統(tǒng)一使用“stereotactic”。

Horsley-Clarke裝置在其發(fā)明后的最初40年始終用于動物實驗，沒有用于人類，實際上真正應(yīng)用于臨床的立體定向頭架是在1947年，由Spiegel和Wycis提出利用顱內(nèi)的解剖標志，即松果體和前聯(lián)合建立坐標系統(tǒng)，而松果體和我們今天采用的后聯(lián)合在解剖位置上很接近。實際上，這是第一個相當于是以AC-PC作為參考點提出坐標體系的頭架。

1947年應(yīng)用于人類后，最開始做的第一個立體定向手術(shù)是毀損DM核團治療精神疾病。

到1940年代末期，世界各國的神經(jīng)科醫(yī)生紛紛到美國費城天普大學(xué)向Spiegel和Wycis學(xué)習(xí)立體定向技術(shù)，并不斷對立體定向裝置進行改進。

1948年，Leksell于瑞典發(fā)明了首個基于弓形臂的立體定向裝置。我們目前在臨床上最常用的這種框架式頭架就是Leksell頭架。

1946-1949年，Talairach于法國將立體定向裝置改進為柵格狀，電極經(jīng)頭架側(cè)方平行進入顱內(nèi)，同時提出以前后聯(lián)合作為參考標志定位顱內(nèi)靶點。

1951年，Riechert和wolff于德國發(fā)明了首個虛擬靶點定位立體裝置。

到1980年代，基于立體定向裝置前期理論基礎(chǔ)和計算機、影像技術(shù)的進步，開始出現(xiàn)無框架立體定向系統(tǒng)。

回顧SEEG的歷史，離不開Jean Talairach和Jean Bancaud這兩個人，他是在法國Sainte-Anne Hospital于20世紀50年代就開始做這項技術(shù)。

Talairach頭架最早期是通過X線和柵格狀的頭架，定位顱內(nèi)不同坐標平面的結(jié)構(gòu)。

實際上它是很原始的，通過平行格柵埋藏電極的方式，都是一個方向，這其實是受到頭架本身的限制，我們今天很多SEEG埋藏的路徑和當年Talairach不一樣，我們可以按照很多不同的方向去埋SEEG，這應(yīng)該說是一個進步。

框架式SEEG手術(shù)過程

顱內(nèi)電極植入技術(shù)的設(shè)計依據(jù)是三個：

第一是癥狀學(xué)，就是根據(jù)病史及視頻腦電監(jiān)測下癥狀學(xué)特點分析起源；第二是電生理，就是發(fā)作間期和發(fā)作期的腦電；第三來自于影像學(xué)，包括PET、MRI融合和一些基于影像學(xué)的形態(tài)學(xué)測量技術(shù)。

影像學(xué)后處理技術(shù)對于致癇灶定位的尤其是核磁陰性者作用很大。

框架式SEEG植入的工作流程包括計劃系統(tǒng)、術(shù)前準備、植入步驟、植入后確認電極位置等，其中，植入步驟：

1.破皮鉆孔（CT上測量顱骨厚度）；

2.單極灼破硬膜；

3.固定套筒；

4.測量并穿刺形成針道；

5.電極植入。

機器人SEEG手術(shù)過程

對比機器人SEEG植入的過程。這里從這個病例說起，一個25歲的男性，主訴是發(fā)作性意識喪失23年，兩種發(fā)作形式，第一種是意識部分保留咂嘴，右手亂抓，半分鐘后緩解;第二種是突發(fā)的意識障礙，左側(cè)肢體伸直，頭向左側(cè)偏轉(zhuǎn)的嘴角左歪，GTCS，每個月一次。

患者的發(fā)作間期腦電顯示在右側(cè)前頭部更明顯；發(fā)作期的起始也是右側(cè)的前頭部；

MRI-PET融合可見在右側(cè)顳葉的內(nèi)側(cè)，包括右側(cè)的外側(cè)裂末端，右側(cè)島葉和右側(cè)顳極等部位都有相對廣泛的低代謝。

