ROSA周刊 |专访三博脑科栾国明: 机器人辅助电极植入已超500例 融合DTI后将更好保护脑功能

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文源:神外前沿

北科-ROSA神外周刊 第1期

神外前沿讯,以机器人为代表的数字神经外科,目前正在成为中国神外的技术发展潮流之一。

目前,手术机器人除了在功能神经外科领域得到应用之外,也逐步在活检、内镜手术等领域开展临床应用,越来越成为了手术的重要辅助工具。

ROSA是国内最早临床应用的神外手术机器人,而首都医科大学第十一临床医学院(三博脑科医院) 院长、北京脑重大疾病研究院癫痫所所长栾国明教授正是国内最早引进并临床应用ROSA手术机器人的中国神外专家,目前栾国明教授利用ROSA辅助的电极植入手术已经超过500例,积累了丰富的手术机器人应用经验。

DTI技术是目前国内外神外手术机器人设备研发的重点,栾国明教授认为,融合了DTI技术的手术机器人将具有积极的临床应用价值,能够更好的保护脑功能,应用范围也将远远超过功能神外手术范畴。

不仅仅是服务于临床,利用了机器人的快捷精准,电极植入技术得到了更好的发展,现在栾国明教授的微电极已经能够监测到单细胞的信息,并在国际上首次发现人的恐惧情感其实是源于枕叶(论文题目:Occipital Lobe Epilepsy With Ictal Fear: Evidence From a Stereo-Electroencephalography (sEEG) Case,2018.8.07发表于Frontiers in Neurolog杂志)。

最近,栾国明教授关于神外机器人的研究著作即将付印出版,机器人技术在未来将有可能推动神经外科手术大幅进步。

近日,在首都医科大学三博脑科医院,神外前沿就上述热点话题专访了栾国明教授,谈话要点如下:

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1、神经调控和机器人的关系?

神经调控是植入电或者化学物质,和神经界面相接触,从而影响脑神经功能的技术,比如电刺激器。由于靶点不同,作用的部位不同,而起的作用也不同。

机器人是Robot手术辅助系统,比如ROSA机器人,利用机器人可以在提高手术精准度、节省手术时间、避免并发症等方面起到更好的作用。

2、机器人的应用范围?

机器人不光用于神经调控,其应用范围会很广泛,现在ROSA最多的用于电极植入。对于癫痫的治疗,有一部分癫痫患者是MR阴性的,在这部分患者的癫痫灶的定位上,就需要根据病人症状学和相应脑皮层对应关系,以及之间的电和网络传导的关系,来设计将电极植入到脑内的办法,以精准的进行癫痫灶定位。

如果电极要放十几根甚至二十根,要靠着人工的一根根的计算,会浪费很多时间。并且,人脑非常复杂,脑表面有好多血管,需要结合影像学来设计提前避开血管。这时,如果我们用机器人系统,一下子就可以设计很多靶点,植入电极就会节省很好长时间,平均3-5分钟就植入一根电极,而且还能有效避开血管。所以机器人目前在这个领域的应用是最广的。

除此之外,我们用机器人来进行靶点的定位。比如活检,再比如DBS植入,利用机器人无框架的技术,直接把电极植入到相应的靶点,来达到电刺激或调控的目的。

另外,机器人还可以去辅助激光系统、辅助内镜系统来协助手术。比如ROSA,可以准确的把内镜放到一个位置,利用内镜的光源来看到病灶,进行切除、烧灼等等手术。所以说ROSA是一个手术辅助系统,用处还是挺多的。

机器人不单能够定位,还能通过“眼睛”,把脑组织结构特别是血管的走行看得清清楚楚,然后避开。

3、国内最早引起机器人的初衷?

最早在癫痫植入电极诊疗中,有两大派别,一派是美派,开颅后把电极植入到脑里;另外一派是欧派,通过脑室或血管造影,并把血管和脑室造影融合起来,然后避开血管,将电极植入颅内,这叫立体脑电。

这两种办法都是为了精准的进行癫痫症定位。而ROSA恰恰是把血管造影和脑室造影、甚至CT、磁共振等影像都融合到一起了,所以ROSA用起来,就能安全并节省时间、准确有效。

2010年的时候,我和刘兴洲教授去法国学习,就看到这套ROSA系统,当时我就希望将其引进到国内。2012年,ROSA就在我们医院正式使用了。我们医院使用了大概5年以后,其他医院才逐渐引进了这个系统。到目前为止,我们医院用ROSA做电极植入已经超过500例了。

电极植入如果十几根一例患者的话,过去一天最多做一例,现在用机器人一天能做2-3例,而且安全性也有了,过去可能有较高的出血率和感染率,但现在都很低。同样道理,现在用机器人来做DBS和一些特殊部位的活检,就不用框架了。

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4、融合DTI有临床价值吗?

