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功能神外 天坛医院杨岸超:神经外科手术机器人导航辅助致痫病灶

发布日期:2019-09-18 03:07   来源:未知   阅读:

  原标题:功能神外 天坛医院杨岸超:神经外科手术机器人导航辅助致痫病灶切除(上)

  神外前沿讯,由北京天坛医院功能神经外科主办的第二届癫痫外科学习班于2019年5月29-31日在北京富力万达嘉华酒店举行。(详见 简讯 首日聚焦癫痫发作症状 第二届北京天坛医院癫痫外科学习班在京举行)

  北京天坛医院功能神经外科杨岸超副教授主讲《神经外科手术机器人导航辅助致痫病灶切除》。

  现在机器人在功能神经外科领域应用的越来越多,机器人辅助定位手段在一定程度上能够提高对深部微小病变切除的准确率。 目前北京天坛医院功能神经外科团队共完成机器人辅助定位切除功能区或脑内深部致痫病灶手术17例,手术病变全切或近全切15例,2例深部FCD大部分切除,术后随访3-14个月,所有患者术后发作均好转。

  该报告内容由天坛医院功能神经外科杨岸超、王秀、张华、张建国团队共同完成。报告最后指出,术前内外科病例讨论确定癫痫病灶,周密的手术预计划以及术中准确的病灶定位,是全切致痫灶、提高癫痫治愈率并保留正常术后功能的保证。

  大家知道,手术机器人代表了将来微创外科的一个发展方向。据Grand View Research的统计,手术机器人现在在医学机器人领域的市场份额已经超过60%,并且全世界已经有33个国家,800多家医院成功开展了超过60多万台的机器人手术。BCG波士顿咨询预测分析说,全球医疗机器人行业未来5年的年复合增长率能稳定在15.4%,并且到2020年,全球医疗机器人规模有望达到179亿美元。

  提起手术机器人,大家首先会想到的是达芬奇手术机器人,它是能在小玻璃瓶里把葡萄皮完整拨下来,动作非常精细的机器人,是普外科常用的手术机器人;骨科手术机器人比较常见的品牌是中国天智航骨科手术机器人、以色列脊柱机器人、美国Mako关节机器人;牙科、眼科、整形外科、移植外科辅助机器人也有自己的手术机器人,而神经外科手术机器人常见的国产比较好的品牌是,经过临床认证的睿米(Remebot)、华科、华志,进口品牌是法国的ROSA手术机器人。

  国产睿米手术机器人在2018年初正式通过CFDA三类医疗器械审查、正式上市,它主要包括三大平台:计算机手术规划平台(脑)、视觉追踪导航平台(眼)和机器臂手术操作平台(手)(图1)。计算机手术规划平台利用CT或MRI医学图像重建颅内组织与病灶的三维图像,便于医师确定穿刺路径,进行术前规划和手术模拟(图2)。视觉追踪导航平台利用机器人的摄像头完成空间映射(图3),实现医学图像与机器人手术空间的坐标统一。机器人手术操作平台通过控制机器臂完成手术定位和操作。Remebot手术误差1mm。

  ROSA(法国)机器人2年前在天坛医院开始应用。在国内多用于癫痫治疗和脑深部刺激电极植入,但因价格昂贵,应用较为局限。

  1.术前定位准备:术前进行头部MRI扫描,手术当天将3枚定位标记点贴于患者头部,然后行头部CT扫描,注意将病灶及定位标记点显现于影像中,再将MRI及CT影像传输到机器人计算机系统中融合。

  2.手术规划设计:利用计算机手术规划软件,医生勾勒病灶,确定手术靶点,设计入颅方向及穿刺路径。

  3.机器人定位准备:手术视患者能否配合选用局部麻醉或全身麻醉。塑形枕或三点头钉固定患者头部后,机器人追踪患者头部的定位标记点,实现影像与患者头部空间坐标统一;医生明确手术路径及靶点位置后,机械臂在定位摄像下自动移动到穿刺位置,手术医生再次确认机械臂位置与设计方案是否一致。

  4.手术实施:常规消毒铺单,切开头皮、铣开骨瓣,穿刺进针,根据病情需要应用Remebot进行相应手术操作。

  目前应用神经外科手术机器人,我们做了一些临床工作:首先是颅内立体定向电极植入(SEEG)。目前看,在颅内植入1-2根电极时,有框架的立体定向手术和机器人相比没有明显的优劣,但是当植入多根电极时,手术机器人不需要通过拆卸框架即可以调整坐标值,它可以连续进行多根电极植入,这样机器人手术就会体现出巨大的时间优势。

  另外,通过机器人我们还可以做颅内病变的活检,脑深部电刺激(DBS)手术,颅内病变的血肿抽吸等。

  数据表明,我国大概有900万癫痫患者,大约有100-200万的患者为药物难治性癫痫,需要进行手术治疗;

  大概20-30万的癫痫在常规核磁共振检查上无特殊异常,称之为“MRI阴性的癫痫灶”,此类癫痫治愈率很低,只有50-62%,治疗效果远差于有结构异常的癫痫病例,给家庭、社会造成了极大的经济负担;

