第三节　立体定向手术辅助设备

一、术中CT

（一）基本结构

移动CT（mobile CT）具有可移动性，适用一般电源，功率只有3kW，附件适合扫描机内径，具有X线防护、图像优质等优点。它的基本结构为扫描架、扫描床和计算机工作站三部分（图3-29）。

（二）临床应用方法

1.神经外科开颅手术　在手术室常规进行，如果术中需要CT扫描协助，只要将CT扫描架移动到手术床手术端，头移到扫描架窗口即可，或头移到消毒碳素纤维头架上，再进入扫描架窗口进行常规CT扫描。

2.移动CT与一般CT的区别　一般CT是用扫描床的移动来逐层扫描的；移动CT是利用扫描圈的移动来进行逐层扫描的，CT扫描环可在扫描架上移动35cm，可脱离扫描床单独在手术中使用。

3.扫描结束，将移动CT扫描架远离手术工作区。

二、术中MRI

（一）基本结构

1.手术中的MRI成像设备一般都是扫描功能先进、漏磁区域小、机架开放程度高的机型。目前有日本日立公司AIRIS-0.3T MRI机、GE公司生产的双柱汉堡式MRI机、Simens公司生产马蹄形垂直式MRI机以及可移动式术中MRI机（目前均为高场强磁体1.5～3.0TMRI机）。它的主要组成为磁体和冷却系统、射频脉冲发生器、梯度线圈、扫描床、计算机工作站和操作台。

2.MRI手术室的分布安排　既要考虑到能进行MRI成像，又要便于外科手术的操作和人员移动。目前MRI手术室有两种设置：一种是放置在手术室内的专用MRI手术室；另一种是将影像科的常规MRI室改建成能符合手术要求的MRI手术室，平时仍做日常MRI扫描诊断工作。前者MRI手术室往往在隔壁是大型专业外科手术室，二室间是相通的，这样根据病情需要，手术可完全在MRI手术室进行，也可在专业手术室进行，然后快速的转移到MRI手术室，术中扫描后完成进一步的修正手术。但是，MRI手术室同样要作MRI特殊要求的屏蔽处理，手术室自动门是采用磁悬浮技术设计的，在MRI手术室的周围区域其他手术正常进行（包括心脏起搏器安装手术等），并无特殊禁忌、限制和要求。

MRI手术室对手术设备及监控设备有无影响？一般的术中MRI机采用永磁0.3T以下，如果远离MRI机两米时，磁场在5高斯（5G）以下。要完成标准程序的手术过程，手术室内配有的麻醉机、吸引器、心电监控仪和供氧设备等，由于这些设备摆放的位置固定，在术中移动机会小，需要磁兼容；而手术刀、血管钳等外科手术器械则在MRI扫描时移出5高斯线以外即可。MRI专用手术显微镜（MR-compatible operative microscope）因在5高斯磁场内放置，需要MRI兼容性器材制成。MRI手术显微镜是通过氮驱动马达（nitrogen-driven motor）工作的。MRI兼容性手术台（MR-compatible surgical table）是集外科手术台与MRI检查台功能为一体的，可通过简单操作而完成各种复杂的多方位、多角度的运动变动，而且台面的移动还可根据图像中的信息来实现X-Y平面方向的微调。

MRI监视器（monitors）是悬臂式双屏，是MRI专用的（可兼容20高斯磁场强度），也可在室内装配大屏幕液晶或等离子监视器，监视器图像可来自于MRI系统、显微镜、内镜和PCs网络（network，PCs），可随时根据手术需要挑选显示图像和切换图像（图3-30）。

（二）临床应用方法

目前国内外越来越多的医疗中心都是应用术中MRI和多模态影像融合技术协助手术。临床应用价值主要是两方面：纠正脑组织位移，提高导航精确度，减少病灶残存，提高手术病灶全切除率；另外，保护脑功能，减少脑功能缺失。

1.病人可在MRI手术室进行，根据病情选择体位，麻醉等一切步骤同常规开颅术。

2.若术中需要MRI配合，手术暂停，病人连同兼容MRI手术床一同进入磁场梯度线圈进行扫描，手术区域应用消毒巾。

3.术中MRI成像序列和成像参数则是为手术而特别设定的，根据需要也可进行术中MRI增强扫描和术中MRI血管造影（MRA）、术中MRI功能成像分析（fMRI）等。

4.如果术中进行MRI神经外科导航，术中MRI提供了手术现场真正实时的脑组织图像，这种图像反馈到导航系统及时地将它们作为最新的导航基础图像来引导手术，就能真正地解决术中脑组织移位漂移问题，克服了以往用术前图像来进行导航而发生的导航误差。这种实时图像进行的实时导航大大地提高了影像导航的精确性，实现神经外科手术的微侵袭。

术中MRI引导的神经外科手术目前还是处于临床探索阶段，适合于MRI手术室使用的MRI兼容性手术器械还在进一步研制。MRI手术室的机构分布及配置也在不断改进，而配合手术进行的术中MRI成像技术也在不断开发完善。这种利用无X线损伤的开放式MRI提供术中实时动态靶器官的监视图像、配合导航技术的神经外科手术，大大提高了导航精确性和病灶手术切除率，具有广泛的临床实用推广前景，相信今后也会在我国逐步得到发展和广泛运用。

