继二十世纪五十年代经典神经外科趋于成熟,二十世纪后半叶显微神经外科技术迅速发展和普及。二十世纪九十年代神经外科进入微创时代。
2001年在中国工程院举办的“微创外科新概念研讨会”上,专家提出:微创外科是二十一世纪外科的升华,“微创”是外科学追求的新境界。凡是尽可能减少组织的手术损伤,最大程度地解除病人的病变,最大程度保留病人的生理功能的治疗措施都应属于微创外科。神经外科作为外科学的一个分支,神经外科医生在治疗神经系统病患的同时,最大限度的减少患者体表和体内组织的创伤,尽最大努力追求手术 “微创”化的信念,是神经外科领域的新进展。
计算机信息技术的飞速发展,人类基因组计划和神经干细胞的研究和应用为神经外科手术观念的更新提供了物质基础,为神经外科提供了新思路、新手段,推动了现代神经外科的发展。
目前,微创神经外科学包括微骨孔入路、神经导航手术、神经内镜、血管内介入治疗、放射外科、神经干细胞研究和应用和基因治疗等技术。
一、微骨孔入路:
微骨孔入路采用小切口(长3.0cm),小骨窗(2.5 cm×3.0cm),不影响病人外貌,是微创外科的标志。这种入路对颅内病变定位要求象钥匙孔一样精确。根据每个病人具体情况,个体化设计的手术通道直抵脑内病变区域,达到微创手术的目的。最小程度牵拉脑组织是微创技术的关键。脑皮层血管对牵拉十分敏感,当压力超过20mm汞柱时会严重影响脑血流,导致皮层缺血梗塞和脑水肿,术后产生永久性的神经功能损伤如偏瘫失语,严重者还会造成病人死亡。如果根据病人的术前神经功能状态、影像学资料,避开重要脑功能区,打开蛛网膜和脑室脑池放出脑脊液,充分利用脑自然沟裂分离血管神经到达病变区域,就会减少对脑的牵拉,使手术中医源性脑组织损伤显著降低。由于骨窗小,开关颅时间缩短,术中出血少,术后并发症发生率低,病人康复快。缩短病人住院时间,节省医疗费用。
近年,高质量的影像学检查如CT、MR、正电子发射型断层显像(PET)、超选择导管造影(DSA),使颅内病变的定位和定性诊断更加准确,并能详细地显示病变周围的解剖关系。相关学科高科技成果不断更新显微手术器械,为微骨孔入路提供了可靠的技术支持。神经导航手术其准确定位,定向和实时引导功能,为微骨孔入路提供了可靠的技术设备保障。首都医科大学天坛医院神经外科自1999年以来,开展微骨孔入路400余例,在治疗脑动脉瘤、鞍区肿瘤、桥小脑肿瘤等疾病取得经验。
应用标志微创神经外科的微骨孔入路,要求外科医师具有丰富的显微手术临床经验,同时还需要具备精良和齐全的显微手术设备和一套为微骨孔入路设计的特殊的手术器械。微骨孔入路最适用脑外病变,如尚无症状的脑肿瘤、动脉瘤等。微骨孔入路应用范围也有其局限性,不适宜对巨大的脑动静脉畸形和癫痫手术。
二、神经导航手术
神经导航手术亦称影像引导或无框架脑立体定位手术,被广泛应用颅内肿瘤,脑血管病,血肿和活检等手术。1998年首都医科大学天坛医院神经外科引进导航技术,开展颅内肿瘤、脑血管畸形和脊柱手术600余例,可安全切除大脑半球深部小于2.0cm的病变,而不造成病人的神经功能损害,为拓宽微创神经外科手术积累了经验。
神经导航手术的应用价值:
(1)设计手术入路:术前在工作站获得头皮、病灶、血管和脑室结构三维图像,选择最理想的个体化手术入路,手术入路最短,尽量利用脑自然沟、裂, 缩小皮瓣面积或采用微骨孔入路,减少脑暴露。设计入路还可对年轻医生进行培训。
