神经导航系统在神经外科微创手术中应用

一、神经导航系统辅助手术简介

神经外科医生在进行手术时 ,必须准确定位病变的部位及术野周围重要功能区的解剖结构 ,达到以最小创伤治疗病人 ,获得最好疗效的目的。传统的神经外科手术 ,在皮瓣设计、病变寻找方面存在一定的局限性 ,尤其是脑深部的小病变或病变组织与正常组织外观极为相似的情况下更是如此 ,皮瓣、骨瓣和脑组织切开范围往往过大 ,或多处切开寻找病灶 ,导致患者偏瘫、失语等严重临床并发症。即使是临床经验非常丰富的神经外科医生 ,手术中也可因找不到病变而导致手术失败。应用神经导航系统辅助手术可以使过去凭医生经验人工设计的手术转变成计算机设计的计划性手术，达到微创目的。

神经导航系统(Neuronavigation system)又称无框架立体定向导航系统 ,是从框架式立体定向的基础上发展而来的。它是以强大的计算机技术和图像处理软件为核心，利用卫星定位技术的理论，通过红外线遥感技术获取术中患者头部和手术进程的位置信息,对比CT、MR等高清晰度的图像资料,计算并显示手术的实时进程、病变准确位置和周围结构的关系。

神经导航系统是目前理想的神经外科手术辅助系统，具有以下优点：1.神经导航系统本身一直具有很高的精确性，现代导航系统平均精确度在2mm以内;2.可术前制定手术方案，选择最便捷、安全的手术入路甚至模拟手术的实施;3.术中可实时准确地显示手术部位与病灶的三维空间，术野周围结构，及时调整手术方向，直接准确地切除病灶，从而减少或避免对正常组织的损伤。4.接口开放，可连接神经内镜、活检穿刺针、双极、显微镜等多种设备并且可应用整合CT、MRI、 B超、CTA、MRA、PET-CT等影像资料提供多种有价值的信息，避免术中重复扫描;5.允许术中影像补偿设备(术中开放磁共振、术中超声波等)提供的影像资料更新;6.可连接手术机器人及其相应软件，进行全自动的机器人手术。

二、神经导航在神经外科微创手术中应用：

(一)脑血管病

1. 海绵状血管瘤：此种疾病多位于脑实质深部，甚至在脑干、丘脑等致命部位，有反复出血史。海绵状血管瘤在MR及CT平扫资料上多数可清楚显示，导航系统可精确地引导手术进程，结合“锁孔”开颅及脑沟入路能最大限度地减少正常脑组织及神经功能的损伤。导航手术可以制定准确的开颅计划;确认侧裂的位置;最终寻找岛叶皮层的确切位置。导航可提供岛叶海绵状血管瘤精确的病灶及相关解剖结构的定位，继而在导航辅助下准确地分离侧裂并对岛叶皮质进行微创操作。可使病灶安全暴露。

2.动静脉畸形(AVM)：对于位置较深、体积较小、位于运动区、感觉区、语言区、丘脑及脑干的AVM，导航可以提供三维影像辅助，减少手术中功能皮层的损伤。对于出血在1个月内，尚未完全吸收的AVM应以CT影像作为导航数据; 对未出血或出血已经完全吸收的病例使用强化MR作为导航数据，导航经验丰富的医师可在术前重建出主要的供血及引流血管引导手术操作。

3. 动静脉瘘(DAVF)： DAVF的显微神经外科手术关键在于准确辨认病理性血管，随后小心切除供血动脉和引流静脉，对小的病灶血管可以电灼，对较大的病灶血管应予以夹闭。MRA 可以很好地显示DAVF，特别是对比增强MRA(CEMRA)。应用时间飞行MRA(TOFMRA)作为扫描影像数据，可较好地显示病理性血管，提供准确定位。

4.动脉瘤：在动脉瘤的导航手术中，可以术前制定科学合理的手术入路。利用导航系统三维图像重建功能，将注药强化后CT及MR资料转化为立体血管影像，开启导航系统的模拟切除图像窗口，可直观了解实际手术视野中动脉瘤与周围神经、血管的毗邻关系，分析动脉瘤与载瘤动脉的角度，选择同侧或对侧开颅，决定翼点或眶上眉弓入路，在最好、最安全的角度下显露并夹闭动脉瘤。