三、术中神经电生理监测仪

术中神经电生理监测（neurophysiologic intraoperative monitoring，NIOM）就是将电刺激、脑电、肌电及诱发电位技术应用于神经外科手术中，在实施病灶切除前确定功能区的位置或在手术操作过程中，实时监测神经功能的完整性指导手术进程，以便在最大程度地切除病灶的同时，最小程度地损伤脑及神经的功能，减少或避免术后病人的神经功能缺失，以提高手术的精度和质量。目前用于功能神经外科的术中神经电生理监测设备主要有16通道和32通道两种。在一定程度上，通道数越多，临床应用就越方便（图3-31）。

（一）术中神经监测硬件基本结构

硬件主要由三部分组成：信号采集放大系统、刺激器系统、计算机信号分析/显示/存储系统。

1.信号采集放大系统

人体自发的脑电信号的电压幅值很小，一般为5～100μV，而诱发电位的幅值更小为0.1～5μV，肌电信号则在毫伏范围。因此，这就要求“NIOM”设备的放大器不仅对微弱的信号足够敏感，还必须有足以宽泛的能力去处理各种不同类型的神经生理信号。混杂在电和生物噪音中的神经生理信号被放大后，就要经过一系列的模拟滤波器进行信号处理。低切和高切滤波器就是想要保留神经生理信号所在的频率范围而去除无关的噪音频率。理想是低切滤波器（也叫高通滤波器）将去除原始信号中那些低于设定点的频率；高切滤波器（也叫低通滤波器）将消除在原始采集的信号中高于设定点的那些频率。那么，不同的神经生理信号类型就会有不同的滤波带宽。通常头皮记录的EEG带宽为1～70Hz；SEP为30～3000 Hz；BAEP为10～3000Hz；EMG的高切滤波则可达32kHz。50Hz的工频陷波、滤波是想进一步滤除来自电源的50Hz工频干扰。实际信号的低切、高切及陷波、滤波处理要比理想的情况复杂得多。滤波后的信号将进行模数转换（A/D转换器）进行数字化采样，然后传送至计算机进行分析、显示和存储。微弱的神经生理信号是从强大的噪声背景中提取并进行高增益放大而显示出来的，如果想要采集到真实清晰准确的神经生理信号，放大器必须具备有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声等特性（图3-32、图3-33）。

2.刺激器系统

通常“NIOM”的刺激器包含有电刺激器、听觉刺激器及视觉刺激器三部分。电刺激器类型丰富，有用于体感诱发电位（SEP）的高水平输出的恒流恒压刺激器、用于经颅电刺激运动诱发电位（TCeMEP）的高电压刺激器、直接刺激神经诱发肌电反应和直接刺激皮层确定功能区的具有低水平输出的恒流恒压刺激器，刺激的发放是由计算机“NIOM”应用软件来调节并控制的。为了应用方便性，SEP需要至少有四个高功率输出电刺激器。直接神经刺激的低功率刺激器最大电流限定在5毫安、最高电压限定在5伏特；直接皮层刺激的低功率刺激输出最大电流则限定在20毫安；TCeMEP需要高电压刺激器，最大电压可达1000V，刺激功率为刺激强度与刺激间期的乘积。发放到神经的刺激功率，可以由高的刺激强度和短的刺激脉宽或是低的刺激强度和宽的刺激脉宽来完成。每台“IONM”都需有最大刺激功率限制，以避免高功率引起的灼伤（图3-34、图3-35）。

“NIOM”设备必须能发放恒流与恒压刺激。动作电位的产生是由于跨膜电位的变化而引起的。通过给神经元细胞膜外层一个负电流，细胞内则成为相对更正的电位，直到达到阈值水平而产生动作电位引起电信号沿着神经元细胞的传导。为了保证在重复刺激过程中的每一次刺激的神经激活是一致的，每次发放的电流应该是恒定的。因此，恒流刺激是首选的电刺激方法。根据欧姆定律V=IR，电压和电流通过刺激电路中的电阻密切相关。在“NIOM”中，不论皮肤阻抗如何变化，恒流刺激通过改变刺激电压保证所需电流的发放。然而，在某些特别情况下，恒压刺激被作为首选刺激方法的。如在肿瘤切除中的颅神经的刺激和经颅电刺激运动诱发电位（TCeMEP），当被刺激的神经浸在充满液体的术野时，电流会选择通过低阻抗的液体。那么，有多少电流会通过被刺激的神经却无法得知。而且，电流的分流量依据术野的干湿环境而变化，此时恒压刺激会克服恒流刺激所遇到的电流分流问题，因而恒压刺激被作为首选的刺激方法。恒压刺激可以保证刺激神经所在的环境，不论干湿程度如何，都会有适当的电流通过神经。