綜合考慮，我們做了一個顱內(nèi)電極的埋藏方案，這也是我們常用的一個前頭部的電極埋藏方案。當然，病人的發(fā)作癥狀學(xué)更多提示邊緣系統(tǒng)的發(fā)作，所以電極的覆蓋范圍主要是顳和島。

一共9根電極，在SEEG手術(shù)計劃系統(tǒng)上，三維重建可以清楚的顯示所有的血管，方便我們做SEEG路徑設(shè)計。

SEEG手術(shù)流程第一步是，在三維重建/設(shè)計完電極之后，手術(shù)SEEG埋藏其實和DBS手術(shù)一樣，都需要在顱骨的表面打一個骨釘用于術(shù)中配準，一般打4枚足夠，這個病例我們在注冊的時候打5枚顱骨的骨釘，目前利用電鉆，在顱骨上固定骨釘還是比較方便的。

SEEG手術(shù)流程第2步：患者完成薄層CT掃描，把術(shù)前的數(shù)據(jù)導(dǎo)入手術(shù)計劃系統(tǒng)，MPRAGE和CT融合；

SEEG手術(shù)流程第3步：患者入室后上頭架系統(tǒng)配準，術(shù)前準備。

這里可以看到，機器人的優(yōu)勢之一是可以沒有死角的從各個角度、不同的方向進行顱內(nèi)電極植入，和框架式相比較，這是非常明顯的一個優(yōu)勢。

SEEG手術(shù)流程第4步：系統(tǒng)配置完成后，常規(guī)消毒鋪巾，電極植入。

機器人植入和框架式的植入是類似的。我們在做SEEG電極埋藏的時候，由于現(xiàn)在埋藏角度的不同，有時電極埋藏會垂直于頭皮和顱骨的表面，但是有時會和顱骨表面呈一定的角度，甚至這個角度會遠遠低于90度，這時候就存在鉆頭打滑的問題。我們用框架式的電極植入，很難避免鉆頭打滑；機器人可以沿著這個路徑上向前無限的接近于頭皮，有效地幫助我們避免打滑，從而提高電極植入的精度。這應(yīng)該說是機器人植入的一個優(yōu)勢。

之后的機器人植入過程和框架形式的植入是差不多的，這也是包括燒灼硬膜突破硬膜、固定導(dǎo)向螺絲、穿刺針探路，并測量長度，根據(jù)此長度調(diào)整電極長度，植入電極SEEG手術(shù)流程等等。

SEEG手術(shù)流程第5步：復(fù)位

從我們手術(shù)流程的術(shù)中錄像，可見術(shù)中的機械臂是非常靈活的，它可以迅速的走到我們原始的位置，方便我們植入電極。

SEEG手術(shù)流程第6步：植入電極之后，CT掃描，電極觸點重建保存數(shù)據(jù)。

這是我們SEEG手術(shù)流程的一些注意點：

第一.電極涉及到的路徑規(guī)劃需要有效的避開動靜脈。SEEG埋藏的精度，嚴格意義上不像DBS手術(shù)的精度那么高，但是對于一些特殊位置尤其是島葉，因為島葉表面會有很多M2段和島蓋M3分支有很多需要避開血管，這對我們也是非常重要的，所以對精度也有相當?shù)囊蟆?/p>

第二.Marker點的保護。我們骨性Marker點在消毒的時候要輕柔，因為有時要避免它重新的滑脫，在注冊的時候就會出現(xiàn)問題。

第三.術(shù)前與術(shù)中配準。

第四.頭架頭位擺放。擺放要根據(jù)我們上頭架時，有效的避開我們要埋藏的術(shù)區(qū)。

第五.電鉆的角度。我們做機器人手術(shù)可以無限去接近頭皮，在鉆孔的時候，助手需要用彎鉗幫助，防止打滑。

第六.單極灼燒手感，判斷是否到硬膜，要有一個突破感。

第七.導(dǎo)針長度我們一般固定與190mm，這與Leksell頭架的半徑一致，當然大家可以按照自己的習(xí)慣選擇導(dǎo)針長度。

第八.電極尾端顏色的記錄，每一個電極植入之后都要有人專門去記錄，比如紅黃藍綠，從電極1讀到電極16，不同的電極都要做詳細的記錄，避免以后混淆。

第九.包括數(shù)據(jù)的存檔和備份，也同樣做詳細記錄。

機器人輔助SEEG手術(shù)的6點優(yōu)勢

1. 靈活:

