第二节 神经外科微创手术技术平台
20世纪60年代起，随着科学技术和制作工艺的进步，高质量的可调倍、带光源的手术显微镜相继问世。在Yasargil等为代表的神经外科医师的努力推动下，显微手术技术逐渐广泛应用于神经外科各个领域，使神经外科进入了显微手术时代。20世纪80年代以来，显微手术已成为神经外科的标准术式，在世界各地逐渐普及，神经系统疾患的手术疗效得到很大提高，手术死亡率和致残率大幅下降。
随着电子计算机技术、神经影像技术、分子生物技术和新兴材料技术的快速发展，20世纪末神经外科又跃上一个新台阶，出现了微创神经外科。在现代医学模式向“生物-社会-心理”新型模式转变的时代背景下，“微创”体现的“以人为本”的人文关怀，愈加受到外科医生和患者的青睐，也激励着越来越多的神经外科医师将微创理念应用于神经外科手术。近年来，在神经导航、神经内镜、血管内介入、立体定向放射和复合手术技术及设备迅速发展的推动下，各种微创技术互相融合与交叉，发挥出微创技术平台下神经外科手术的巨大优势，神经外科锁孔显微手术也由此应运而生。微创神经外科成为继显微神经外科之后现代神经外科的又一个里程碑，神经外科已进入了微创手术的新纪元。
一、锁孔神经外科显微手术
锁孔入路最早的含义是采用小切口和小骨孔，在显微镜下进行神经外科各种疾病的手术。实际上，锁孔入路不只是手术切口大小的问题，更是一种外科手术理念，微创、精准、个体化是锁孔手术的精髓。对于每个病人来说，其颅内病灶的部位、大小、形状、生长方式、周围毗邻关系等都不是一成不变的，锁孔入路的切口设计、入路走向均应根据每个病人的不同特点合理选择。这有赖于周密的术前设计和精确定位，现代影像技术为此提供了有利条件，配合使用神经导航或立体定向系统，可使术者从对病灶的经验判断发展成对病灶的数字化分析，达到术前准确定位，手术有效进行。在功能神经影像学技术不断发展的背景下，结合磁共振弥散加权成像（DWI）、神经纤维重建成像（DTI）、功能磁共振（fMRI）等影像技术可以对每一病例的具体特点进行个体化的锁孔手术入路设计和优化，将手术设计的解剖定位上升到功能定位的高度。
神经内镜使术中显微镜难以观察到的组织背侧结构一目了然，减少了显微手术时侧方显露角度的要求，有助于减少表面结构暴露范围；血管内介入技术可使富血管肿瘤减少血供，肿瘤分块切除成为可能，无需显露肿瘤周边全貌；立体定向放疗使以往病灶全切的手术标准转变为在保留功能的前提下尽可能切除，残留少许病灶可在术后进一步精准放疗处理；复合手术技术的诞生更是微创技术平台的生动范例。微创技术平台的建立为锁孔显微手术提供了极好的基础条件。
二、神经内镜技术
神经内镜技术经过近十余年的飞速发展，已经成为现代神经外科的一个重要组成部分，日趋显示出传统神经外科手术难以比拟的优势。神经内镜手术方式分为三种类型：
1.单纯神经内镜手术
手术操作全部在神经内镜及相应内镜手术器械下进行，如脑积水第三脑室造瘘术、肿瘤活检手术等。
2.内镜辅助显微神经外科手术
神经内镜和显微镜协同使用，以更好地完成手术，如复杂颅内出血、肿瘤、血管病手术等。
3.内镜控制下显微外科手术
通过内镜监视器使用常规显微手术器械进行手术，如经鼻蝶入路行垂体瘤切除、斜坡区肿瘤切除等。