(2)准确切除深部病灶:导航系统可以对深部小的病变术前精确定位,术中实时引导发现,减少盲目性探查损伤脑组织,降低术后神经功能损伤。
(3)显示颅内重要结构:开颅手术中,尤其颅底手术,实时了解肿瘤与周围重要神经血管如脑干,颈内动脉和基底动脉关系;在切除大脑半球脑膜瘤、胶质瘤和垂体瘤时,探及肿瘤边界,验证切除范围;显示额窦和硬脑膜窦位置,保证开颅安全。
(4)脑动静脉畸形和动脉瘤手术中的应用:导航可确定巨大动静脉畸形血管范围,指导沿动静脉畸形边界分离切除,既可避免误入病变大出血,也防止损伤脑组织。术中导航系统实时提供颈内动脉及Ⅱ、Ⅲ颅神经位置;脑回缩不满意时指导脑室穿刺;协助判断巨大动脉瘤与载瘤动脉关系,保证夹闭动脉时载瘤动脉安全。
(5)活检和取颅内异物:该系统定位较带框架者方便,可用于活检,穿刺囊(血)肿;定位取外伤骨,异物。
脑组织的术中漂移能够影响导航效果,术中可以应用超声, 开放MR提供补偿影像可纠正。磁共振引导介入手术就是在开颅手术中利用开放式磁共振仪进行磁共振影像实时引导的手术。术中能实时成像,使术者随时了解到手术状况,并引导手术方向与深度。新设计MRI仪的磁体使外科医师获得在磁场内直接进行手术操作的空间;术者不仅能直接或在显微镜下进行操作,而且能通过实时MRI“看到”术野周围的结构。利用MRI成像特性,使术者即时区分用肉眼不易辨认的正常与病变组织;术者可用指示器,在术野任何部位获取交互-实时MRI影像。开放介入性磁共振、磁共振造影(MRA)和手术室内手术设备可以联为一体,使开颅手术在影像的实时引导下进行。MRI结合单光子扫描(SPECT)、脑磁图及实时超声波的引导下实施功能性神经外科手术,可全面了解瘤床的生物化学变化、推测术后脑循环状态,以及有效减少手术并发症等多方面有着更宽广的前景。目前,磁共振引导介入手术技术尚处在临床应用初期,世界已有15个研究中心,共报道了1000余例开放式磁共振手术的病例。
三、神经内镜在微创手术的辅助作用
采用内镜辅助下的显微手术可以治疗颅内蛛网膜囊肿、脑室内囊性病变、脑实质内囊性病变、经蝶切除鞍内病变,可获得良好疗效。
神经内镜适合于在狭长的腔隙、孔道内操作;内镜的深部术野的清晰程度明显优于手术显微镜,可更清晰的观察到神经和血管;内镜视管本身可带有侧方视角,到达病变地可辨认病变内部侧方结构,观察到显微手术盲区的残留肿瘤,扩大了可视范围,增加了手术的准确性,为微创手术起到了辅助作用。开颅直接夹闭动脉瘤手术中,应用神经内镜可为术者提供动脉瘤和栽瘤动脉背侧的情况,避免误伤重要动脉。对生长在神经和血管之间胆脂瘤,常规显微手术无法看到角落里的残留肿瘤,神经内镜祢补了这一缺憾。应用神经内镜辅助手术只需行颅骨钻孔或小的开颅,置入神经内镜,操作简单,手术损伤小,术后反应轻微,病人恢复快。
但神经内镜手术术野小,操作空间小,应付手术意外能力差,特别是术区有较多出血时,处理较困难,风险极大。手术导向也是需要注意的问题。因此,很难单纯应用神经内镜切除颅内肿瘤。目前国外只有经蝶切除鞍结节脑膜瘤的个案报告。应用神经内镜辅助手术时,要求术者首先要具备熟练的显微手术技术,并且接受过良好的内镜操作训练。
四、基因治疗