3.计算机系统

随着计算机技术的日益提高，NIOM设备的信号分析、显示及存储功能也越来也强大。由于多模监测需要同屏显示不同的测试项目或同一测试项目需要以不同的方式显示。因此，显示器必须足够大，分辨率必须足够高才可以清晰显示及辨认波形。目前的计算机的硬盘存储空间已达上千G。病人数据还可以导出存储在移动硬盘上或是存放在服务器上。同时，网络化的术中监测已经越来越广泛地被临床应用。

（二）术中神经生理监测仪的软件功能

NIOM设备软件设计应为多模监测，即具有诱发电位、脑电、肌电同步多模监测及专为术中监测而设计的肌松监测（TOF）和定量分析功能。软件应用要求灵活方便，测试协议编辑即可预编辑也可在监测中进行修改、编辑、存储及应用。波形显示方式丰富，容易对照，可选自动标记或手动标记。数据结果能便捷地在表格中显示出来；报告生成灵活快捷，模板可自定义，可任意选出所需报告中的波形及数据结果。具体的测试项目如下：

1.躯体感觉神经诱发电位（SEP）包括上、下肢及皮节SEP、脊髓SEP和中央沟定位的皮层SEP。

2.运动诱发电位　经颅电刺激运动诱发电位（TCeMEP）、脊髓运动诱发电位、皮层运动诱发电位。

3.听觉诱发电位（AEP）。

4.视觉诱发电位（VEP）。

5.自由肌电及电刺激肌电（free run EMG，triggered EMG）。

6.肌松监测软件（TOF）波形及直方图、数据显示。

7.EEG头皮脑电及皮层脑电（ECOG）、定量脑电（QEEG）。

（三）术中监测常用电极及探针

术中监测常用的电极有圆盘电极、皮下针电极、螺旋电极、表面粘贴电极和皮层电极，这些电极既可以作为记录电极又可以作为刺激电极。圆盘电极常用于脑电、诱发电位的记录。皮下针电极常用于脑电、诱发电位和肌电的记录。螺旋电极即可作为经颅运动诱发电位的刺激电极，也可用于头皮脑电及诱发电位的记录电极。皮层电极可直接放置在大脑表面记录大脑皮层的脑电活动、诱发电位，又可以作为功能区定位时的刺激电极直接刺激脑组织。表面粘贴、盘状电极及皮下针电极又是记录SEP时外周神经常用的刺激电极，以下是术中监测常用电极（图3-36）。

术中监测刺激探针种类繁多，有些设计为既可以刺激神经又可以记录神经动作电位，有的只适合刺激用。一般来说，双极球头探头适合直接刺激大脑皮层和皮层下组织，同芯圆刺激探头适合刺激细小的神经，双极刺激探针适合中等大小的神经，单极刺激探针则适合刺激被肿瘤包裹的神经。

（四）术中神经电生理监测的应用

颅脑手术常用的神经电生理监测方法有躯体感觉神经诱发电位（上、下肢SEP及用于中央沟定位的皮层SEP）、皮层运动诱发电位（直接刺激大脑皮层）、脑干听觉诱发电位、自由肌电及电刺激诱发肌电、EEG（头皮脑电及皮层脑电）。其目的是识别皮层功能、神经传导通路及颅神经，提供神经功能完整性及早期可能出现的神经受损的信息，提高颅神经和脑功能保护的成功率，降低脑及颅神经损伤的发生率。

1.体感诱发电位定位中央沟

中央沟是划分皮层运动区和感觉区的解剖分界线。脑表面解剖结构的标记通常会有一定的变化，临床上常见脑胶质瘤及癫痫等病灶会引起中央沟的移位，使解剖的中央沟和功能中央沟二者不一致，若手术易造成不必要的脑功能损伤。通过电生理的方法，可以在全麻状态下刺激上肢外周神经（正中神经）在中央区皮层表面来记录SEP，利用感觉区和运动区SEP位相倒置的方法，来确定功能性中央沟、感觉皮层和运动皮层的位置（图3-37）。

2.微血管面神经减压（MVD）的神经监测

MVD治疗半侧面肌痉挛（HFS）的有效率可达85%～95%，而且复发率低。术中神经监测可指导外科医生识别责任血管的解剖位置，指导手术进程，提高手术疗效。不正常的肌肉反应（abnormal muscle response，AMR）也称为侧方扩散（Lateral spread response，LSR），即电刺激面神经的一个外周分支，在面神经其他分支的肌肉上同样可以记录到肌电反应。这种不正常的肌电反应意味着责任血管远离面神经根，异肌电反应消失、AMR波幅消失程度与术后疗效呈正相关（图3-38）。

当然，ZLR、EMG等其他电生理监测技术也可以联合应用于MVD治疗面肌痉挛手术，能够提高手术后效果，降低减压的盲目性以及由此产生的并发症。

3.术中皮层脑电图（ECOG）

是指手术中在硬脑膜剪开后，在硬膜下放置皮层电极或深部电极，记录患者的间歇期放电，主要用于病灶明确及位置远离功能区的继发性癫痫的患者，在麻醉药使用适当的情况下，可以精确地确定癫痫放电的范围，为病灶的切除范围起很好的指导作用。由于麻醉药的影响，只能记录间歇期放电，此种方式有一定的局限性（图3-39）。

