顱底外科輔助技術(shù)的進(jìn)展

姜雷,張燚,盛敏峰,陳延明,陳剛

顱底外科是近30年來逐漸發(fā)展起來的一門新興交叉學(xué)科，涉及神經(jīng)外科、耳鼻喉科、眼科、頜面外科、神經(jīng)放射、神經(jīng)解剖和病理、神經(jīng)電生理等多個學(xué)科領(lǐng)域[1-2]。長期以來，由于顱底解剖位置深在、空間狹小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毗鄰重要的神經(jīng)血管；顱底腫瘤侵襲范圍較廣泛，顱內(nèi)外同時受侵蝕，術(shù)野顯露困難，手術(shù)治療的致殘率、致死率較高，一直是神經(jīng)外科最具挑戰(zhàn)性的專業(yè)領(lǐng)域之一。近年來，隨著鼻內(nèi)鏡顱底外科微創(chuàng)理念的不斷深入，鼻內(nèi)鏡顱底外科已成為當(dāng)前顱底外科熱點(diǎn)及最重要的關(guān)注點(diǎn)之一[3-4]。同時科技的進(jìn)步，3D打印技術(shù)、多模態(tài)導(dǎo)航技術(shù)、人工智能手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為顱底外科疾病的治療提供新的思路。

1 鼻內(nèi)鏡顱底外科

微創(chuàng)神經(jīng)外科是現(xiàn)代神經(jīng)外科的發(fā)展趨勢及主流。鼻內(nèi)鏡顱底手術(shù)是微創(chuàng)神經(jīng)外科理念的集中體現(xiàn)。近10年來，隨著經(jīng)鼻內(nèi)鏡顱底解剖的深入研究，以及經(jīng)鼻內(nèi)鏡顱底手術(shù)技術(shù)的不斷提高，鼻內(nèi)鏡顱底手術(shù)的范圍已由中線顱底腫瘤(包括鞍區(qū)、斜坡、前顱底)，逐步拓展到旁中線顱底腫瘤(包括眶上裂眶尖區(qū)、鞍旁海綿竇區(qū)、麥?zhǔn)锨恢酗B底區(qū)、翼腭窩和顳下窩區(qū)、巖斜區(qū)、頸靜脈孔區(qū))。同時，術(shù)中神經(jīng)電生理監(jiān)測、導(dǎo)航系統(tǒng)、超聲多種技術(shù)的應(yīng)用為經(jīng)鼻內(nèi)鏡顱底手術(shù)的安全性及療效提供重要的技術(shù)保障。以前通過開顱或聯(lián)合入路切除的復(fù)雜顱底腫瘤，如顱內(nèi)外溝通性腫瘤、海綿竇區(qū)腫瘤、巖斜區(qū)腫瘤、頸靜脈孔區(qū)腫瘤，應(yīng)用經(jīng)鼻內(nèi)鏡手術(shù)可以達(dá)到全切腫瘤[5-6]。其他顱底疾病，如腦脊液鼻漏、外傷性視神經(jīng)損傷等，由于應(yīng)用鼻內(nèi)鏡手術(shù)具有創(chuàng)傷小、直視病變部位操作、無面部瘢痕等優(yōu)點(diǎn)，已成為治療上述疾病的首選方法。同時，某些顱底血管性疾病，如顱底動脈瘤及腦干腹側(cè)海綿狀血管瘤，經(jīng)鼻內(nèi)鏡夾閉顱底動脈瘤及切除腦干腹側(cè)海綿狀血管瘤已成功實(shí)現(xiàn)[7]。在鼻內(nèi)鏡顱底外科手術(shù)中顱底重建至關(guān)重要[8-9]，否則可能導(dǎo)致腦脊液漏、顱內(nèi)感染、腦膜腦膨出等。由于自體組織具有很好的組織相容性，常作為顱底重建材料的首選，如大腿闊筋膜、腹壁脂肪、游離鼻黏膜、游離鼻粘膜骨膜瓣、帶粘膜中鼻甲瓣、帶粘膜下鼻甲瓣等。對于大的顱底缺損，帶蒂鼻中隔黏膜瓣、擴(kuò)大帶蒂鼻中隔黏膜瓣、鼻外帶蒂骨膜瓣常作為顱底重建材料[10]。同時，顱底修補(bǔ)技術(shù)也有了很大的提高，如橡皮塞式修補(bǔ)、紐扣式修補(bǔ)、帶蒂鼻中隔黏膜瓣及擴(kuò)大帶蒂鼻中隔黏膜瓣修補(bǔ)、鼻外帶蒂骨膜瓣修補(bǔ)技術(shù)，以及多層重建技術(shù)等。

