立體定向技術(shù)在頭部伽瑪?shù)吨械膽?yīng)用

方應(yīng)洪 韓金安

（解放軍第四七七醫(yī)院神經(jīng)外科頭部伽瑪?shù)吨行?，湖?襄陽(yáng) 441003）

現(xiàn)代頭部伽瑪?shù)叮℅amma-knife）治療技術(shù)是神經(jīng)外科立體定向技術(shù)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)和放射治療學(xué)的有機(jī)結(jié)合。立體定向技術(shù)的發(fā)展有效地促進(jìn)了伽瑪?shù)吨委熂夹g(shù)的進(jìn)步。作為神經(jīng)外科的一個(gè)分支，立體定向神經(jīng)外科系利用影像學(xué)定位和定向儀引導(dǎo)，將微電極、穿刺針等顯微器械置入腦內(nèi)特定靶點(diǎn)；通過(guò)記錄電生理、留取組織標(biāo)本、產(chǎn)生毀損灶、去除病灶等方法，診斷和治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各種病癥。立體定向神經(jīng)外科主要特點(diǎn)是定位精確和創(chuàng)傷性小，現(xiàn)今在治療神經(jīng)外科疾病方面正發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。近年來(lái)，立體定向放射外科（stereotactic radiosurgery）[1]也歸于此范疇，即利用影像學(xué)定位和定向儀引導(dǎo)，將各種放射線(xiàn)精確地引導(dǎo)致腦內(nèi)特定靶點(diǎn)，通過(guò)精確地控制放射劑量和放射范圍以達(dá)到治療的目的。頭部伽瑪?shù)吨委熂夹g(shù)就是一典型代表。

1 立體定向神經(jīng)外科的發(fā)展

立體定向神經(jīng)外科是在神經(jīng)外科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，經(jīng)歷了較漫長(zhǎng)的時(shí)期。20世紀(jì)的前70年，可視為立體定向手術(shù)發(fā)展的早期階段。這一階段的特點(diǎn)是依靠顱骨上或腦內(nèi)的一些特定標(biāo)記，通過(guò)X線(xiàn)拍片進(jìn)行靶點(diǎn)的間接定位。這一過(guò)程常常需要經(jīng)過(guò)周密復(fù)雜的計(jì)算方能完成。其代表是美國(guó)學(xué)者Spiegel和Wycis于1947年應(yīng)用自制的立體定向儀，把前連合（AC）和后連合（PC）作為腦內(nèi)的參照點(diǎn)，完成了首例病人的立體定向手術(shù)；其主要標(biāo)志是利用X線(xiàn)進(jìn)行腦室造影定位，用參考靶點(diǎn)推算不可見(jiàn)靶點(diǎn)，治療范圍基本上為功能性神經(jīng)外科疾病[2]。

20世紀(jì)70年代以后，計(jì)算機(jī)、先進(jìn)影像學(xué)和定向儀的發(fā)展打破了立體定向神經(jīng)外科停滯不前的僵局，使其在國(guó)際范圍內(nèi)再次掀起高潮?，F(xiàn)代立體定向手術(shù)進(jìn)入一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以CT、MRI引導(dǎo)方法為代表的，能夠治療多種疾病的嶄新階段[3,4]。計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于立體定向神經(jīng)外科的發(fā)展具有決定性的影響；使立體定向手術(shù)范圍明顯擴(kuò)大，手術(shù)效果不斷提高。1972年CT問(wèn)世，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)奠定了基礎(chǔ)；80年代初，MRI體層成像逐步興起，增添了新的診斷和定位工具。CT、MRI掃描可以直接顯示顱內(nèi)病變及其靶點(diǎn)，避免了腦室造影間接定位不夠精確、術(shù)后并發(fā)癥較多的缺點(diǎn)，使得立體定向手術(shù)更加安全、可靠，開(kāi)創(chuàng)了立體定向神經(jīng)外科的新紀(jì)元。

如今利用新的立體定位技術(shù)和各種高分辨率的掃描技術(shù)（如CT、MRI、DSA、PET等），可以對(duì)腦內(nèi)任意靶點(diǎn)或靶體積進(jìn)行精確定位。不同影像學(xué)檢查產(chǎn)生的數(shù)字化信息，可以經(jīng)立體定向系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)，完全、迅速地加以整合處理，極大方便了術(shù)者進(jìn)行立體定向手術(shù)操作和伽瑪?shù)吨委煱悬c(diǎn)的確定。伴隨先進(jìn)影像學(xué)引導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代立體定向儀也在不斷更新。CT、MRI與立體定向儀融合技術(shù)的出現(xiàn)，使立體定向得到飛速發(fā)展[5]。如今先進(jìn)的立體定向儀頭部框架（或基環(huán)）常常能夠達(dá)到CT、MRI兼容，這樣進(jìn)行不同引導(dǎo)方式掃描時(shí)，只需更換定向儀的定位標(biāo)志即可，使用十分方便。