人类历史上最伟大的计划-人类基因组计划不仅是破译人类基因的密码,更重要的是在分子水平上寻找预防、治疗疾病的方法。细胞和分子生物学的发展使基因治疗在中枢神经系统成为可能,称之为细胞分子神经外科。一方面是神经外科疾病致病基因的确认。目前已明确为基因遗传病的神经系统疾病如溶酶体储存障碍(lysosomal storage disorders)、Sandhoff’综合征、Lesch-Nyhan’综合征、Mucopolysaccharidosis’综合征、脑海绵状血管瘤、神经纤维瘤病等。北京天坛医院在人类脑血管病如脑动脉瘤和脑海绵状血管瘤的致病基因方面进行了探讨,目前已找到汉族人脑海绵状血管瘤致病基因的突变位点。
另一方面是神经系统疾病的基因治疗,主要在如下几个方面:
1、中枢神经系统内细胞全部基因置换,用以矫正如酶的功能障碍等的遗传性神经退化性病变,如溶酶体储存障碍(lysosomal storage disorders)的治疗。全基因置换治疗酶功能障碍,要求病毒载体系统能够在神经细胞和胶质细胞中无毒性长期基因表达,神经干细胞能够充当基因治疗的载体,用正常的等位基因进行基因置换,能够有效地消除中枢神经系统中由于单个基因隐性突变引发的疾病的显性表现。
2、恢复中枢神经系统特定位置细胞功能的基因治疗,用以恢复特定的神经细胞的亚细胞群在神经退化过程中丢失的功能。把病毒性载体介导的治疗基因转移到大脑中的特定位置神经细胞的亚群,对基因转录和蛋白表达进行严密的的调节,可以用来对特定部位神经退化性病变进行恢复性治疗。或者移植基因改变的细胞或者胚胎性的移植物,产生特殊的神经传输或者生长因子,恢复因神经功能障碍引起的中枢神经系统特定部位的神经功能缺失。比如Parkinson 氏病和Alzheimer氏病的基因治疗。
3、脑肿瘤的基因治疗。脑肿瘤的基因治疗要求转移的基因有特殊的抗肿瘤效应,能够选择性表达毒性基因,引起肿瘤细胞的溶解坏死,抑制肿瘤生长,最终杀灭肿瘤并不引起正常脑组织的损害。同传统的肿瘤治疗方法相比较,手术、放疗和基因治疗的联合使用能够延长某些肿瘤患者的生存期,此外还可采用免疫治疗能够提高治疗某些特定肿瘤疗效。
4、脑卒中的基因治疗。脑卒中基因治疗导入的治疗基因能够保护缺血损伤的神经细胞免于凋亡,控制不同脑内炎性调节因子表达的基因。3-5周短暂的基因表达对于缺血性疾病中的正常修复过程和血管生成是有益的,可以达到治疗目的。
五、神经干细胞的研究和应用。神经干细胞具有两个显著特征:一是具有高度的自我更新能力,能够重复进行有丝分裂,产生大量子代细胞;二是在一定条件下可以分化成神经细胞和神经胶质细胞。目前,神经干细胞具有三方面的用途。一是用于损伤的神经细胞的替代疗法。将神经干细胞移植到中枢神经系统,替代因损伤或疾病而缺失的神经细胞,对于恢复其功能有重要意义。二是充当基因治疗的载体。三是应用于生命科学的研究。目前已经能够将人的神经干细胞在体外扩增到相当数量,并保持其增值能力长达一定时间,但中枢神经系统细胞的再生是一个十分复杂的过程,神经干细胞应用于临床仍需要大量的前期工作。
新知识、新技术的涌现推动了神经外科手术治疗观念的转变,而神经外科医生观念的转变必将丰富神经科学的知识和经验,必将促进神经外科的学科进展,相信在新世纪里,随着我国经济的飞速发展,我国的神经外科会达到世界先进水平。
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