原标题:佳品有约 | 如何通过术中磁共振、导航、电生理、超声等 实现术中脑功能结构可视化- 许百男 陈晓雷 孙国臣 张家墅
佳品有约
解放军总医院神外医学部主办 第18期
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解放军总医院许百男:多模态技术以解剖为基础 让手术如虎添翼
神外前沿:精准神经外科的技术平台是什么?
许百男:精准神经外科技术平台现在大家越来越关注,关于神经外科的未来,肯定是高科技高速发展的神经外科。
最初,我们在2009年的一次国际会议上第一次提出了精准神经外科3M目标,即最大限度切除病灶,最小损伤脑功能,最佳的手术预后(Maximal Removal of Lesions, Minimal Injury to Brain Function, Maximal Recovery of Patient),就获得了国际权威专家的高度赞赏。我们初衷就是希望紧密结合临床,从这10多年的经验看来,确实起到了这样的作用。
精准神经外科技术平台包括术中影像、神经导航、术中超声、黄荧光、电生理刺激、病理生理等等多模态手段。
神外前沿:技术平台尤其是虚拟现实等手段,会不会降低医生学习解剖的动力?
许百男: 解剖永远是神外手术的基础。表面上看精准神经外科是使用高科技手段,包括虚拟现实等等技术去勾勒出解剖状态,实际上都是来源于实际的标本解剖知识。手术对病人来说,只有一次机会,只能通过现有手术入路发现病变是否能够最大化切除,过去只能凭借术者经验就可能会造成一些遗憾,现在通过各种多模态技术就可以及时在术中发现残留的病变,这就是一个很大的进步。
高科技不仅不会让医生手术能力退化,还能让医生的手术如虎添翼。这是在解剖的基础上,又升华了。让解剖知识更好的应用到临床中去。
解放军总医院陈晓雷:术中磁共振对手术的真正价值是什么?
神外前沿:术中磁共振除了看解剖结构,还能有哪些多模态信息,在手术中真正价值?
陈晓雷: 自从2009年2月许百男主任带领我们开展术中磁共振的应用工作以来,我们在这11年中手术例数超过3300例,是国内神外应用术中磁共振经验最丰富的团队。
我们根据这么多年经验发现:
首先,术中磁共振是术中即时的质量控制体系和工具。对于肿瘤切除程度,以往靠人为估计,而高场强术中磁共振对肿瘤边界的描绘会很清楚,很客观,对残留肿瘤体积也可以做到数字化精确定量分析。
第二,高场强术中磁共振优点是多模态评估。除了能够看到解剖结构,还能看到肿瘤周边重要功能结构,如重要的白质纤维束、重要的脑功能区、血管,甚至代谢状态,是一个非常好的,综合的多模态显示的技术手段。对于扩大切除还是保留功能,可以给术者一个比较客观的依据,而不仅仅靠个人经验。
第三,个人认为术中磁共振对于提高医生经验积累的速度以及缩短学习曲线,是有很大帮助的。比如使用术中磁共振切除肿瘤经验多了之后,就能大概判断肿瘤可能残留的部位。早期我们做深部的岛叶胶质瘤,可能术中要扫描四五次,现在通常术中扫描一两次就可以了。
神外前沿:术中磁共振的应用效果,有没有证据,会不会改变现有手术策略?
陈晓雷:国际上一项最高级别证据的研究(RCT研究,循证医学I级证据),证实了胶质瘤手术使用术中磁共振辅助切除,能够显著提高切除程度,并使疗效得到改善。而不使用术中磁共振的对照组的肿瘤残留率在30%左右。这也和国际文献的统计数据吻合,即胶质瘤手术通常残留率在20-40%之间。但是否要全部手术都推行术中磁共振,可能还需要更多循证医学的证据。
神外前沿:术中磁共振除了造价高昂以外,很多人担心会延长手术时间,请问如何提高使用效率?
陈晓雷: 我们对比过,手术时间其实没有显著性差异。磁共振扫描平均延长了20-30分钟手术时间,虽然表面上扫描花了时间,但扫描之后可以实时显示出来重要功能结构和肿瘤残留位置,所以就缩短了手术中去猜测和寻找这些机构的时间。再配合以导航甚至显微镜下的导航,能够直接把重要功能结构显示在手术视野里了,能进一步缩短术中定位和寻找的时间。
解放军总医院孙国臣:脑功能结构的可视化 导航如何结合电生理
神外前沿:如何做到脑功能结构的可视化?