理论上，神经内镜可用于颅脑或脊髓自然解剖腔隙处和囊性病变的手术，包括脑室系统、脑池、蛛网膜下腔和颅底间隙。在脑室系统中的应用相对较为成熟，包括第三脑室底造瘘、脉络丛电灼术、脑室内肿瘤切除或活检、脑室内置管术、分流管脑室端再通术、脑室内蛛网膜囊肿切除术等。蛛网膜下腔和颅底间隙同属于脑外腔隙，神经内镜可用于蛛网膜囊肿切除术、微血管减压术、经鼻蝶鞍区及斜坡肿瘤切除、经鼻脑脊液漏修补术、视神经管减压等，也有人尝试经鼻蝶行脑动脉瘤夹闭。神经内镜也可用于部分脑实质内出血和囊性肿瘤手术。在椎管内病变的处理中，神经内镜可应用于脊髓空洞、脊髓肿瘤、椎间盘突出症等手术，并取得一定的效果。
神经内镜具有可视化操作、术野清晰、创伤小等独特优势，成为微创神经外科领域最具有发展潜力的技术之一。配合其他技术如内镜下的超声定位、超声吸引、激光烧灼、水刀切割等技术，神经内镜可发挥更大的作用和更好的手术效果。神经内镜辅助下锁孔手术、立体定向神经内镜技术、神经导航内镜手术，以及智能机器人远程内镜手术等，已成为神经内镜发展的必然趋势。
三、（血管内）介入神经外科
神经介入是在X线引导下，经血管管腔借助导引器械（导管或导丝）对颅脑和脊髓疾病进行诊断和治疗的一种微创技术，应用于脑和脊髓血管病或肿瘤的术前诊断和栓塞治疗、缺血性脑血管疾病的血管成形术和超选择溶栓治疗等。
1.颅内动脉瘤
在CT血管造影和MR血管造影等影像技术不断发展的今天，数字减影血管造影（DSA）仍然是颅内动脉瘤确诊的金标准，可明确动脉瘤的大小、部位、形态，对瘤颈、瘤体和载流动脉的血流动力学情况提供量化信息。动脉瘤的栓塞治疗具有微创、安全、恢复快等优点，目前已能达到甚至优于传统动脉瘤手术夹闭治疗的疗效。
2.颅脑和脊髓动静脉畸形（AVM）
和确诊动脉瘤一样，DSA是AVM诊断的金标准，不仅可以显示AVM的大小、部位、形态等血管团构筑情况，还能提供供血动脉和引流静脉的流速、流量等血流动力学信息，有利于AVM的术前评估和治疗策略的选择。栓塞治疗是AVM的有效治疗方法之一，对于小型AVM，完全栓塞可以达到治愈；对于大型、复杂的动静脉畸形，可以通过部分栓塞或分次栓塞，使畸形血管团体积缩小，改变其血管构筑和血流动力学参数，减轻AVM所诱发的顽固性癫痫、头痛等症状，或者作为外科手术、立体定向放射的辅助治疗方法，为完全治愈提供机会。AVM的介入治疗与栓塞材料的发展密切相关，新的可脱性微导管和球囊导管的出现可提高AVM的栓塞率，使部分AVM患者经血管内治疗得到治愈。
3.硬脑膜动静脉瘘（DAVF）
是一种位于硬脑膜的复杂获得性动静脉短路畸形，DSA可以明确DAVF的供血动脉、引流静脉和瘘口位置，提供相应的血流动力学信息，并对其进行分型。介入治疗已成为颅内和脊髓DAVF治疗的有效方法之一，但由于DAVF容易复发或出现新生瘘口，往往需要进行多次栓塞治疗。介入栓塞也可以作为开颅手术的辅助治疗方法，应用于对复杂DAVF的分期治疗。
4.颈内动脉海绵窦瘘（CCF）
可分为外伤性和自发性两大类，前者多因颅底骨折、颈内动脉海绵窦段或其分支破裂所致，而后者与硬脑膜动静脉瘘相似。DSA有助于明确CCF的部位、大小、瘘口位置以及引流静脉的特征，明确诊断的同时，就可以对瘘口进行闭塞。大部分病例可通过经动脉途径Onyx胶或微弹簧圈完全闭塞瘘口；当经动脉栓塞失败或颈内动脉本身闭塞时，可经静脉通路进行CCF瘘口的栓塞。
5.颅脑和脊髓肿瘤
DSA也可用于某些富血管肿瘤或与静脉窦关系密切的肿瘤术前评估，如矢状窦脑膜瘤、窦汇脑膜瘤、海绵窦区肿瘤等压迫静脉窦结构的肿瘤，了解肿瘤的血供特点和静脉窦通畅情况，有助于外科手术策略的制定和疗效的提高。对于部分体积较大、血供丰富的肿瘤，通过介入选择性闭塞肿瘤的供血动脉，可减少肿瘤的血供和术中出血，有助于肿瘤的暴露和全切除，减少术后并发症和肿瘤复发率。对恶性肿瘤还可进行超选择、小剂量连续动脉内化疗，以达到增强化疗疗效和减少并发症的作用。