由于內(nèi)鏡手術(shù)術(shù)野深、空間狹小、影像缺少立體感的缺點(diǎn)，這決定了在處理顱底病變時，需要采取內(nèi)鏡技術(shù)和其他技術(shù)聯(lián)合使用，以保證內(nèi)鏡手術(shù)的安全性及效果。因顱底外科是涉及神經(jīng)外科、耳鼻喉科、眼科、口腔科等多個學(xué)科交叉的專業(yè)學(xué)科；故加強(qiáng)多學(xué)科合作，共同攻關(guān)，以提高手術(shù)療效是今后顱底外科的發(fā)展方向。

2 3D打印技術(shù)

顱底解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，位置深在，有許多重要的血管神經(jīng)穿行。術(shù)前對顱底病變的毗鄰關(guān)系的評估，仍是顱底外科關(guān)注的重點(diǎn)。隨著信息、影像技術(shù)及3D打印技術(shù)的發(fā)展，使術(shù)前制定個體化手術(shù)方案及模擬手術(shù)成為可能[11]。術(shù)前根據(jù)3D打印顱底病變模型，觀察顱底病變的形態(tài)，以及毗鄰結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系。模型不僅可以顯示神經(jīng)、血管、腦膜等腦組織結(jié)構(gòu)，還可以顯示傳導(dǎo)束及功能區(qū)。術(shù)前在顱底病變模型上模擬手術(shù)，制定手術(shù)方案，使術(shù)前評估更加準(zhǔn)確；這對于提高顱底病變手術(shù)效果、降低手術(shù)風(fēng)險具有非常重要的臨床指導(dǎo)作用[12-13]；目前常用于顱底手術(shù)入路的模擬訓(xùn)練。利用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)打印彩色顳骨模型，可以清晰地顯示顳骨的表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更好地指導(dǎo)手術(shù)及解剖訓(xùn)練[14-15]。

目前，3D打印技術(shù)仍處于初級階段，3D打印建立顱底病變模型還存在許多不足之處，如打印機(jī)的改進(jìn)、打印材料的選擇、軟件完善、模型的精細(xì)化程度等，均有待進(jìn)一步改進(jìn)。未來隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和神經(jīng)修復(fù)技術(shù)的日漸成熟，3D打印用于顱底外科修復(fù)與重建的組織和器官，對顱底外科的修復(fù)與重建具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 多模態(tài)導(dǎo)航技術(shù)