孙国臣: 精准神经外科技术平台依托的是术中影像、功能神经导航和术中电生理监测等等,其中核心部分是脑功能定位, 要定位功能区皮层及皮层下功能结构、监测功能结构的完整性。我们团队的特色就是脑功能结构的可视化。术前采集磁共振数据,通过手术计划工作站把功能区皮层和皮层下结构进行三维可视化重建,并且通过不同颜色标识;术中再把这些可视化的功能结构整合到显微镜中去,这样术者在显微镜的术野里不仅仅看到的是肿瘤和血管、脑组织等,还能看到更多的增强现实的元素。
神外前沿:手术流程?电生理监测?
孙国臣: 精准神经外科手术平台工作流程是先做磁共振解剖像和功能像扫描,根据需要有时也会整合其他类别影像, 如,PET-CT、脑磁图等。术者根据需要,个体化选取最优化多模态影像组合模式,进行三维重建可视化,手术过程中把三维可视化的功能结构整合到显微镜中去指导手术;术中行磁共振扫描进行客观质控。我们电生理监测也有特色,是在功能神经导航引导下的电生理监测。导航直接引导到重点区域,然后进行电刺激,定位运动传导通路,和语言功能网络等结构。
神外前沿:影像学上比较粗的定位,再用电生理做比较精确的定位?
孙国臣: 也不是最终都要靠电生理来确认,根据我们多年的经验,发现靠功能磁共振定位的功能结构和术中电生理定位的功能结构,其敏感性和特异性都是高度吻合的。所以我们团队更多是利用功能导航来定位。但影像学确实是间接证据;电生理是直接证据,是金标准。
对于功能结构定位,这两个技术手段是互相结合、优势互补的。两种手段在功能区定位中均常归使用。我们通常优先用影像导航,这种快捷无创的技术来定位功能区。我们有时把电生理探针注册到导航上,探针既能电刺激又能当导航用。比如在岛叶胶质瘤中Berger-Sanai分区的II区,在侧裂末端,紧邻锥体束,也没有壳核的阻隔,也是岛叶胶质瘤手术中最具挑战性的部分。
解放军总医院张家墅:超声融合到导航系统的技术进展
目前,已经有导航产品能够把超声探头整合到导航系统之内,而且是神经外科专用超声探头。
之前,超声在神外使用受限,主要是因为超声无法穿透颅骨,其实神外专用的超声探头并非刚刚出现,但一直应用不是很广泛。目前术中超声主要应用在手术打开颅骨之后,超声能够穿透正常的硬膜和脑组织,然后比较清晰可靠地呈现出局部的脑解剖结构。
其实,很多神外医生对超声应用不是很了解,很多单位是超声医生在手术室内辅助神外医生。而最新的导航技术中,已经能够把超声图像与磁共振、CT影像进行匹配和融合,这样神外医生就可以更直观的判读超声图像,这是一个很大的技术进步。
据我了解,这是将超声影像转化为DICOM格式,再去和CT、磁共振的DICOM数据匹配与融合,以达到同步显示的效果,这样神外医生就不存在对超声难以判断的问题了。
神外医生其实对超声的要求也比较简单,一个是定位,二是术中实时反馈,类似便携与简单的术中磁共振。
精准神经外科的理念,不会受限于硬件条件。术中超声也是成像手段,是适合基层单位开展的一种低成本、简易、便携式术中影像手段。我们团队在陈晓雷主任带领下还开展了低成本简易增强现实技术,只需要一个笔记本电脑、投影设备和智能手机就可以实现了。
案例示范
参与本次录制专家简介
许百男,医学博士,现任解放军总医院第一医学中心神经外科医学部学术主任、全军神经外科研究所所长,主任医师、教授、博士生导师。主要从事颅内肿瘤、脑血管病、颅脑损伤的临床诊治和基础研究。在复杂颅内动脉瘤的手术治疗、颅底和脑深部病变及脑干肿瘤、颅脑损伤等方面取得了显著成绩。2009年在中国率先引进首套高场强术中磁共振和功能神经导航技术平台,首次提出“精准神经外科”的理论,实现了“病变切除最大化,功能损伤最小化,手术结果最佳化”,推动了我国神经外科的发展,使我国术中影像和功能神经导航技术跨入世界先进水平。主编、参编书多部。在国内外发表论文百余篇。曾获国家及军队各项科技进步和医疗成果奖16项。承担多项国家和省部级重点课题。曾获总后科技银星称号及第二届王忠诚神经外科年度医师奖,享受国务院颁发的政府特殊津贴。