6.脑缺血性疾病
血管内支架成形术可作为部分脑动脉严重狭窄或痉挛病例的一种治疗方法。对于急性缺血性脑卒中，动脉内机械取栓，弥补了静脉溶栓的不足，扩大了治疗的时间窗，提高了疗效。
四、立体定向神经外科
立体定向神经外科利用影像定位和定向仪，将操作器械如脑针、微电极、切割刀等置入到脑深部特定部位，进行脑组织活检、电极植入、脑毁损、病灶去除等操作，具有微创、精确、简易等特点。无框架立体定向导引技术，即神经导航技术，进一步推动了立体定向神经外科的发展。
1.脑组织毁损
可用于治疗帕金森病、癫痫、精神病、三叉神经痛、面肌痉挛和各种顽固性疼痛等，通过损毁相应功能区的深部神经核团或结构缓解或治愈患者的临床症状，改善患者生活质量。用于组织毁损的方法多种多样，应用较多的是射频毁损方法。
2.微电极植入和脑深部电刺激
将微电极植入脑内特定部位（靶点），进行连续电生理监测，记录不同神经核团的神经元放电情况，以协助确认需要损毁或干预的功能靶点。在电极植入的基础上对特定的靶点进行电刺激，可对某些疾病如运动障碍性疾病、癫痫、精神疾病等进行治疗，即脑深部电刺激技术。
3.组织活检和病灶去除
对不典型或疑难病例进行脑深部、功能区附近病变组织的取材和活检，以协助作出定性诊断。内镜辅助下立体定向手术可以克服常规立体定向穿刺的盲目性，直视下进行手术操作，针对性地避开富血管区，选择形态异常的组织进行多点取材，提高活检的阳性率和安全性。同时，在内镜下还可以进行吸引、切开、止血等操作，对部分体积较小的颅脑病变或囊肿可以直接进行手术切除。立体定向技术还可用于脑内血肿的微创治疗、颅内异物的取出、脑内寄生虫病和脑脓肿手术等，具有定位精确、创伤小、并发症少、术后恢复快等优势。
近年来，机器人辅助神经外科手术的概念正逐渐兴起，具有以下优势：①机器人关节臂可实现病灶的准确定位，并保持稳定的手术姿态，有利于施行精确的手术。②先进的机器人控制技术和友好的人机界面，可消除人手的颤抖，使手术的精度和灵巧性大为提高，有助于手术向更加微创的方向发展。③机器人可以连续工作，不会疲劳，稳定性、可靠性更高。④可进行远程会诊手术。⑤操作环境舒适，可使术者的疲劳程度降到最低，手术安全性更有保障。最初的神经外科手术机器人系统是在立体定向的基础上发展起来的，手术医师将术前影像资料输入计算机工作站，在计算机辅助下进行手术规划，由半自动机械臂在计算机图像引导下智能化地进行组织活检、异物取出、囊肿抽吸、病灶切除等操作。由于现代多媒体和通信网络技术的迅速发展，使得远程遥控手术逐步成为现实，外科医师可在异地通过网络远程遥控手术现场的机器人进行各种神经外科手术操作。
五、立体定向放射神经外科
通过一次性、高剂量放射线精确聚焦照射靶区组织，达到损毁或去除病灶的目的。根据所采用的放射源不同，可将立体定向放射外科分为三大类，即伽玛刀（采用γ射线照射源）、X刀（采用各类加速器产生的X射线）和粒子束刀（采用同步或回旋加速器所产生的重粒子射线束）。以伽玛刀应用最广泛且成熟，如深部及小的动静脉畸形、小的或手术残留或复发的颅底良性肿瘤，脑转移瘤或复发的脑恶性胶质瘤，功能性疾病（如顽固性癫痫、三叉神经痛、帕金森病、癫痫等）的治疗。
六、神经导航