早期的神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)是以單一的MRI或CT影像為依據(jù)，然而MRI和CT在顯示組織結(jié)構(gòu)方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。近年來，計算機(jī)成像技術(shù)的進(jìn)步極大地推動了顱底外科的發(fā)展。融合MRI與CT圖像的多模態(tài)神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)可為顱底顯微外科手術(shù)提供實(shí)時、全面的信息，提高了腫瘤切除程度和手術(shù)安全性，有效保護(hù)神經(jīng)功能，實(shí)現(xiàn)了“最小損傷，最大切除，最佳康復(fù)”的現(xiàn)代微創(chuàng)神經(jīng)外科目標(biāo)。多模態(tài)影像融合神經(jīng)導(dǎo)航是以術(shù)前影像學(xué)資料為依據(jù)，利用神經(jīng)導(dǎo)航進(jìn)行解剖影像與功能影像、代謝影像等多種模式融合的技術(shù)，進(jìn)行DTI融合BOLD及其他導(dǎo)航MRI序列多影像融合三維重建，可以準(zhǔn)確顯示病變及其周圍腦組織中白質(zhì)纖維束、功能區(qū)、血管等結(jié)構(gòu)的三維立體毗鄰關(guān)系[16-17]。神經(jīng)多模態(tài)導(dǎo)航技術(shù)可準(zhǔn)確定位功能區(qū)，并結(jié)合神經(jīng)電生理監(jiān)測彌補(bǔ)神經(jīng)導(dǎo)航所產(chǎn)生的誤差，術(shù)中實(shí)時保護(hù)周邊鄰近傳導(dǎo)束和功能區(qū)，減少術(shù)后神經(jīng)功能障礙，在安全范圍內(nèi)最大程度地切除腫瘤。多模態(tài)導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合術(shù)中MRI，可以在術(shù)中判斷腫瘤的切除程度和存在的風(fēng)險，提高腫瘤的全切率及手術(shù)的安全性[18]。多模態(tài)導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合3D打印技術(shù)，可以在術(shù)前制定手術(shù)計劃，并在實(shí)體3D打印模型上模擬手術(shù)，修正手術(shù)計劃的不足。同時，其還可以為年輕醫(yī)生提供虛擬及實(shí)體的學(xué)習(xí)訓(xùn)練模型[19]。

術(shù)中神經(jīng)導(dǎo)航由于顱內(nèi)壓的改變形成腦漂移，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。而顱底結(jié)構(gòu)相對固定，不會因?yàn)槟X脊液流失造成腦組織明顯漂移，融合MRI及CT圖像的多模態(tài)神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)用于顱底顯微外科手術(shù)的優(yōu)勢也在于此。隨著信息技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像設(shè)備及技術(shù)將會不斷更新，模擬人類智能將呈現(xiàn)巨大的潛力。

4 顱底外科手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)

過去的20年里,機(jī)器人系統(tǒng)在在外科領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展。美國FDA批準(zhǔn)的可用于頭頸外科的系統(tǒng)為達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)(da Vinci Robotic system)和Flex Robotic 系統(tǒng)。我國自主研發(fā)出的無框架立體定向機(jī)器人(Romote medical robot,Remebot)目前已經(jīng)開發(fā)至第六代；該機(jī)器人系統(tǒng)操作穩(wěn)定簡便，定位準(zhǔn)確，主要用于治療功能神經(jīng)外科疾病。