相較于頭架，機器人不存在路徑設(shè)計死角，電極設(shè)計可以大范圍，多角度分布。

直接使用三釘頭架進行連接，患者頭部可以任意姿態(tài)固定。

2. 高效：

單根路徑平均3-5分鐘,相較于頭架整體手術(shù)時間可縮短一半以上。

3. 精準：

我們目前所用機器人注冊誤差0.1-0.5mm，可達到框架下SEEG植入的標準。

機械臂自動定位，無需人工調(diào)整參數(shù)，最大程度減少了人為計算和操作誤差的發(fā)生可能。

4. 軟件功能強大、簡單易用：

圖像融合、圖像配準、腦皮層模型重建、全腦血管模型重建、感興趣區(qū)域勾畫、AC-PC坐標系定義等多種實用功能基于一體，交互設(shè)計貼近臨床，學(xué)習(xí)曲線短。

強大的血管顱內(nèi)三維可視化功能，輔助醫(yī)生簡單、安全的進行術(shù)前路徑規(guī)劃、規(guī)避血管。

5. 注冊方便快捷可靠:

術(shù)中病人注冊10分鐘，注冊誤差小，可術(shù)中隨時二次注冊，系統(tǒng)魯棒性好。

6. 扎根臨床、服務(wù)臨床：

機器人工程師一直和臨床緊密溝通，有問題隨時可以反饋改進，給手術(shù)操作提供了較大的保證，對以后的發(fā)展也提供了較大的進步空間。

展望：機器人未來可發(fā)展之處

1.更便捷：

注冊更便捷，操作界面更便捷，優(yōu)化各種銜接步驟，減少操作時間。

2.更精準：

增加固定鉆頭裝置，減少斜插電極打滑幾率，提高定位準確性；改進融合算法，進一步減少誤差，減少并發(fā)癥出現(xiàn)幾率。

3.更智能：

在更多步驟上代替人的操作，減少人為操作的誤差。

4.應(yīng)用更廣泛：

改良工藝，降低成本，可以廣泛的將機器人應(yīng)用在更多中心及更多術(shù)式中：如導(dǎo)航、血腫清除、DBS手術(shù)以及活檢等。

演講者簡歷

張凱教授，主任醫(yī)師，教授，醫(yī)學(xué)博士，博士研究生導(dǎo)師?，F(xiàn)任首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院癲癇外科病區(qū)主任。學(xué)術(shù)職務(wù)：中國醫(yī)師協(xié)會神經(jīng)外科醫(yī)師分會功能神經(jīng)外科專業(yè)委員會副主任委員、中華醫(yī)學(xué)會功能神經(jīng)外科專業(yè)委員會委員、中國抗癲癇協(xié)會理事、中國抗癲癇協(xié)會青年委員會委員等。長期從事功能神經(jīng)外科臨床、科研及教學(xué)工作，在癲癇外科、運動障礙性疾病、顱神經(jīng)疾病、頑固性疼痛的外科治療方面有豐富的經(jīng)驗。先后承擔國家自然科學(xué)基金等多項國家級與省部級科研項目，以第一作者及責任作者收錄SCI論文20余篇，此外，作為重要完成人，曾獲得國家科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎、北京市科技進步獎一等獎及二等獎、中華醫(yī)學(xué)科技獎三等獎、教育部科技進步獎二等獎、王忠誠神經(jīng)外科青年醫(yī)師獎等獎勵。

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