神经导航又称无框架立体定向外科，在对神经影像资料进行分析、综合后，可在工作站上获得病变、血管、脑组织等结构的三维图像，在术前规划时可选择最便捷、安全的手术入路，术中实时准确显示手术部位与病灶的三维空间，及时调整手术方向，直接准确地切除病灶，减少或避免对正常组织的损伤，达到微创目的。临床上可用于颅底、颅内深部及脑功能区病变及其周围重要结构的精准定位手术，还可用于引导活检、深部电极植入、三叉神经痛射频治疗和癫痫手术等。
近年来，神经导航与术中超声、术中CT/MRI、神经内镜以及电生理监护技术的联合应用越来越多，解决了术中脑移位导致的定位误差，使其定位更准确，将在临床得到更为广泛的应用。
七、影像技术和复合手术平台
影像技术的发展是推动现代神经外科进步的重要基石，也是实现精准、微创神经外科手术的重要保障。相关的重要设备主要包括CT、MR、DSA、SPECT、PET-CT（MR）和超声等。这些影像设备和技术形成的影像平台，对术前定位和定性诊断、初步预后判断、手术计划制定、术中定位和指导病灶切除、术后监测随访等都发挥着重要作用。移动CT的应用对保障手术安全性和提高急危重症患者救治及时性、安全性和有效性有重要意义。功能性MRI技术的应用，特别是和导航、电生理技术的融合，使功能区病变实现最大范围安全切除成为可能。脑肿瘤影像基因组学研究将影像特征与分子功能相关联，形成影像基因组图谱，将为肿瘤预后相关影像特征提供更多的信息。
术中MRI在神经外科手术中的应用可评估肿瘤切除程度及术中脑出血、脑缺血等，以决定手术进程；为导航系统提供实时数据，随时校正脑移位和脑变形；提供定位信息便于立体定向活检、置管等。术中MR对提高肿瘤切除率意义重大，特别在胶质瘤手术中的应用价值得到了肯定。
虚拟现实技术（virtual reality，VR）是20世纪60年代中期开始发展起来的一种计算机辅助模拟技术，利用计算机对术前、术中的影像学资料进行整合及三维重建，建立一个虚拟的病灶图像。操作者通过头戴式显示设备和具有触觉反馈功能的操纵杆，在虚拟环境下进行各种手术模拟操作。虚拟现实技术能提供颅内病灶及其周围解剖结构的综合信息，有利于更准确的术前评估、手术计划制定、微创入路设计和模拟等，还可以进行手术演示、对年轻医师的培训及教学等。
融入DSA建成复合手术室，近年来备受关注。对提高复杂脑血管病的治疗效果，缩短治疗周期等具有重大意义。较CT、MR更有优势的是DSA在进行诊断的同时可以进行微创的介入治疗，是微创神经外科重要的新兴技术平台。
八、分子神经外科
现代分子生物学技术使人们对中枢神经系统疾病在细胞和分子水平上的发病机制有了更深入的研究和理解，在基因技术操作层面上也更加进步和成熟，出现了将分子工程、基因治疗和细胞移植等分子生物学技术方法与神经外科技术相结合，以治疗中枢神经系统疾病的新方法、新理念，并逐渐发展成现代微创神经外科领域的一个重要前沿分支学科，即分子神经外科。它突破了以往治疗中枢神经系统疾病时以“侵入性”和“切除性”为主的传统神经外科范畴，而代之以通过在脑或脊髓导入治疗性基因或干细胞等方法而达到改善神经功能的目的，是一种“修复性”的治疗手段。目前，分子神经外科的研究内容主要包括基因治疗和干细胞移植两大方面。
分子神经外科的出现和发展使神经外科疾病的治疗进入到微观水平，为中枢神经系统肿瘤、损伤、退行性病变等难治性疾病的治疗提供了一个崭新的方向。随着神经分子生物学、遗传学、现代材料科学、纳米技术，以及医学伦理学的不断进步和发展，基因治疗和神经干细胞移植等的安全性、操作性、治疗效果将进一步得到提高，分子神经外科作为神经科领域重要分支的地位将进一步得到肯定，具有良好的应用前景。
(康德智 吴赞艺)