（赵兵国　徐　欣）

四、微电极记录系统

（一）基本结构

微电极记录系统（micro-electrode recording system，MER）是通过记录脑深部神经细胞核团的电信号，实现脑内神经细胞的电生理学定位，在脑深部刺激（deep brain stimulation，DBS）的过程中，从神经电生理的角度实现电生理学植入靶点的精准定位。其结构包括微电极推进装置、微电极针及微电极套管针、信号采集器及计算机分析系统组成。目前临床上常用的有美国Leadpoint微电极记录系统和以色列Alpha Omega微电极记录系统。常用的方法包括微电极记录、微电极或宏电极刺激、场电位记录。

1.微电极

用金属钨或铂-铱制成，包括记录的内芯及套管，外涂绝缘聚对二甲苯镀层，仅尖端裸露，电阻为1～2MΩ，微电极越细越好。但是，太细就不能保持其挺直不弯曲状态，因而一般用直径为12～40μm，尖端裸露0.5mm。微电极套管针与微电极配套使用，目的是保证微电极在推进的过程中保持不弯曲，其长度根据不同的微电极记录系统不同而长短不一，一般套管针比微电极要短10～30mm。

2.微电极推进装置

包括载持装置与推进装置，后者有手动或马达控制的电动推进方式两种，其步进一次约0.1mm （指电动）；手动0.1mm看标尺。

3.微电极记录系统

主机是通过微电极进入脑组织经采集器采集到电信号后，送入计算机分析系统，在计算机显示屏上实时显示，其软件系统对采集到的电信号的放电方式、频率、波幅及背景噪声结合解剖图谱进行分析。

（二）Leadpoint微电极记录系统及优点

1.信号记录质量可靠，抗电磁干扰能力强。

2.体积小巧，移动方便。

3.微推进器适用于多种定向仪头架。

4.BenGun-5孔设计，可行单通道/多通道记录，手动或电动推进。

5.特有DBS植入电极和微电极共用的固定支架和套管针。

6.其软件具有显示电极位置状态及持续记录功能和刺激功能，回放功能包括图像回放与声音回放（图3-40）。

（三）Alpha Omega微电极记录系统

Alpha Omega微电极记录系统有两种类型：NeuroNav临床型和Neuro Omega临床和研究合用型微电极记录系统。

1.NeuroNav临床型微电极记录系统

是应用于神经和精神疾病脑深部电刺激（DBS）电极植入或靶点毁损的精准定位系统。NeuroNav能准确地记录神经电生理活动（图3-41）。其临床特点：①体积小巧，携带方便；②具有良好的用户界面；③手持遥控器可以术中在无菌状态下独立操作；④软件界面直观，简单；⑤单一消毒的输出电缆用于微电极的定位、记录和刺激，最大限度地减少污染；⑥BenGun-5孔设计，X-Y纵横移动，可以不调整框架坐标就可调整穿刺通道；⑦不用回退推进器和移除套管，直接将DBS电极通过管道植入；⑧微推进器可以精确推进的电子驱动或手动推进。

2.Neuro Omega临床和研究合用型微电极记录系统

是新型的多功能一体机。Neuro Omega除了具备NeuroNav所有的功能外，还具有其他的功能，包括最大可以容纳122个记录通道，具备微电极及宏电极记录和刺激功能，还可以同时记录场电位（LFP）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）和皮层脑电图（ECOG）等（图3-42）。

（四）临床应用方法

脑深部电刺激（DBS）已经成为帕金森病和其他肌张力障碍疾病的主要治疗手段，丘脑、苍白球以及丘脑底核是其主要的治疗靶点。目前常用的定位方法是影像解剖学（MRI）的方法确定电极的植入位置。随着研究的进一步深入，逐渐认识到在上述的脑深部核团中，还存在着不同的亚功能分区，如苍白球的Gpi和Gpe其功能不一样，丘脑底核（STN）内存在功能节段分区即感觉运动区、联络区和边缘系统区等。不同的功能亚分区，其功能反应也不同，电刺激后存在不同的反应、效果和副作用。目前的影像包括3.0T的磁共振仍无法做到其核团的亚功能分区的影像解剖。另外，有框架或无框架的导航系统精准定位，由于术中患者体位变更、脑脊液流失，导致的脑移位，此时仅仅依靠影像解剖来定位无法满足临床精准定位的要求，微侵入神经电生理定位是有效功能定位的方法之一。最终，DBS的空间定位应该基于组织的电生理特性，即潜在的神经活动，而不是定义上的解剖位置（图3-43、图3-44）。有关微电极记录系统临床应用的具体方法与步骤：

1.病人入手术室后，在立体定向手术治疗计划完成后，常规消毒、铺巾，颅骨钻孔后，调整定向仪框架及弓架上的坐标，安装定向仪弓架，将已消毒的微电极推进器，安置在定向仪弧形弓架上。

