術中CT與導航系統在神經外科的發展應用

李連峰 余新光

（解放軍總醫院神經外科，北京 100853）

伴隨現代醫學的不斷發展與進步，外科手術朝著愈加精確和復雜的方向發展。傳統的外科手術方法由于在技術上的種種限制，往往難以滿足高精度手術的需求。早在1908年，Horsley和Clarke首次報道了應用于動物實驗的立體定向裝置。1947年，Spiegel和Wycis發明了應用于人的立體定向裝置。但直到CT和MRI的出現，影像導航神經外科才得到真正的發展。神經導航是將患者的術前影象資料與術中病變的實際位置，通過高性能計算機緊密地聯系在一起，醫師通過監視屏在手術過程中實時顯示手術部位的三維圖象以及手術器械與腦結構的位置關系。Watanabe通過使用神經導航，在術前設計手術方案，選擇最便捷、安全的手術入路，引導術者直接準確切除病灶。然而由于術中患者體位的變化或環境變化帶來的解剖位置變化，導致術前圖像不能夠準確的引導甚至帶來誤導。因此，術中成像技術便得到快速發展，如術中磁共振成像、術中三維超聲、術中CT、術中三維C臂X線光成像等。通過術中成像技術，可以把術中圖像與術前圖像進行融合，或者省略掉術前成像，術中成像簡化了圖像引導外科工作流程，或提供了更多的輔助信息。

1 術中計算機體層掃描系統（iCT）的發展

CT應用到醫學臨床已有30多年的歷史。這期間CT的硬、軟件技術經歷了幾次大的革命性進步，一次是1989年CT在傳統旋轉掃描的基礎上，采用了滑環技術和連續進床掃描，滑環技術使掃描裝置可順一個方向作連續旋轉，配以連續進床，掃描軌跡呈螺旋狀，因而得名螺旋CT（helical或spiral CT）。另一次是1998年多層螺旋CT的問世，使得機架球管圍繞人體旋轉一圈能同時獲得多幅斷面圖像，開創了容積數據成像的新時代。這兩次革命性的進步在CT發展史中成為重要的里程碑。而早期的術中CT僅僅是對診斷用的固定式CT進行了改造，將檢查床改造成可用于神經外科手術的手術床。在手術中，需要掃描時，將手術床移向掃描機架，直至所掃描的部位進入機架中央。掃描結束后，再將手術床移開，并可繼續手術。具有代表性的是哈佛大學麻省總院神經外科使用的Philips公司的Tomoscan M型可移動式CT。術中CT的手術床底部配有滑輪，在掃描時可通過手術床的移動來進行多層面的掃描。掃描器通過至于可活動小車的電纜連接到計算機。日本Fukui醫學大學神經外科使用的Toshiba Xvision/SP高速螺旋術中CT在設計上略有不同。它是將掃描機架固定于一個數控的基座上，該基座可在一條預先鋪設的地面軌道上滑動。需掃描時可將掃描機架沿軌道移至手術床的頭端，手術時再將其移回原先的位置。

2 術中CT在神經外科中的應用

傳統的神經導航技術是基于術前采集的影像數據，因此無法達到真正意義上的實時導航。而術中CT的出現，彌補了這一缺陷。它將術中腦組織的實際移位情況及各解剖結構之間的空間位置實時的反饋給導航系統，從而實現真正的實時導航[1]。

2.1 術中CT在顱腦腫瘤手術中的應用

在各類神經外科手術中，術中CT應用最廣泛的是顱內腫瘤切除術。Kubota等[2]報道了156例術中CT輔助下的顱內腫瘤切除術。其中幾乎所有的大型垂體腺瘤在術中第一次掃描均發現有腫瘤殘留而需進一步切除。在其余腫瘤中，有2/3在術者估計腫瘤已全切后行術中CT掃描后發現有腫瘤殘留，從而使腫瘤的全切率得到了顯著提高。1997年，koos等[3]報道了術中CT結合傳統的無框架神經導航技術用于顱底腦膜瘤及顱咽管瘤的手術。通過將術中CT掃描獲得的影像數據整合入導航系統，更新原有的術前影像導航數據，可彌補術中腦移位所引起的導航誤差。Grunert等[4]報道了術中CT應用傳統注冊方法結合導航系統治療膠質瘤38例，海綿狀血管瘤14例，轉移瘤9例，腦膜瘤9例，其他顱內腫瘤11例獲得了滿意的療效，并詳細介紹了術中CT的使用流程及注冊方法。Matula等[5]報道術中CT于神經導航結合用于顯微神經外科及神經內鏡手術，可顯著提高導航的精度。Nakao等[6]也指出，通過CT掃描實時更新導航數據不僅提高了導航的精度及腫瘤的切除術，且對于術中MRI更為方便易行，對手術室及手術器械要求亦不高。Gwinn等[7]報道術中CT有助于確定深部的關鍵解剖結構，定位殘留的腫瘤，對避免損傷重要功能結構、降低手術致殘率起著關鍵的作用。但他同時認為，術中CT對腫瘤是否全切并非決定性因素。

2.2 術中CT在顱底、脊柱手術中的應用

由于CT在骨性結構顯示方面的優勢，許多神經外科醫師在顱底、脊柱、脊髓手術中更傾向于選擇術中CT結合導航系統。Freidberg等[8]人應用術中CT系統評價經口脊柱前方減壓術的準確性研究中，報道了31例術中CT輔助下脊椎退行性變的椎管減壓術，其中17例在術中掃描評估后需做進一步的骨質切除，因此術中CT對提高椎管減壓術的徹底性有重要意義。在Hum等[9]報道的復雜顱頸交界區畸形的前路減壓術中，術中CT的使用同樣有助于更充分的減壓。近年來，隨著后路固定技術的不斷發展，術中CT結合導航系統應用于各種釘棒系統固定手術的研究也引起了許多學者的注意。據Kosmopoulos等[10]發表的薈萃分析顯示，徒手椎弓根螺釘植入術中穿透局部皮質發生率接近10%，而隨著脊柱導航的使用，螺釘植入過程中的穿透率大大降低，但仍然接近4.8%。術中CT系統的出現，滿足了術中實時更新導航數據的需要，解決了術中體位變化及術中局部解剖變化和導航圖像不一致的問題。2000年，Haberland等[11]人第一次成功的將術中CT結合導航系統結合起來，應用全脊柱節段共161個椎弓根螺釘植入手術，無1例患者出現嚴重術中并發癥。之后的Ebmeier等[12]進一步將術中CT導航系統應用于對準確性要求更高的胸椎椎弓根螺釘置入手術，結果顯示在112例手術，365枚椎弓根螺釘植入過程中，有23枚（6.3%）的椎弓根螺釘植入位置需要術中調整，沒有神經，心血管，肺損傷或并發癥的發生。目前，大多數學者一致認為術中CT結合導航系統可以勝任上脊椎等精確度要求較高的螺釘植入手術。

綜上所述，術中CT提高了神經外科手術的精確性與安全性。與其他術中影像技術相比，其優點在于：①對軟組織的分辨率高于B超，對骨性結構的分辨率更是高于MRI；②術中數據采集相對于MRI方便迅速；③無需對手術室進行大的改造，各種常規手術器械均可使用。其缺點在于：①對于腦組織特別是幕下結構的分辨率低于MRI；②由于存在放射性，術中多次掃描對患者及醫護人員的影響不容忽視。

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