颅底外科辅助技术的进展

姜雷,张燚,盛敏峰,陈延明,陈刚

颅底外科是近30年来逐渐发展起来的一门新兴交叉学科，涉及神经外科、耳鼻喉科、眼科、颌面外科、神经放射、神经解剖和病理、神经电生理等多个学科领域[1-2]。长期以来，由于颅底解剖位置深在、空间狭小、结构复杂、毗邻重要的神经血管；颅底肿瘤侵袭范围较广泛，颅内外同时受侵蚀，术野显露困难，手术治疗的致残率、致死率较高，一直是神经外科最具挑战性的专业领域之一。近年来，随着鼻内镜颅底外科微创理念的不断深入，鼻内镜颅底外科已成为当前颅底外科热点及最重要的关注点之一[3-4]。同时科技的进步，3D打印技术、多模态导航技术、人工智能手术机器人系统等新技术不断涌现，为颅底外科疾病的治疗提供新的思路。

1 鼻内镜颅底外科

微创神经外科是现代神经外科的发展趋势及主流。鼻内镜颅底手术是微创神经外科理念的集中体现。近10年来，随着经鼻内镜颅底解剖的深入研究，以及经鼻内镜颅底手术技术的不断提高，鼻内镜颅底手术的范围已由中线颅底肿瘤(包括鞍区、斜坡、前颅底)，逐步拓展到旁中线颅底肿瘤(包括眶上裂眶尖区、鞍旁海绵窦区、麦氏腔中颅底区、翼腭窝和颞下窝区、岩斜区、颈静脉孔区)。同时，术中神经电生理监测、导航系统、超声多种技术的应用为经鼻内镜颅底手术的安全性及疗效提供重要的技术保障。以前通过开颅或联合入路切除的复杂颅底肿瘤，如颅内外沟通性肿瘤、海绵窦区肿瘤、岩斜区肿瘤、颈静脉孔区肿瘤，应用经鼻内镜手术可以达到全切肿瘤[5-6]。其他颅底疾病，如脑脊液鼻漏、外伤性视神经损伤等，由于应用鼻内镜手术具有创伤小、直视病变部位操作、无面部瘢痕等优点，已成为治疗上述疾病的首选方法。同时，某些颅底血管性疾病，如颅底动脉瘤及脑干腹侧海绵状血管瘤，经鼻内镜夹闭颅底动脉瘤及切除脑干腹侧海绵状血管瘤已成功实现[7]。在鼻内镜颅底外科手术中颅底重建至关重要[8-9]，否则可能导致脑脊液漏、颅内感染、脑膜脑膨出等。由于自体组织具有很好的组织相容性，常作为颅底重建材料的首选，如大腿阔筋膜、腹壁脂肪、游离鼻黏膜、游离鼻粘膜骨膜瓣、带粘膜中鼻甲瓣、带粘膜下鼻甲瓣等。对于大的颅底缺损，带蒂鼻中隔黏膜瓣、扩大带蒂鼻中隔黏膜瓣、鼻外带蒂骨膜瓣常作为颅底重建材料[10]。同时，颅底修补技术也有了很大的提高，如橡皮塞式修补、纽扣式修补、带蒂鼻中隔黏膜瓣及扩大带蒂鼻中隔黏膜瓣修补、鼻外带蒂骨膜瓣修补技术，以及多层重建技术等。

由于内镜手术术野深、空间狭小、影像缺少立体感的缺点，这决定了在处理颅底病变时，需要采取内镜技术和其他技术联合使用，以保证内镜手术的安全性及效果。因颅底外科是涉及神经外科、耳鼻喉科、眼科、口腔科等多个学科交叉的专业学科；故加强多学科合作，共同攻关，以提高手术疗效是今后颅底外科的发展方向。

2 3D打印技术

颅底解剖结构复杂，位置深在，有许多重要的血管神经穿行。术前对颅底病变的毗邻关系的评估，仍是颅底外科关注的重点。随着信息、影像技术及3D打印技术的发展，使术前制定个体化手术方案及模拟手术成为可能[11]。术前根据3D打印颅底病变模型，观察颅底病变的形态，以及毗邻结构的空间关系。模型不仅可以显示神经、血管、脑膜等脑组织结构，还可以显示传导束及功能区。术前在颅底病变模型上模拟手术，制定手术方案，使术前评估更加准确；这对于提高颅底病变手术效果、降低手术风险具有非常重要的临床指导作用[12-13]；目前常用于颅底手术入路的模拟训练。利用选择性激光烧结技术打印彩色颞骨模型，可以清晰地显示颞骨的表面及内部结构，更好地指导手术及解剖训练[14-15]。

目前，3D打印技术仍处于初级阶段，3D打印建立颅底病变模型还存在许多不足之处，如打印机的改进、打印材料的选择、软件完善、模型的精细化程度等，均有待进一步改进。未来随着3D打印技术的发展和神经修复技术的日渐成熟，3D打印用于颅底外科修复与重建的组织和器官，对颅底外科的修复与重建具有非常重要的现实意义。