2.在微推进器上调整微电极记录电极拟进入的起始位置，一般设计在靶点上8～10mm开始记录。

3.根据手术要求选择单通道或多通道微电极记录模式，将套管针经BenGun-5孔针道的中间通道（单通道）或所需要的通道（多通道）推进至硬脑膜，用单极电刀灼开硬脑膜，将套管针徐徐沿着设定的路径进入脑内并固定，并拔出针芯。

4.将微电极记录电极通过置入脑内套管针，将连接导线连接微电极及计算机主机。

5.输入患者的基本信息，测试微电极的阻抗，检查各种电线路，将外界的各种干扰波减小至最低程度。

6.开始记录电生理信号（靶点上8～10mm开始记录），应用电动马达或手动推进微电极进入，规定每次步进深度为0.5mm，每一步前进，微电极针滞留30秒并记录，直到靶点中心，根据信号情况及解剖位置决定是否需要进一步记录至靶点下方。

7.分析电生理信号是否出现典型病变信号以及信号的长度与强度，决定是否将刺激电极植入该通道，如未出现明显的电生理信号，调整位置后再次记录直至满意的电生理信号出现。

8.根据电生理信号，确定电极放置的最终靶点，并进行搜索微电极刺激，观察病人的效果与副作用。

9.在微电极记录信号与微刺激效果满意时，拔出探测微电极，将DBS颅内端电极植入脑内靶区，连接导线进行场电位的记录与分析。

10.StimLock锁住电极，退出套管针，卸下微电极推进器。按步骤关闭微电极记录系统和相关电源。清洗微电极，消毒处理微电极及微电极推进装置，以备下次使用。

（五）常用核团微电极记录图谱

目前使用微电极记录，对脑内的很多核团有了一定的认识。下列常用脑内核（团）神经元放电示意图（图3-45、图3-46、图3-47、图3-48、图3-49、图3-50）。

1.丘脑底核（STN）神经元（帕金森病）

在STN-DBS手术时，微电极记录是从靶点上8～10mm开始记录，进入STN和黑质，各部位的神经元放电特征。

（1）STN：

高频、不规则、伴有震颤和强直的神经元放电。

（2）黑质：

高频、规律的神经元放电。

2.苍白球内侧部（Gpi）（肌张力障碍）

在Gpi-DBS手术时，微电极记录是从靶点上8～10mm开机记录，途经苍白球外侧部（Gpe）、苍白球内侧部，这些部位的神经元放电特征。

（1）Gpe：

低频爆发性神经元放电或低频伴有间断神经元放电。

（2）Gpi：

爆发性、不规则的、高频、类似曲线性的点燃频率。

3.丘脑腹中间内侧核VIM（特发性震颤患者）

爆发性、簇性神经元放电。

4.丘脑前核ANT（癫痫患者）

神经元特点为短暂、高频的暴发性节律。

（徐　欣　凌至培）

五、温控射频热凝仪

（一）基本结构

温控射频热凝仪是目前神经外科临床应用治疗某些疾病的一种仪器。射频热凝仪的基本结构包括三个部分：射频发生器、射频电极和连接导线。

（二）常用仪器名称

目前，市场应用的射频仪有很多品牌，具有代表性的有美国Cosman公司生产的Cosman RFG-1A/1B和Radionics-3C温控射频仪（图3-51），瑞典Elekta公司生产的Leksell温控射频仪（表3-1、图3-52），国产安科公司生产的ASA-601T温控射频仪（图3-53）。

CosmanA1射频仪是由Cosman公司的前身Radionics公司发展而来，经历了数代的发展有了目前最新一代的射频仪是单通道RFG-1A/1B射频仪和4通道的G4射频仪。我国市场上应用的射频仪还包括加拿大的OWL射频仪和我国北琪公司生产的R-2000B系列温控射频仪（图3-54）。

R-2000B射频仪的主要特点如下：①两个手术电极输出通道，可同时进行同一患者两个独立靶点的治疗；②具有单极应用、双极应用和双路单极应用三种电极治疗模式；③电刺激定位具有恒电流和恒电压两种模式；④连续射频具有正常和阶跃两种模式；⑤脉冲射频具有电压控制、温度控制和脉宽控制三种模式；⑥采用8寸触控液晶屏；⑦采用全数字化技术，全部参数设置均实现数字输入；⑧治疗数据自动记录保存，可导出进行分析和打印。

（三）临床应用方法

1.毁损电极针选择

毁损电极针有裸露长度2～10mm、直径0.7～2.1mm等不同的规格。根据患者毁损靶点解剖位置和毁损灶大小，选择不同毁损电极。如Vim核毁损术应选择电极针裸露长度2～4mm、直径1.2～1.6mm的较适宜；脊丘束毁损术应选择电极针裸露长度2mm、直径0.7mm；扣带回毁损术应选择电极针裸露长度8～10mm、直径1.8～2.1mm。

2.温控射频热凝仪连接

以颅内脑组织Vim核（团）为例，先完成疾病靶点定位、消毒、铺巾、局麻、手术钻孔，调整定向仪框架及弓架的坐标，安装弧形弓，打开温控射频热凝仪总开关，连接导线，一端连接射频仪输出口，一端连接毁损电极。同时，将负极板妥善与患者皮肤接触，接触面积应超过15cm2，以防灼伤。