  近几年发展、成熟的核磁影像学后处理技术(如PET-MRI融合、VBM、3D皮层分割技术)往往能让“隐形”的癫痫灶清楚地显示出来。

  左、中图为核磁共振平扫图像,右图为处理后的VBM图像。白色箭头所指为癫痫灶影像。

  有了影像后处理技术,可以在图像上显示癫痫病灶,能够指导医生开颅范围涵盖癫痫灶。但术中定位、分辨癫痫灶仍然存在困难,这类FCD病灶可能质地较正常脑组织稍韧,但颜色与正常脑组织没有明显的区别,而PET-MRI融合图像是断层扫描,与实际大脑立体结构还是有差距,所以医生必须要综合对比影像学信息和实际大脑解剖特征去判断癫痫灶的位置,并在术中进行皮层脑电检查帮助判断致痫灶的大致范围再进行手术切除,由于医生主观因素占有很大比例,所以有时候会导致致痫灶残留、癫痫无法治愈或者正常的脑组织被过多地切除的情况。所以MRI阴性的癫痫手术效果远差于MRI上明显结构异常的癫痫手术。

  我们现在定位癫痫病灶有一些很好的办法,比如3D皮层分割的核磁影像学后处理技术。左图是术前做的一个3D皮层分割图像,这是右额发育异常FCD的病例。术前我们可以在图像上的脑回的走向、趋势判断病变大概位置,并且通过两根中央静脉和病变的位置关系,帮助判断这个病灶的位置。可是有时当我们把硬膜打开之后,会遇到蛛网膜增厚,脑沟回显示不清的情况(右图为术中蛛网膜增厚,脑沟回显示不清),使得我们很难判断哪是病变。这种就需要其他导航的办法帮助我们指引病变的位置。

  我们用皮层分割的办法能够帮助确定位于皮层的病变、制定手术路径,但不能告诉医生病变的深度,这是皮层分割美中不足或力所不及的情况;那么对于完全位于脑深部的病变我们又能怎么办呢?这时我们就可以借助机器人导航的办法对病变的深度或位于脑深部的病变进行直接定位。

  胡某某,女性,病史30年,她有2种发作形式:第1种发作形式:30年前患者无明显诱因突发愣神,双眼发直,咬牙,双手握紧,约1-2秒钟缓解,患者家属未在意,未予诊治。1个月发作1次。第2种发作形式:患者10年前发作前2-3秒出现心里难受、恐惧,随后出现愣神、双眼发直,双手摸索,收拾东西,来回走,自言自语,但对呼叫无应答,持续约2-3分钟后缓解,无肢体抽搐及强直。有时每天发作3-4次,有时可一周不发作。

  目前用药:奥卡西平0.6 (早饭后及睡前);左乙拉西坦0.75(早饭后及睡前)

  我们在flair-MRI图像上可以看到,它的右侧颞叶内侧、岛叶后部有一块似乎有问题的结构影像。

  我们经过影像学后处理的PET核磁融合发现,开始看到的异常脑区代谢明显低于对侧,我们从病史、脑电和这些影像学后处理图像得出结论,发现这应该是我们需要切掉的致痫病灶。

  以下是术前我们做的3D层皮分割图像,能够帮助我们判断手术时从哪个脑沟进入距离病灶最近。

  对于这类位于脑深部的病变,可以用机器人导航帮助我们进行定位。这是术中照片,机器人空间注册后可以看到它的提示,注册误差小于一毫米。我们在手术计划系统界面上找到这个病变,然后我们设定了6个靶点,分别是病变的前界、后界、下界、上界、最深部以及岛叶。

  这是我们根据临床需要研发的能够安装在机械臂末端的激光定位设备,它可以通过激光投射的办法实现无接触的导航定位。首先我们在头皮上投射之前我们所设定的靶点1、靶点2、靶点3、靶点4,把病变在头皮进行体表投影,然后根据体表投影设计马蹄型切口。

  这是术中情况,打开硬膜,暴露脑皮层后,早期还没有研发激光导航,所以采用热凝针接触的办法,进行病变4个靶点的定位,每一个靶点在大脑皮层表面放置一小块明胶海绵。

  然后我们再用热凝针进行深部靶点5局部穿刺。热凝针穿刺的最低点就是我们首先定位的靶点5——病变的最深点。为什么要进行热凝针穿刺呢?因为下一步需要用活检针进行病变穿刺,为避免穿刺出血,先用热凝针穿刺路径,进行热凝,防止出血。

  此图显示定位的1、2、3、4病变四个靶点的脑表投影,第五点是穿刺点,通过活检针穿刺到第五靶点。从活检针尾部注射少量亚甲蓝,对靶点5进行染色。亚甲蓝是神经外科血管吻合时经常用来蓝染血管断端的染色剂,多年的实践证明亚甲蓝对人体危害很小。

  左图显示定位靶点1、2、3、4的海绵以及蓝染后的大脑皮层;中图显示术中显微镜下深部病变组织蓝染,只有切除蓝染的组织,才证明完全切除病变最深部的部分;右图为术后外观照片。

  上图为患者术前PET-MRI融合图像,显示病变的位置,下图是术后当天复查头部CT,两图空间配准后,可以看到切除范围与定位的病变是相互对应的,病变切除非常准确。

  杨岸超副教授,北京天坛医院功能神经外科副主任医师、医学博士、中华医学会会员、《中华神经外科(英文版)》审稿人。

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