雖然機(jī)器人在外科多個領(lǐng)域得到了應(yīng)用，但是目前達(dá)芬奇機(jī)器人系統(tǒng)主要用于耳、鼻、咽、甲狀腺手術(shù)[20]；神經(jīng)外科機(jī)器人主要用于無框架立體定向神經(jīng)外科手術(shù)(ROSA[21]、Neuromate[22]、Cyberknifed等)，同時可以做開顱、椎弓根螺釘?shù)龋菢O少用于顱底外科手術(shù)。內(nèi)鏡顱底外科機(jī)器人系統(tǒng)是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，充分利用了內(nèi)鏡可視的優(yōu)點(diǎn)[23-24]。然而，目前在使用的10多種內(nèi)鏡顱底外科機(jī)器人系統(tǒng)中，每個都存在難以克服的缺陷；主要是增加了損傷的風(fēng)險，缺乏突發(fā)情況的處置能力，缺乏術(shù)者對組織的觸覺及觸覺反饋，缺乏對柔軟組織施行手術(shù)的設(shè)計等。經(jīng)口機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)(transoral robotic surgery,TORS)目前主要應(yīng)用于咽喉科；因?yàn)椴僮骺臻g的限制及手術(shù)器械的缺乏，暫時未用于耳、鼻-鼻竇和顱底等部位的手術(shù)。2016年首次報道[25]利用微侵襲TORS系統(tǒng)處理蝶鞍區(qū)腫瘤；與傳統(tǒng)顯微神經(jīng)外科手術(shù)比較，其腫瘤切除程度、平均手術(shù)時間、術(shù)后并發(fā)癥、平均住院日沒有顯著差別。該技術(shù)具有革新性，避免了傳統(tǒng)的經(jīng)蝶骨入路的常見副作用和技術(shù)缺點(diǎn)。也有報道通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程操控手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行垂體瘤的手術(shù)，僅有小于100 ms的時間延遲；而且操作簡便，與現(xiàn)場手術(shù)沒有區(qū)別。目前由于手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)存在費(fèi)用昂貴、術(shù)前注冊繁瑣、注冊存在偏差、安全系統(tǒng)不完善、手術(shù)時間長，以及手術(shù)費(fèi)用比傳統(tǒng)顯微神經(jīng)外科手術(shù)高、需要系統(tǒng)培訓(xùn)才能熟練應(yīng)用等缺點(diǎn)，限制了手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)在神經(jīng)外科的應(yīng)用及推廣。

隨著人工智能和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)及設(shè)備不斷更新，人工智能手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)將是顱底外科的發(fā)展趨勢。此系統(tǒng)可以自主判斷重要的神經(jīng)結(jié)構(gòu)和邊界，警示外科醫(yī)生，或自主調(diào)節(jié)切除病變的速度和最佳的器械使用壓力。同時，改善神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)和患者的影像數(shù)據(jù)，將有助于人工智能手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)精準(zhǔn)操作，提高手術(shù)的安全性。在不久的將來，手術(shù)機(jī)器人輔助必將在顱底外科起到重要的作用，手術(shù)機(jī)器人應(yīng)用將逐步得到認(rèn)可及推廣，融入多學(xué)科技術(shù)的雜交手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)輔助ESBS將應(yīng)用于臨床。

5 展 望

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，顱底顯微解剖研究的深入和手術(shù)入路的改進(jìn)和創(chuàng)新，神經(jīng)影像學(xué)、神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)、神經(jīng)內(nèi)鏡技術(shù)、3D打印技術(shù)、神經(jīng)電生理技術(shù)，以及術(shù)前虛擬現(xiàn)實(shí)模擬系統(tǒng)、人工智能技術(shù)、新材料的制備等技術(shù)的迅速發(fā)展，應(yīng)用多種技術(shù)輔助切除顱底腫瘤必將成為現(xiàn)代顱底外科的發(fā)展方向之一。另外，顱底外科的治療理念也隨之發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)從過去追求腫瘤全切除率轉(zhuǎn)變?yōu)樘岣咝g(shù)后患者的生活質(zhì)量；其中神經(jīng)功能的保護(hù)相對于腫瘤的切除程度更加重要。術(shù)中神經(jīng)功能監(jiān)測、評估，神經(jīng)損傷后的即時修復(fù)以及術(shù)后的功能重建，已經(jīng)成為顱底外科手術(shù)治療重要的部分。同時，顱底外科的多個學(xué)科交叉特性又決定了加強(qiáng)多學(xué)科合作，共同攻關(guān)，以提高手術(shù)療效也是今后顱底外科的發(fā)展方向之一。多學(xué)科合作、多技術(shù)輔助以及堅持提高患者術(shù)后生活質(zhì)量的理念，必將成為未來顱底外科的發(fā)展趨勢。

展望未來，相信今后顱底外科將繼續(xù)作為一個活躍的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，在微創(chuàng)理念的指導(dǎo)下借助現(xiàn)代的技術(shù)和設(shè)備，進(jìn)一步提高顱底外科的整體治療水平。