陈晓雷,中国人民解放军总医院神经外科主任医师,教授,从事神经外科临床工作23年,有丰富的临床经验。擅长神经内窥镜手术和术中磁共振和功能神经导航下的脑重要功能区手术。2009年在国内率先开展高场强术中磁共振和功能神经导航的临床工作,2008年在国内最早开发了高血压脑出血神经内镜治疗的完整临床工作流程,并研发了相应的器械。在国内外杂志发表论文多篇,其中11篇以第一作者或通讯作者身份被SCI著名国际期刊收录。作为项目负责人获国家自然基金课题3项,负责国家重点研发项目课题1项,省部级课题1项。曾任中华医学会神经外科学分会工作秘书,青年委员会委员,现任北京医学会神经外科学分会第六届青年委员会副主任委员,中国医师协会神经外科专业委员会专业英语教育委员会副主任委员等。
孙国臣,副主任医师、副教授,神经外科学博士。致力于脑肿瘤的手术治疗,尤其是脑胶质瘤的精准手术。脑外伤、脑出血的手术及术后综合处理。个体化方案治疗颅内囊性病变、脑积水。对颅内病变的影像诊断及鉴别诊断具有较丰富的经验。在精准神经外科手术辅助手段领域中,发表学术论文58篇,其中第一作者发表SCI论著8篇。参编精准神经外科著作一部。在颅内胶质瘤外科治疗方面,以第一申请人获7项课题资助。获军队医疗成果二等奖1项,解放军总医院科技成果一等奖1项,中华医学科技三等奖1项。现为中国医师协会脑胶质瘤专业委员会委员,中国医疗保健国际交流促进会颅脑损伤学分会委员,中国研究型医院学会神经外科分会青年委员,北京抗癌协会神经肿瘤专业委员会委员,北京医学会神经外科分会青年委员。享受军队优秀专业技术人才岗位津贴。
张家墅,解放军总医院神经外科医学部副主任医师、神经外科学博士。先后就读于第一、第四军医大学及解放军医学院获硕士、博士学位。擅长脑肿瘤、脑出血、脑积水和小儿神经外科疾病的显微和内镜治疗,以及术中影像、多模态导航及电生理监测辅助的脑功能区肿瘤的外科治疗。现任中国医师协会神经外科医师分会青年委员会委员,中国医师协会神经外科医师分会医学英语教育与培训委员会委员,中国医疗保健国际交流促进会神经外科学分会青年委员,中国抗癌协会神经肿瘤专业委员会脑膜瘤学组委员,北京市医学会神经外科学分会颅脑创伤学组委员。担任《南方医科大学学报》、《解放军医学院学报》审稿专家,承担国家和军队课题5项,以第一作者发表论文24篇,参编专著3部,享受军队优秀技术人才三类岗位津贴。
徐兴华,临床医学博士,解放军总医院神经外科医学部主治医师,主要从事自发性脑出血的临床和影像研究以及多模态神经影像导航和术中影像技术研究,主持国家自然科学基金青年项目1项,参与十三五国家重点研发计划等省部级课题4项,以第一作者发表SCI论文10篇。
王群,临床医学博士,现解放军总医院第一医学中心神经外科医学部主治医师,国家公派哈佛医学院联合培养博士,主要从事术中磁共振、多模态影像导航以及脑肿瘤神经影像的研究与临床应用。参与国防科技创新以及省部级课题2项。以第一作者发表SCI 论文8篇。
攸娜,在读硕士,解放军总医院神经外科医学部住院医师,2018年毕业于空军军医大学临床医学专业,随后考入解放军医学院,导师为许百男教授。主要从事神经认知功能评估、术中磁共振以及多模态神经导航的研究与应用。
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