國(guó)內(nèi)立體向定向神經(jīng)外科的發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方面[6,7]：①功能神經(jīng)外科疾?。喝缟畈亢藞F(tuán)電刺激治療帕金森病手術(shù)；②CT、MRI引導(dǎo)下的立體定向神經(jīng)外科：包括診斷和治療手術(shù)；③立體定向放射外科：如r-刀、X-刀；④神經(jīng)外科導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)器人輔助立體定向神經(jīng)外科：主要用于腦深部腫瘤的間質(zhì)內(nèi)放射治療；⑤立體定向內(nèi)鏡：用于腦深部腫瘤及功能區(qū)的手術(shù)；⑥立體定向神經(jīng)細(xì)胞移植術(shù)：治療帕金森病和創(chuàng)傷性腦損傷。

2 立體定向技術(shù)在頭部伽瑪?shù)吨械膽?yīng)用

瑞典的Leksell教授是國(guó)際上最早認(rèn)識(shí)到立體定向技術(shù)既能用于診斷，又能用于治療腦內(nèi)病灶的學(xué)者之一。其最早提出立體定向放射外科的概念：利用立體定向技術(shù)對(duì)顱內(nèi)靶點(diǎn)精確定位，單次大劑量放射線(xiàn)集中照射于靶組織，使之產(chǎn)生局灶性壞死，從而達(dá)到類(lèi)似手術(shù)治療的效果。由于放射劑量集中分布在靶組織內(nèi)，在靶組織邊緣則劑量銳減，因此靶組織以外的腦組織只接受較小的照射劑量[8]。

1951年，Leksell和他的同事們(物理工程師和放射治療師)，將應(yīng)用直線(xiàn)加速器、立體定向儀、X線(xiàn)組成的放射治療系統(tǒng)第一次提出伽瑪?shù)叮℅amma-knife）的概念。1968年，世界第一臺(tái)伽瑪?shù)断到y(tǒng)在瑞典的Stockholm安裝。90年代，中國(guó)在國(guó)際上率先研制出旋轉(zhuǎn)式伽瑪?shù)?，主要由放射外科系統(tǒng)、立體定位系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和治療計(jì)劃系統(tǒng)等四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。目前全世界主要有二類(lèi)頭部伽瑪?shù)懂a(chǎn)品，一種是瑞典醫(yī)科達(dá)（Elekta）公司生產(chǎn)的靜態(tài)式伽瑪?shù)?，另一種是國(guó)內(nèi)幾家公司（奧沃公司、瑪西普、武漢康橋公司）設(shè)計(jì)生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)式伽瑪?shù)?。這兩種伽瑪?shù)毒色@得良好的治療效果，制造商的資料顯示其治療精度可達(dá)0.3mm，奧沃旋轉(zhuǎn)式伽瑪?shù)对O(shè)備性能與Leksell伽瑪?shù)兜谋容^已見(jiàn)報(bào)到[9]。

頭部伽瑪?shù)读Ⅲw定位基礎(chǔ)：利用Leksell立體定向儀的定位原理，空間任意一點(diǎn)的位置都可以由三維坐標(biāo)系統(tǒng)所確定。不同的三維坐標(biāo)數(shù)值代表著腦內(nèi)的不同靶點(diǎn)。確定直角坐標(biāo)系中的任意一個(gè)靶點(diǎn)，只要分別測(cè)量出靶點(diǎn)與三個(gè)坐標(biāo)平面的垂直距離，就可得出其三維坐標(biāo)數(shù)值。這是伽瑪?shù)吨委煷_定病灶靶點(diǎn)的基礎(chǔ)。立體定位技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)從X線(xiàn)拍片到CT、MRI掃描的過(guò)程；這個(gè)過(guò)程的顯著特點(diǎn)是使靶點(diǎn)的間接定位進(jìn)展到直接定位。現(xiàn)今發(fā)展的PET掃描，則又將解剖學(xué)定位發(fā)展至功能定位。CT、MRI掃描定位不僅能準(zhǔn)確定位靶點(diǎn)，而且可將靶點(diǎn)周?chē)哪X組織結(jié)構(gòu)清晰地顯示出來(lái)。手術(shù)者可以方便地在CT、MRI片子上直接測(cè)量靶點(diǎn)，伽瑪?shù)吨委熅_度進(jìn)一步提高。