有临床价值。DTI主要是看纤维束甚至传导束,过去我们按额叶颞叶枕叶等分区,是太粗了,而再往下细分,Brodmann分区总共有六十几个分区,现在随着影像学的进步,把相同的纤维功能的皮层纤维束连到一起,来构成一个特殊的公共区域,可能分的就更细了。

现在如果把这些纤维束、无论横的、纵的都分清楚了,那对手术的选择也是很有帮助的。

5、如果不融合DTI,目前的手术就有可能伤害到神经束?

应该说看什么类型的手术,比如我们现在放的电极都非常小,就不考虑这些问题。如果切除一个病变,比如半球离断,可能就要考虑这些东西。要看是接触手术、离断手术、还是电极植入术,其目的是不一样的。另外,植入电极有时候可以直接毁损癫痫症,那如果能够看到神经束是有意义的。

6、癫痫网络研究?

一个神经元有轴突有树突,有兴奋的,有抑制的,一个神经元兴奋的话,很快就会在一个皮层内形成一个区域。

举个例子,一个神经元,一旦有受到一个刺激,就产生一个动作电位,很快就按照树突轴突开始扩展(影像上显示了颜色的变化),然后在细胞的灰质六层中形成了一个柱,紧接着形成了一个微血管,然后把相同细胞连在一起就形成一个网络了。

脑网络可分功能网络和结构网络,再往下如果出现放电了,这就叫癫痫网络。

所以网络非常重要,我们可以根据脑电的不同时间、不同期限,来估算出癫痫到底起源于哪里。然后放电极,过去有框架的,现在我们用机器人,很快就把电极放下去了。

7、安全性与定位:

说起的安全的问题,首先得了解设备的性能,得用熟了;其次才是定位,实际上人自身带的骨性标志就足够来精准定位了。如果为了更精确,可以在术中再拧两个钉,那更准确了,钉非常小,可以说没有什么创伤(见上图)。

8、临床研究:

正是因为由于机器人的出现,使我们更精准的了解脑网络。我们现在的一个电极头上,能有9~11根非常微小的小电极,这个小电极能记录到单细胞。

原来认为恐惧是起源于颞叶,但是我把电极放到枕叶中发现,枕叶先出现放电,后出现恐惧。所以说我就证实了枕叶是恐惧的起始。

未来,机器人越来越细的话,应该好多都能代替咱们人做手术。我刚写一本神经外科手术机器人方面的书,很快就要出版了。

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受访者简介

栾国明,主任医师,教授,博士生导师,首都医科大学第十一临床医学院(三博脑科医院) 院长、北京脑重大疾病研究院癫痫所所长。自1982年从事神经外科工作,先后获得硕士、博士学位,美国加州大学洛杉矶医学院博士后学位,1996年3月任北京天坛医院功能神经外科病区主任及北京市神经外科研究所神经生物室主任;2003年任北京医院神经外科主任;2012年任癫痫病临床医学研究北京市重点实验室主任。是我国功能神经外科专业的学术带头人之一。栾国明教授在三十余年的神经外科生涯中,成功实施了8000例神经外科手术,其中仅癫痫手术就达5000余例,实施癫痫手术数量在国内位居前茅。他开创的“双极电凝热灼脑浅表皮层治疗功能区顽固性癫痫”的手术方法,被《健康报》等媒体誉为“栾氏手术。已连续获得国家自然科学基金,有国自然重大课题1项、国自然面上课题1项、北京市科委科技计划项目 1项、首都卫生发展科研专项项目1项。目前,栾国明教授正在研究北京脑计划的脑功能图谱与网络以及影像学和癫痫灶精准定位。迄今为止,主持国自然重大课题、科技部重点研发计划子课题等科研课题30余项。发表SCI文章近60篇,主编及参编著作10余部。先后培养了博士后、博士、硕士研究生50余名。

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