3 多模态导航技术

早期的神经导航系统是以单一的MRI或CT影像为依据，然而MRI和CT在显示组织结构方面各有优缺点。近年来，计算机成像技术的进步极大地推动了颅底外科的发展。融合MRI与CT图像的多模态神经导航技术可为颅底显微外科手术提供实时、全面的信息，提高了肿瘤切除程度和手术安全性，有效保护神经功能，实现了“最小损伤，最大切除，最佳康复”的现代微创神经外科目标。多模态影像融合神经导航是以术前影像学资料为依据，利用神经导航进行解剖影像与功能影像、代谢影像等多种模式融合的技术，进行DTI融合BOLD及其他导航MRI序列多影像融合三维重建，可以准确显示病变及其周围脑组织中白质纤维束、功能区、血管等结构的三维立体毗邻关系[16-17]。神经多模态导航技术可准确定位功能区，并结合神经电生理监测弥补神经导航所产生的误差，术中实时保护周边邻近传导束和功能区，减少术后神经功能障碍，在安全范围内最大程度地切除肿瘤。多模态导航技术结合术中MRI，可以在术中判断肿瘤的切除程度和存在的风险，提高肿瘤的全切率及手术的安全性[18]。多模态导航技术结合3D打印技术，可以在术前制定手术计划，并在实体3D打印模型上模拟手术，修正手术计划的不足。同时，其还可以为年轻医生提供虚拟及实体的学习训练模型[19]。

术中神经导航由于颅内压的改变形成脑漂移，导致误差的产生。而颅底结构相对固定，不会因为脑脊液流失造成脑组织明显漂移，融合MRI及CT图像的多模态神经导航技术用于颅底显微外科手术的优势也在于此。随着信息技术和人工智能技术的发展，医学影像设备及技术将会不断更新，模拟人类智能将呈现巨大的潜力。

4 颅底外科手术机器人系统

过去的20年里,机器人系统在在外科领域得到了飞速发展。美国FDA批准的可用于头颈外科的系统为达芬奇机器人手术系统(da Vinci Robotic system)和Flex Robotic 系统。我国自主研发出的无框架立体定向机器人(Romote medical robot,Remebot)目前已经开发至第六代；该机器人系统操作稳定简便，定位准确，主要用于治疗功能神经外科疾病。

虽然机器人在外科多个领域得到了应用，但是目前达芬奇机器人系统主要用于耳、鼻、咽、甲状腺手术[20]；神经外科机器人主要用于无框架立体定向神经外科手术(ROSA[21]、Neuromate[22]、Cyberknifed等)，同时可以做开颅、椎弓根螺钉等，但是极少用于颅底外科手术。内镜颅底外科机器人系统是一个快速发展的领域，充分利用了内镜可视的优点[23-24]。然而，目前在使用的10多种内镜颅底外科机器人系统中，每个都存在难以克服的缺陷；主要是增加了损伤的风险，缺乏突发情况的处置能力，缺乏术者对组织的触觉及触觉反馈，缺乏对柔软组织施行手术的设计等。经口机器人手术系统(transoral robotic surgery,TORS)目前主要应用于咽喉科；因为操作空间的限制及手术器械的缺乏，暂时未用于耳、鼻-鼻窦和颅底等部位的手术。2016年首次报道[25]利用微侵袭TORS系统处理蝶鞍区肿瘤；与传统显微神经外科手术比较，其肿瘤切除程度、平均手术时间、术后并发症、平均住院日没有显著差别。该技术具有革新性，避免了传统的经蝶骨入路的常见副作用和技术缺点。也有报道通过互联网远程操控手术机器人进行垂体瘤的手术，仅有小于100 ms的时间延迟；而且操作简便，与现场手术没有区别。目前由于手术机器人系统存在费用昂贵、术前注册繁琐、注册存在偏差、安全系统不完善、手术时间长，以及手术费用比传统显微神经外科手术高、需要系统培训才能熟练应用等缺点，限制了手术机器人系统在神经外科的应用及推广。

随着人工智能和信息技术的不断发展，机器人技术及设备不断更新，人工智能手术机器人系统将是颅底外科的发展趋势。此系统可以自主判断重要的神经结构和边界，警示外科医生，或自主调节切除病变的速度和最佳的器械使用压力。同时，改善神经导航系统和患者的影像数据，将有助于人工智能手术机器人系统精准操作，提高手术的安全性。在不久的将来，手术机器人辅助必将在颅底外科起到重要的作用，手术机器人应用将逐步得到认可及推广，融入多学科技术的杂交手术机器人系统辅助ESBS将应用于临床。

5 展 望

随着科学技术的不断进步，颅底显微解剖研究的深入和手术入路的改进和创新，神经影像学、神经导航技术、神经内镜技术、3D打印技术、神经电生理技术，以及术前虚拟现实模拟系统、人工智能技术、新材料的制备等技术的迅速发展，应用多种技术辅助切除颅底肿瘤必将成为现代颅底外科的发展方向之一。另外，颅底外科的治疗理念也随之发生了根本性的转变，已经从过去追求肿瘤全切除率转变为提高术后患者的生活质量；其中神经功能的保护相对于肿瘤的切除程度更加重要。术中神经功能监测、评估，神经损伤后的即时修复以及术后的功能重建，已经成为颅底外科手术治疗重要的部分。同时，颅底外科的多个学科交叉特性又决定了加强多学科合作，共同攻关，以提高手术疗效也是今后颅底外科的发展方向之一。多学科合作、多技术辅助以及坚持提高患者术后生活质量的理念，必将成为未来颅底外科的发展趋势。

展望未来，相信今后颅底外科将继续作为一个活跃的学术领域，在微创理念的指导下借助现代的技术和设备，进一步提高颅底外科的整体治疗水平。