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【摘要】 人脑功能的特别重要性要求颅腔内手术必须微创化，神经导航即术中精确定位是其有力保证。神经导航主要有三种：立体定向仪导航，应用范围因其自身的局限性而很小；磁共振影像导航，最晚出现却应用最多，但其有不可纠正的“脑漂移”且笨重、繁琐、费时、昂贵；超声波声像导航，没有“脑漂移”且准确、简便、迅速、廉价，可望替代磁共振影像导航。
【关键词】 微创化；神经导航；立体定向仪；磁共振影像；超声波声像
人脑既产生精神活动，又掌控着身体其他器官的活动，其功能的特别重要性要求颅腔内手术必须微创化（minimally invasive）。然而，脑隐藏在颅腔内不容易接近、出入颅腔的血管和神经又错综复杂，使得颅腔内手术非常困难，术中精确定位也就特别重要，是颅腔内微创手术的有力保证。
神经导航（neuronavigation，NN）就是术前设计手术方案、术中实时指导手术操作的精确定位技术，其意义在于确定病变的位置和边界以保证手术的微创化。NN主要有三种：立体定向仪神经导航（stereotaxy neuronavigation，SNN）即立体定向仪引导神经外科（stereotaxy-guided operative neurosurgery）或有框架立体定向神经外科（frame stereotactic neurosurgery）、磁共振影像神经导航（MR imaging neuronavigation, INN） 即磁共振影像引导神经外科手术（MR image-guided operative neurosurgery）或无框架立体定向神经外科（frameless stereotactic neurosurgery）、超声波声像神经导航 （ultrasonic echo neuronavigation, ENN） 即超声波引导神经外科手术（ultrasound-guided operative neurosurgery）或回声立体定向神经外科（echo stereotactic neurosurgery）。
1 SNN［1］
早在1906年，Hosley和Clarhe就研制出了动物用立体定向仪；1947年以后，Specigel和Wycis又发明了人类用立体定向仪。早期的SNN，由于根据的是脑室液体造影、脑室气体造影或X线平片，定位不够准确、操作复杂、创伤大，因而发展缓慢、临床应用范围小。CT和MRI广泛应用之后，基于CT的SNN虽然提高了定位的准确性、降低了创伤性，但其固有的缺陷则无法改变：立体定向仪笨重，装卸麻烦；病人配戴定位框架不舒服；立体定向仪定位和导向非实时、不直观、计算繁琐；儿童和菲薄的颅骨安置定位框架很危险；定位框架影响气管插管而延长麻醉和手术时间。
2 INN ［2］
1986年，Roberts、Schlndorff和Wanalabe先后研制出不同的INN系统，能够准确、实时、动态地显示颅腔内正常结构与病灶的三维空间位置关系。与有框架神经导航比较，无框架神经导航的优势显而易见：术前设计手术方案；术中实时定位目标的三维空间位置；显示术野的周围结构；提示目前手术位置及其与靶灶的三维空间位置关系；术中实时调整手术入路；提示手术入路可能遇到的结构；显示重要的解剖结构；显示病灶的切除范围。
INN系统主要由照相机阵列、计算机工作站、参考环、导航探针和鼠标指导板组成。INN主要依靠光学数字化技术、联合注册技术和动态定位技术，其操作规范相当复杂：（1）贴导航标记物；（2）CT或MRI扫描；（3）影像资料处理；（4）定位标记注册；（5）计划手术入路；（6）设备连接注册；（7）定位标记联合注册；（8）手术切口设计；（9）拆除非无菌设备；（10）无菌设备连接注册；（11）精确定位点注册；（12）导航下切除病变；（13）保存数据。
INN采用虚拟实时影像跟踪技术，术中解剖结构移位难免造成影像与真实位置之间的误差，谓之脑漂移，通常区分为系统性脑漂移和结构性脑漂移。前者是参考环连接支架移位、头架松动移位或定位标记物移位引起的脑漂移；后者是术中释放脑脊液或囊肿液、切除病灶或脑组织等压力改变引起的脑漂移。系统性脑漂移可以完全避免或纠正，结构性脑漂移尚无法完全纠正。
3 ENN ［3］
早在1947年，Dussik就发明了临床诊断用超声波设备。目前，超声波检查已是临床诊断的必备技术之一，手术中超声波（intraoperative ultrasound, IOUS）在神经外科的应用也日渐广泛。IOUS在颅脑手术中的作用包括：（1）精确定位病灶；（2）显示颅脑正常解剖结构；（3）引导活检穿刺；（4）引导肿瘤切除及动脉瘤夹闭等。
IOUS有三个发展阶段：20世纪50年代至60年代，A型超声波技术（Wild & Reid, 1953）和非实时B型超声波技术（Ueda, 1966）开始在术中应用，但因其技术缺陷而未获普遍应用；20世纪70年代至80年代，实时B型超声波技术（Cook,Lytton, Makuuchi，et al, 1977）的出现及其广泛应用使IOUS得到迅速发展；90年代，彩色多普勒技术（Takamoto, 1985）及内镜超声波技术的出现进一步扩大了IOUS的应用范围。