旋轉(zhuǎn)式伽瑪?shù)痘緲?gòu)成：主要有Leksell立體定位框架，MRI/CT框架和適配器，定位支架，治療床，治療計(jì)劃系統(tǒng)，控制臺(tái)等組成。其基本操作程序?yàn)椋喊惭b立體定向頭架，病灶定位，治療規(guī)劃，實(shí)施照射，去除頭架，包扎創(chuàng)口等。其中治療規(guī)劃是整個(gè)治療過(guò)程的關(guān)鍵步驟：將病灶定位的影像學(xué)資料輸入計(jì)算機(jī)工作站，在每張圖像上勾畫(huà)出病灶邊界和顱內(nèi)某些重要結(jié)構(gòu)的輪廓，如眼球、視神經(jīng)、視交叉、腦干等，并對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建。根據(jù)病灶的大小和形狀，選擇不同大小的準(zhǔn)直器和靶點(diǎn)數(shù)目；依據(jù)病變性質(zhì)，選擇合適的照射劑量和照射時(shí)間。在治療規(guī)劃時(shí)，應(yīng)反復(fù)比較各種治療方案，使所給劑量盡可能多地集中在靶區(qū)內(nèi)，而顱內(nèi)重要功能結(jié)構(gòu)的受照劑量應(yīng)盡可能低。

目前，臨床上利用伽瑪?shù)吨委燂B內(nèi)小病灶應(yīng)用較為普遍；伽瑪?shù)吨委熢l(fā)性三叉神經(jīng)痛[10]，伽瑪?shù)吨委熌X干部位動(dòng)靜脈畸形[11]，顯微手術(shù)聯(lián)合伽瑪?shù)吨委熒鲜笭罡]旁腦膜瘤[12]等均取得良好療效。近年來(lái)對(duì)于囊性顱咽管瘤采用立體定向置管抽吸囊液結(jié)合伽瑪?shù)吨委熞膊皇橐粋€(gè)好的辦法[13]。

總之，隨著近年來(lái)CT、MRI、PET、DSA等先進(jìn)影像技術(shù)的不斷發(fā)展，伽瑪?shù)对谏窠?jīng)外科及其它學(xué)科的應(yīng)用范圍日趨擴(kuò)大，治療適應(yīng)證也正進(jìn)一步增加，對(duì)某些疾病的治療方法及放射劑量逐步規(guī)范化。伽瑪?shù)兑云錈o(wú)創(chuàng)作性、準(zhǔn)確性和有效性等優(yōu)勢(shì)，正逐步進(jìn)入傳統(tǒng)需要手術(shù)的學(xué)科，并且對(duì)某些疾病有取代開(kāi)顱手術(shù)的趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、影像學(xué)技術(shù)、神經(jīng)外科技術(shù)和立體定向技術(shù)的發(fā)展，作為多學(xué)科技術(shù)的結(jié)晶，伽瑪?shù)都夹g(shù)會(huì)不斷的進(jìn)步。

但必須強(qiáng)調(diào)：伽瑪?shù)妒钱?dāng)代高科技發(fā)展用于治療腦部疾病的一種高精度、高性能、高療效的精尖端手術(shù)儀器，可把許多危及人腦健康的病變徹底消除，但若應(yīng)用不當(dāng)又可造成嚴(yán)重或致死性并發(fā)癥。許多腦外科疾病用手術(shù)方法仍是第一位的選擇，伽瑪?shù)妒鞘中g(shù)的一種有益的補(bǔ)充而不能代替所有手術(shù)。用伽瑪?shù)吨委熌X部病變是一種相當(dāng)嚴(yán)密的科學(xué)方法，對(duì)劑量的計(jì)算，靶點(diǎn)坐標(biāo)的確定、劑量曲線(xiàn)規(guī)劃、中心及周邊劑量分布均衡的調(diào)控、準(zhǔn)直器口徑的選擇、計(jì)算處理及γ線(xiàn)輸出劑量參數(shù)，靶灶邊緣準(zhǔn)確劑量分布及中心區(qū)劑量的重疊與病灶形態(tài)變化的精確吻合等等是一系列精細(xì)復(fù)雜、嚴(yán)密仔細(xì)的操作過(guò)程，雖然有計(jì)算機(jī)輔助，必須嚴(yán)格認(rèn)真進(jìn)行，不得潦草從事和任意確定。

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