神外前沿編者按:
隨著5G時代的到來,數字神經外科的概念再次引起關注。從虛擬實境、混合現實、3D列印、計算機輔助導航、手術機器人、術中磁共振、術中質譜檢測到聲光電磁技術、數位化超級手術室、腦機接口等。數位化或者說計算機技術正在潛移默化地改變和推動中國神經外科的發展。
5G時代帶來的高通量傳輸,也可能會重塑現在的神經外科手術室,更多的檢測與技術設備可能不會出現在手術室的物理空間中,而是出現在雲端,更多的實時大數據分析可能會對現在的手術理念也帶來改變。
據了解,國內數字醫學起步較早的是骨科,數字骨科明顯領先於數字神經外科。數字神經外科也並非一個新概念。
數字神經外科可能涉及到的領域還包括:術前仿真手術、立體定向、神經影像後處理、腦網絡和腦功能研究、術後效果驗證、腦電圖後處理、計算機輔助設計與製造(CAD/CAM)技術、神經外科遠程手術等。
據業內人士介紹,國內最早研究和關注數字神經外科領域的是南京軍區福州總醫院王守森教授團隊,之後是蘇大附二院的蘭青教授團隊和301醫院陳曉雷教授團隊在此領域的研究比較多。
我們發現,王守森教授團隊早在2013年出版了《計算機輔助神經外科手術學》,其中周良輔院士和周定標教授分別作序,指明了數字神經外科在中國的發展環境和趨勢。這兩篇序言,在今天看來仍具有重要意義,特摘錄如下,以饗讀者:
周良輔院士
現代神經外科學的發展史上有三個重要裡程碑,即:20世紀60年代開始的顯微神經外科,使手術從肉眼發展到了微觀;70年代開始的顱底神經外科,突破了顱底這一複雜的手術禁區;21世紀初期開始的微創神經外科,提出切除病變應保留術後神經功能。
通常採用的傳統神經影像和直視手術較難有效地區分腦腫瘤和腦功能結構,術中易造成腦功能結構的損傷,導致患者術後神經功能障礙甚至癱瘓。腦功能區腫瘤的手術治療是神經外科面臨的一個專業性難題。
21世紀初期以來,一些開拓者們嘗試把顯示腦腫瘤的普通MRI圖像和顯示腦功能結構的功能MRI圖像通過計算機融合,並結合神經導航技術,精確地顯示腫瘤和功能區之間的三維空間毗鄰關係,建立了多功能影像融合神經導航外科技術,用於指導腦功能區的精準手術模式,實現了在完全可視的虛擬人腦模型指導下切除腫瘤,不僅能全切除腫瘤,還可以有效避開大腦功能區,防止術後癱瘓和失語等各種神經功能障礙的發生。
這就是計算機輔助手術技術在神經外科應用的典型表現。這類技術也是數字醫學在神經外科領域的重要環節,近十餘年來已得到了可喜的發展。
數字醫學實際上是由計算機信息技術與生命科學「聯姻」所產生,多年來,國內相繼開展了中國數字人、外科手術輔助決策系統、臨床診斷輔助決策系統、臨床藥學系統等研究與應用。
在神經外科臨床上,還有多種技術在不斷湧現,如計算機虛擬實境技術及網絡遠程高速通信技術的結合,從而實現了虛擬手術和遠程遙控手術。
但是,目前計算機輔助神經外科手術還存在某些迷茫和挑戰,例如,計算機輔助導航、機器人手術以及快速成形技術等,已在國內少數大型醫院的神經外科陸續開展,由於價格昂貴,很難於短期內獲得大範圍的推廣應用。
其次,許多臨床應用技術還不夠成熟,即使基本成熟者,也存在「性價比」不高之問題,尚不能被廣大的臨床醫師所信服。
於是,在這一高度信息化的時代,這部《計算機輔助神經外科手術學》就應運而生了! 我認真地閱讀了該書的稿件,感覺到從主編到各位編者都懷著對神經導航新技術的崇高熱情,細緻地總結臨床經驗和專心撰寫文稿,很好地反映了各類計算機技術在神經外科臨床領域的應用技術現狀。我非常樂意地向同道們推薦此書。我認為,她就像是及時雨,滋潤著天下萬物。我相信,該書的問世,必將促進計算機輔助技術在我國神經外科的廣泛應用,並加快學科的發展,造福於人類和社會。
周定標教授
計算機技術的迅猛發展,促進了醫學影像可視化技術的進步。為使外科手術醫師對手術器械與患者解剖結構這兩者的位置關係一目了然,讓外科手術更具有精確性、安全性和方便性,人們將計算機技術、虛擬實境技術、醫學成像技術、圖像處理技術及機器人技術與外科手術有機地進行結合,於是,產生了計算機輔助外科手術( computer assisted surgery,CAS)。
這是基於計算機對大量數據信息的高速處理及控制能力,通過虛擬手術環境,為外科醫師提供支援,使手術更為安全、病變定位更加準確的一門綜合性新技術。將計算機技術及空間定位技術等進行圖像三維重建與融合,使醫師能夠在術前充分地評估患者的情況,詳細規劃手術路徑、方案、模擬手術、術中追蹤手術器械、引導手術並確定手術範圍,從而使外科手術更加微創化,也促使手術過程更為方便與直觀,成就了「精準神經外科」的理念。
二十多年來,該技術在脊柱外科、骨關節外科和顱-頜面外科得到了長足的發展,而在神經外科則起步稍晚。但是近年來,以神經導航、術中影像更新、多模態影像技術和術中電生理監測技術等為代表的計算機技術,卻發展很快,在國內的部分大型醫院已不斷採用,並發表了很多研究論文,這為神經外科手術技術的發展指明了方向。
然而,我們必須清楚地認識到,計算機輔助神經外科手術方興未艾,還需要進行長期的艱苦研發、臨床創新與實跋檢驗。況且,計算機輔助技術畢竟屬於手術的輔助手段,操作和創新都需要人的勞動,不同的團隊也有不一樣的解讀,即使應用同一型號的設備,也可能出現不一樣的療效。
我很高興地看到,章翔教授和王守森教授積極地組織一批臨床實踐者,編寫了《計算機輔助神經外科手術學》,從多角度闡述了計算機輔助神經外科手術的技術原理和臨床實際應用體會,很有理論與實際意義。此書中展現了不少案例,反映了他們的使用技術、經驗,甚至也有一些教訓,很值得同行們借鑑。因而,這也是一部實用性很強的手術參考書,希望我國的神經外科醫師們(尤其是中青年醫師)都能作為臨床應用時的參考,定將有所收益。我深信,這部書會使更多的專科醫師了解和採用這類技術,並且也必將有效地推動本技術的快速進步。