由于颅骨对声束的阻挡，超声波检查应用于颅腔内病灶的诊断在国内外均少有报道。但IOUS 是在开颅后应用，不存在颅骨的遮挡，可以充分发挥超声波检查的优势：可得到精确的、能够影响术式选择的新信息；可替代或补充术中放射造影；可同时为多台手术导航；可明确病灶切除的完整性。
已有大量报道指出，IOUS可显示各种颅腔内病变。肿瘤、血管病变、血肿、脓肿、囊肿、脑水肿等，都有其特征性声像表现［4~6］。王怡等［4］发现，IOUS的病灶发现率可达100%，且能够精确定位、准确判断其边缘和大小。王怡等［7］还发现，IOUS可将胶质增生与胶质瘤相区分。王佳等［8］也发现，不同病理分级的脑胶质瘤有不同的IOUS声像表现。根据特征性声像表现，IOUS不仅可以对病变做出定位诊断和定性诊断，而且可以准确判断其边界和容积。至于瘤内和瘤周血管，彩色多普勒和超声波造影更加清晰。
采用IOUS引导神经外科手术，首先要熟悉颅腔内正常结构和病变的声像图特征。声像和影像有不同的成像机制：CT依据组织密度对吸收率的不同成像，MRI依据组织质子的核磁共振成像，超声波则依据组织对超声波反射的差异成像［9］。另外，采用IOUS引导神经外科手术，术中要高频探头和低频探头交替使用以提高IOUS检查的准确性。不同频率的探头适宜反映病灶的不同侧面：低频探头适宜检查病灶的位置、大小、边界和瘤周组织关系以精确定位；高频探头适宜检查病灶内部的细微结构以了解残余病灶的大小、监测切除程度［10］。
4 讨论
SNN早在1947年就开始应用，但因其自身的局限性，该技术的应用范围很小，除了在功能神经外科的应用之外，主要用来摘除异物、活检、放置深部刺激电极等。
INN最晚出现却应用最多，以至于NN通常专指INN。然而，INN并非NN的最佳选择。首先，结构性脑漂移使其不可能准确导航。术中去除颅骨瓣、切开硬脑膜、释放脑脊液或囊肿液、切除病灶、脱水及重力作用等都可引起脑漂移。虽然可借助术中CT、开放式MRI或三维超声波系统等实时影像扫描进行影像补偿，但至今尚不可能完全纠正结构性脑漂移。其次，INN不是真正的实时导航。INN根据术前影像资料，不能实时反映手术进程。虽然，术中CT和MRI可以获得清晰的影像，但具体操作却很麻烦、费时。特别是术中MRI，每次检查至少需要30~70 min。再次，INN系统笨重，操作规程繁琐，导航准备和术中MRI检查都很费时，实际应用很不方便。最后，INN系统本来就很昂贵，手术室屏蔽磁场和手术器械去磁处理更使其费用大幅度增加。显然，INN在发展中国家推广使用不容易，在发达国家广泛开展也困难。
紧随SNN出现的是ENN。由于技术缺陷，ENN长期没有得到广泛应用。直到实时B型超声波技术出现及其广泛应用以后，IOUS才迅速发展起来。ENN具有明显的优势：超声波设备简单、价格便宜，已经成为各级医院必备的诊断技术；IOUS对手术室和手术器械没有特殊要求，不需要增加额外的、昂贵的经济投入；IOUS操作规程简便、易学易用，容易推广；IOUS的病灶发现率高且可精确定位病灶并准确判断其边缘和大小；IOUS操作简便、迅速，每次检查仅需2~3 min，是真正的实时导航且可反复应用、同时为多台手术导航；IOUS引导颅腔内手术没有脑漂移。虽然，创缘上的微小血栓使IOUS对残余肿瘤的监测不甚敏感，但随着立体超声波、内镜超声波及其他超声波新技术的次第出现以及超声波设备的日趋精密化，IOUS对颅腔内病灶的定位和定性、对残余肿瘤的监测都将更加敏感。总之，ENN准确、迅速、廉价、简便，可望替代INN。
【参考文献】
1 汪业汉, 吴承远.立体定向神经外科手术学.北京：人民卫生出版社,2005，143.
2 赵继宗.微创神经外科学.北京：人民卫生出版社, 2005，327.
3 王怡, 黄峰平,王涌.神经外科术中超声应用.上海：上海科学技术出版社,2007，275.
4 王怡, 王涌, 杨永明.术中超声在神经外科手术中的应用价值.中国医学影像技术, 2004, 20（2）: 227-228.
5 朴颖哲, 李文良,刘群.术中超声在颅脑手术中的应用.中国实验诊断学, 2004,10（12）:1494-1495.
6 杨立斌, 顾建文, 匡永勤,等.超声导航辅助显微神经外科手术（附29例分析）.中国微侵袭神经外科杂志, 2006, 11（7）:315-317.
7 王怡, 王涌, 黄咏红, 等.对术中超声在神经胶质瘤分级中的诊断价值的探讨.中国医学计算机成像杂志, 2004, 10（2）: 129-131.
8 王佳, 段云友, 刘禧, 等.脑胶质瘤术中超声图像表现与其病理分级的关系研究.中国超声医学杂志, 2006, 22（4）: 256-258.
9 孙辉, 赵继宗.神经外科术中超声的比较研究.国际神经病学神经外科学杂志, 2006, 33（6）: 586-588.
10 王佳, 段云友, 刘禧, 等.超声显像在脑胶质瘤切除术中的应用价值.中国医学影像技术, 2006, 22（1）: 54-56.
作者单位：云南昆明，成都军区昆明总医院神经外科