3.靶点验证

在毁损电极置入前，再次核对靶点数据。验证和确定影像靶点定位是否正确，有无个体差异，保证手术达到预期效果而不出现明显的副作用。

4.参数调试

再次确认射频热凝仪各项功能处于良好状态，打开阻抗、频率、脉宽、电压、时间、温度等开关，了解各物理参数是否正确，并调试好参数。根据靶点的解剖位置，选择不同的物理参数。如帕金森病（PD）Vim核毁损为例，要求阻抗在400～500Ω，运动刺激频率2～5Hz，脉宽0.5～1.0毫秒，电压1.0～2.0V；感觉刺激频率50～100Hz，脉宽0.2～0.5毫秒，电压0.3～1.0V。

5.组织毁损

对于毁损治疗，在置入射频电极后，先用45℃进行靶点可逆性毁损，检查确定无功能障碍时，再逐渐升高温度至65～80℃，时间60～100秒（设定有效的毁损时间为60秒，各种射频仪升温计时的方式不同，一种为逐渐升温，到了预先设定的温度才开始“毁损”、计时；另一种为升温过程即计时，要注意区别）。对于阻抗先导的射频热凝仪，根据阻抗曲线由高到低的变化，进行能量控制的毁损。

6.毁损术毕

拔出射频电极针，观察和检查病人的临床症状和体征3～5分钟。如果患者的临床症状和体征改善达到目的，手术结束。如果原来的症状体征无改善。检查核对坐标值，必要时调整坐标予以纠正，重复毁损，直至达到预期效果。也可以用CT、MRI扫描复查。

（毛之奇）

六、神经外科ROSA和Remebot机器人系统

（一）ROSA机器人系统

随着计算机及软件程控技术、导航技术、多模态影像及融合技术等多学科的迅速发展，神经外科机器人的应用给临床的治疗方式及理念等方面带来了深刻的转变。神经外科是手术精准和微创为主，为防止过度神经功能缺失，目前相关机器人技术岀现就克服了传统手术上的局限性，不断突破手术禁区。全球已经有多款神经外科机器人应用到临床。其中具有代表意义的是Medtech S. AS.公司研发的ROSA神经外科机器人系统。

1.ROSA机器人的诞生

ROSA机器人是由Medtech S. A.S公司研发、用于神经外科立体定向的机器人系统。Medtech S. A.S公司最初研发骨科机器人BrightTM，是由Bertin Nahum先生于2002年所创建。自2007年开始Medtech S. A.S公司开始投入研发神经外科机器人系统，型号命名为“ROSA”。该产品于2008年获得欧盟CE认证，2009年获得美国FDA认证。2014年10月“ROSA”神经外科机器人系统获得中国CFDA认证。

2.ROSA机器人的基本结构和组件

ROSA机器人基本构成包括机械臂、触摸显示屏、导向器械适配器和固定器、主机、液压制动装置、紧急制动装置（图3-55）。同时配备有一个手术计划工作站，用于制定手术计划使用（图3-56）。ROSA机器人常用的配件有器械引导固定器、DBS微推进器、无菌和非无菌指示探针、电源适配器、主机电源线、脚踏开关。

ROSA机器人软件包括手术计划和引导模块，其中分别包括图形界面、术中导航软件、影像融合软件、功能神经外科手术计划软件、脑室镜应用模块、经鼻内镜应用模块。

3.ROSA机器人的工作原理

神经外科医生术前根据患者情况给予ROSA机器人一定的指令（术前计划），机器人则严格执行指令，稳定握持各种手术器械，并精确定位、指向靶点，协助神经外科医生完成手术。

ROSA机器人工作的原理包括如下流程：①患者颅骨标记点的确立（根据不同的注册方法，确定不同的颅骨标记点）；②获取术前影像；③术前图形融合和计划；④安装ROSA设备，并连接好机器人和头架；⑤将术前数据、手术中头架及颅骨标记点等进行注册；⑥根据术前计划，进行手术操作。

4.ROSA机器人的功能与应用范围

ROSA机器人是一应用软件控制技术与六度自由机械臂传感技术相结合的机器臂导航。具备独有的四种注册和配准方式的设备（体表Marker点注册、颅骨植入标记点注册、框架标记点注册、无标记点的激光自动注册），其中无标记点的激光自动注册是世界上首次独家专利技术。同时ROSA机器人技术保持了多功能、多系统整合的技术优势，适用于DBS（脑起搏器）植入疗法（如帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍、抽动症、阿尔茨海默病）和干细胞疗法的机器人系统；将电子脑图谱、PET、DTI数据源兼容性整合到手术计划软件实现了术中激光定向定位功能；适用于神经内窥镜手术，具有术中实时导航功能。它也是目前神经外科定位精准度、可重复性精准度、术中导航精度最高的设备。