(二)颅脑肿瘤

1. 胶质瘤：胶质瘤特别是低恶性度的星形细胞瘤是导航的绝对适应证。实性I级星形细胞瘤在显微镜下很难与正常脑实质相鉴别,皮层表面也无明显异常,即使经验丰富的手术医师也必须在探查中多次取组织进行快速冰冻病理检查,以确定切除范围,如果肿瘤位于功能区附近,则易造成不必要的术后神经功能缺失。恶性度较高的胶质瘤,应以增强MR数据为导航资料,尽可能地完全切除肿瘤。对于囊性胶质瘤打开硬脑膜后要先利用导航确定肿瘤的位置及范围，一旦释放囊液会出现影像漂移，导航准确性下降。对于重要功能区的肿瘤，应用自旋回波序列进行弥散张量成像磁共振(DTI-MR)扫描，清晰显示锥体束，可以降低术后神经功能缺失; 在治疗运动区胶质瘤时描绘患者的上、下肢及语言运动区，术中以导航配合运动皮层电刺激辅助手术切除肿瘤能获得良好效果。

2. 脑膜瘤：窦旁及凸面脑膜瘤，导航可确定手术切口的位置及范围，确定受压移位的矢状窦，最大限度地利用皮瓣及骨窗，避免开颅误伤引起大出血。对于包绕、邻近重要血管或神经结构的脑膜瘤，如蝶骨脊内侧或小脑桥脑角(CPA)脑膜瘤等，开启导航的前瞻窗口，可时刻显示距离血管、神经、脑干的距离，有效地避免损伤。

3.垂体腺瘤：经蝶垂体腺瘤手术中导航有助于定位。以往经蝶手术必须在C型X光机的监测下进行，由于其操作不便及放射性污染，已经逐渐被导航系统取代。平扫CT或MR数据均可作为导航资料，术中可明确提示鞍底位置，避免误穿斜坡骨质而引起致命的损伤。

(三)穿刺活组织检查

经典的神经外科活检是利用有框架立体定向仪进行，患者术前安装金属框架有一定痛苦;医生根据术前CT/MRI资料制定手术计划时需要复杂的计算。现代导航系统平均精确度在2mm以内，无须安装头颅框架，且可提供穿刺过程的多角度动态图像，使得穿刺过程更安全、更精确。

(四)功能神经外科手术

安装专用的功能神外手术导航软件及相关附件后，导航系统可完全取代传统的框架立体定向仪，完成苍白球损毁术、海马切除等手术。对于药物治疗无效的顽固性癫痫患者，普遍认为可以采用手术治疗，手术方法多为软膜下横切、海马部分切除等，导航辅助手术可显著提高精确性，降低手术致残率。

(五)与神经内镜配合

神经内镜具有直视下操作的优势，但在下列情况下其使用受到限制：1.当脑室内液体混浊时看不清周边正常的解剖标志;2.较小的脑室内或脑室旁肿瘤;3.病灶与周围正常组织在直视下难以分辨者;4.正常的解剖结构因肿瘤压迫而移位导致手术路径出现偏差。神经内镜与神经导航技术结合可以避免上述情况给手术带来的困难。

三、神经导航存在的问题及处理措施

术中遇到的问题：随着手术的进行，由于脑脊液的流失，脑肿瘤的切除，脑组织的水肿，脑组织的牵拉，麻醉剂和脱水剂的使用，机械性通气，重力作用等因素的作用，可以导致脑移位，使术前资料和实际情况不符合，进而影响导航的精确性。

解决办法：1.解决脑移位的最好办法是术中三维超声、术中CT、MRI实时监测。2.在找到病灶以前不用或少用脱水剂，尽量控制脑脊液的流失。3.开颅部位处于最高位，可减少脑组织的侧方移位;术中保持血压、血氧稳定以减轻脑水肿;防止脑过度牵拉，牵拉时要保持双侧用力均衡。4.对于边界不清的胶质瘤的影像学上的切除，可以在打开硬脑膜前，通过探针在瘤的边界注射染料如等张亚甲蓝，确定肿瘤边界后再进行肿瘤的切除。5.对于颅底肿瘤可用CT和MRI、 CTA、MRA、DSA融合技术，根据不易移位的颅底骨性标志，来判断软组织的确切位置。

随着微创神经外科学观念不断深入人心，神经导航系统日益为神经外科医师所重视，成为现代神经外科手术不可缺少的辅助设备。