ROSA机器人目前在神经外科手术中应用范围：功能神经外科手术，如帕金森病（特发性震颤、肌张力障碍、抽动症、阿尔茨海默病等）脑DBS植入术；立体定向脑电图电极植入（SEEG）手术；大脑皮层刺激术或射频温控热凝毁损术；神经干细胞脑内植入治疗；脑组织活检手术等。还有协助内镜辅助手术，如错构瘤、垂体瘤、脑囊肿、颅咽管瘤的切除或抽吸术等；开放性颅脑手术如肿瘤切除、皮层功能区等术中实时激光定位等。

（二）Remebot神经外科医疗机器人

1.Remebot医疗机器人

是另一种应用于神经外科立体定向手术的导航定位系统，借助多模态影像融合、三维手术规划、实时导航、机械臂精准定位，辅助手术者实现微创、精准、高效的无框架立体定向手术。适用于立体定向活检，脑出血、脑囊肿抽吸排空，癫痫、帕金森病等神经外科疾病立体定位。该医疗机器人是北京柏惠维康科技有限公司研发、生产（图3-57）。

2.Remebot机器人的工作原理与步骤

（1）首先患者术前行头颅影像学扫描，患者在术前贴上Remebot专用标志物进行CT/MRI等医学影像扫描。

（2）通过三维可视化和多模态影像融合技术，系统重建出患者头颅三维图像，准确地观察病灶位置、了解周边重要脑组织功能关系和血管分布。

（3）手术规划：选择靶点位置，规划最佳手术路径。

（4）医生按指定模式给患者头颅和机械臂分别进行激光注册，从而将计算机三维模型与现实手术场景建立空间对应关系。

（5）定位注册完成后，医生确认规划路径，机械臂在跟踪系统监控下自动、准确地运动到医生规划的位置。

（6）手术实施：在导向器协助下，协助完成颅骨钻孔，实施定向活检、囊腔或血肿抽吸，也可完成颅内靶点毁损、DBS植入等手术实施。机械臂作为一个操作平台，保证各种手术器械的稳定性。

（毛之奇）

七、经颅磁刺激系统

经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）技术是利用脉冲磁场作用于中枢神经系统，使皮层神经细胞的膜电位改变，并产生感应电流，从而影响脑内代谢和神经电活动，以达到治疗疾病的目的。

（一）TMS的基本原理

TMS的作用原理在于通过时变磁场诱发出感应电场，即法拉第磁效应，在头颅附近放置一导电线圈，并在数毫秒内通过快速变化的电流进而产生可以穿透头皮及颅骨的变化的磁场，而这一场强不断变化的磁场就可以使线圈下方的局部大脑皮质（面积约3cm2，深度约2cm）产生持续数百微秒的电流，并激活相应区域皮质及皮质下神经元轴突。

TMS主要有单脉冲（sTMS）、双脉冲（pTMS）和重复经颅磁刺激（rTMS）3种刺激模式，不同的刺激模式会产生不同的效应。单脉冲是指每次只能发出一个刺激脉冲，多用于常规电生理检查，获取MEP、运动皮质阈值（motor threshold，MT）和皮质静息期（cortical silent period，CSP），进而反映整个皮质脊髓系统的兴奋性。

双脉冲以极短的时间间隔在同一个刺激部位连续给予两个不同强度的刺激，或者在两个不同的部位应用两个刺激仪。双脉冲的特点是脉冲间隔可以调整，最短间隔时间可以到1毫秒，多用于研究神经的易化和抑制作用，以获得皮质兴奋抑制恢复曲线。

重复经颅磁刺激是在同一个刺激部位反复给出慢节律低频或快节律高频刺激，最高频率可达100Hz，且在神经元不应期也进行刺激，兴奋水平走向的连接神经元，产生兴奋性突触后电位总和，使皮层之间的兴奋-抑制联系失去平衡，从而改变大脑皮层的兴奋度。一般来说，低频TMS（频率≤1Hz）刺激可以抑制大脑皮质兴奋性，而高频TMS（频率≥5Hz）刺激用以增加大脑皮质的兴奋性。

刺激线圈也称磁头或探头，同一台机器连接不同规格的线圈能输出完全不同的信号，如刺激强度、深度和面积等。线圈的不同规格主要区别于尺寸和形状。常用线圈的尺寸有小线圈（Small 50mm Coil）、中线圈（Medium 70mm Coil）、高能线圈（High Power 90mm Coil）和双线圈（Double 70mm Coil）。线圈形状主要有两类：单线圈和双线圈。单线圈所形成的磁场很像一个火山，火山口（顶部）也是一个如线圈大小的圆形，为磁场强度最大的区域，距离线圈表面2～3cm。一般选择将顶部作用在皮质上。双线圈也称8字形线圈，是由一条导线按8字形缠绕而成。双线圈的磁场最强处为聚焦后的一个点，这完全不同于单线圈。其顶部为磁场最强处，距离线圈表面2～3cm，适合精确的皮层定位刺激，如脑功能成像等（图3-58）。

常用的线圈为圆形线圈和双线圈。特殊线圈包括风冷降温线圈、伪线圈（安慰剂）、超小线圈（可用于大鼠）以及特殊定制的线圈等。线圈在连续工作一段时间后都会由于发热而达到一定温度，若线圈的温度高于42℃则大部分机器会自动停机以防止过热烫伤受试者。为了避免这种现象，很多产品设计了带降温系统的风冷双线圈（如Magstim Double 70mm Cooled Coil System），可以保证长时间连续刺激而不会过热。伪线圈的外观和形状与真线圈完全一致，工作的时候同样会发出刺激声音，只是不释放刺激信号，一般用来做对比试验。

使用磁刺激的时候需要调整的参数主要有三个：刺激位置、刺激频率和刺激强度。其中刺激频率的选择取决于机器本身所允许的范围，比如100Hz磁刺激器允许选择从1～100Hz不同的刺激频率。不同的频率适合不同的临床疾病应用，采用高频刺激可促进皮质兴奋的正常化，低频刺激可降低运动皮质兴奋使其正常化。刺激强度的概念有两个：一是仪器所能达到的输出强度，最大磁场强度一般为2～3T；另外，一个是施加给病人的刺激强度。刺激部位的确定很关键，一般是基于标准解剖图谱或根据经验来确定，而TMS联合神经导航系统的开发，经颅磁刺激导航系统（nTMSN），大大增加了刺激的精准性。

（二）导航经颅磁刺激技术（Navigation transcranial magnetic stimulation，nTMS）

由于头颅的不规则形状，在经颅磁刺激时很难精确地定位刺激部位。最初，刺激的部位只能做大致的定位，刺激深度和刺激角度缺乏精确性。随着现代科学技术的快速发展，基于神经导航的定位系统被整合到TMS技术上，通过与MRI/CT等影像学结合，实现了TMS的可视化。在导航系统的指引下，操作者可以清楚地看到手中的线圈与被试者头部及脑部相对位置的变化（如Visor-2经颅磁刺激导航系统，图3-59）。导航系统的应用使得磁刺激的临床和研究工作有了质的飞跃。也正是由于该技术的飞速发展和不断完善，才使得其在临床和科研方面得到广泛应用。

（三）TMS的临床应用

通过TMS可以检测运动诱发电位（MEP）、中枢运动传导时间（central motor conduction time，CMCT）、皮质静息期、运动皮质兴奋性等，从而提供疾病病理生理机制方面的重要信息。重复TMS可以调节病变区皮质兴奋性等，使其在癫痫、帕金森病、抑郁症、卒中、脊髓损伤等疾病的实验性和临床应用方面具有巨大的潜在价值。目前，TMS已经在神经病学、神经康复学和精神心理学等领域应用。

1.癫痫的TMS治疗

癫痫是一种慢性的脑部疾患，以脑部神经元异常放电所致的反复和短暂的中枢神经系统功能失常为特征。一组大脑神经元一过性电生理改变，产生异常的过度性同步放电。TMS可以调节大脑皮质的兴奋性，频率≥5Hz的高频TMS可以增加大脑皮质的兴奋性，频率≤1Hz的低频TMS则可以抑制大脑皮质兴奋，从而抑制癫痫的发生。因此，对不适合切除性手术的药物难治性癫痫，可以考虑应用TMS治疗。高频TMS还可以有诱发癫痫发作，从而在癫痫灶的定位方面有一定应用价值。

2.帕金森病的TMS治疗

帕金森病（PD）是一种常见的神经系统变性疾病，老年人多见，其主要的病理改变是中脑黑质多巴胺（dopamine，DA）能神经元细胞的变性和凋亡，由此而引起纹状体DA含量显著性减少而致病。临床上主要表现为静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍，同时患者可伴有抑郁、便秘和睡眠障碍等非运动症状。研究发现，高频rTMS刺激初级皮质运动区可以改善帕金森患者的运动症状，并且这种疗效随疗程的增加而逐渐显著，也有少量研究报道低频rTMS可以改善帕金森病患者症状。TMS治疗帕金森病的机制可能与调节皮层的兴奋性、神经营养因子的分泌以及通过调节儿茶酚胺的代谢而发挥作用。TMS不仅可以暂时缓解帕金森病患者的临床症状，在TMS治疗完成后的相当一段时间内仍然可以起到保护作用。目前TMS治疗帕金森病的有效性、刺激频率、刺激部位尚存在争论，仍需更多的临床试验进行验证。

3.其他方面的应用

TMS还用于研究和治疗其他中枢及外周神经系统的疾病，如脑卒中后遗症、肌萎缩侧索硬化、多发性硬化、痉挛性截瘫、神经根炎、海绵性肌病、耳鸣、慢性疼痛和外周神经疾病。在精神和认知功能改变方面，对抑郁症、老年痴呆、语言、记忆改善等神经功能缺失中发挥一定治疗作用。

（四）rTMS的安全性

TMS治疗后的副作用可表现为头痛、失眠、诱发癫痫等。有学者研究数千例经TMS治疗病例，结果只有6例出现一过性癫痫发作，故认为TMS是一种安全的技术。美国国立卫生研究院于1998年发布的TMS操作指南，认为TMS对癫痫患者为相对禁忌证，只要在操作中严格控制刺激参数、规范操作也是安全的。只有掌握好适应证，选择合理的刺激频率、刺激强度及刺激时间，TMS是一种安全的治疗手段。

（崔志强）