После становления классической нейрохирургии в 1950-х годах микроскопические нейрохирургические техники быстро развивались и получили широкое распространение во второй половине двадцатого века. В 1990-х годах нейрохирургия вступила в эру минимально инвазивной хирургии.
В 2001 году на «Семинаре по новым концепциям минимально инвазивной хирургии», проведенном Китайской инженерной академией, эксперты предложили, что минимально инвазивная хирургия — это сублимация хирургии в 21 веке, и что «минимально инвазивная» — это новая сфера, к которой стремится хирургия. Минимально инвазивная хирургия — это новый рубеж хирургии. Любое лечение, которое минимизирует хирургическое повреждение тканей, максимально избавляет пациента от поражения и максимально сохраняет физиологические функции пациента, должно относиться к минимально инвазивной хирургии. Как отрасль нейрохирургии, вера нейрохирурга в минимизацию травмы поверхности тела и тканей организма пациента при лечении неврологических пациентов и прикладывание всех усилий для проведения «минимально инвазивных» операций является новым достижением в области нейрохирургии.
Быстрое развитие компьютерных информационных технологий, проект генома человека, а также исследование и применение нейральных стволовых клеток создали материальную основу для обновления концепции нейрохирургии и предоставили новые идеи и новые средства для нейрохирургии, тем самым способствуя развитию современной нейрохирургии.
В настоящее время минимально инвазивная нейрохирургия включает в себя такие методы, как микрокостный подход, нейронавигационная хирургия, нейроэндоскопия, внутрисосудистое вмешательство, радиохирургия, исследование и применение нейрональных стволовых клеток и генная терапия.
I. Микрокостный подход.
При микрокостном подходе используется небольшой разрез (длиной 3,0 см) и маленькое костное окно (2,5 см х 3,0 см), что не влияет на внешний вид пациента и является отличительной чертой минимально инвазивной хирургии. Этот подход требует точности, подобной замочной скважине, при локализации внутричерепных поражений. Доступ индивидуален для каждого пациента и предназначен для достижения внутримозгового поражения с целью проведения минимально инвазивной операции. Минимальное растяжение мозговой ткани — ключ к минимально инвазивной технике. Кора головного мозга очень чувствительна к нагрузке, и когда давление превышает 20 мм рт. ст., это может серьезно повлиять на мозговой кровоток, приводя к ишемии коры и отеку головного мозга, что приводит к необратимым послеоперационным неврологическим повреждениям, таким как гемиплегия и афазия, или в тяжелых случаях к смерти. Если учитывается предоперационный неврологический статус пациента и данные визуализации, арахноидальный и вентрикулярный бассейны мозга вскрываются для выпуска спинномозговой жидкости, а естественная мозговая борозда используется для разделения сосудистых нервов, чтобы достичь области поражения, нагрузка на мозг снижается, что приводит к значительному снижению медикаментозного повреждения тканей мозга во время операции. Благодаря небольшому костному окну, время открытия и закрытия черепа сокращается, уменьшается интраоперационное кровотечение, частота послеоперационных осложнений низкая, и пациент быстро восстанавливается. Сокращается время пребывания пациента в больнице и экономятся медицинские расходы.
В последние годы высококачественная визуализация, такая как КТ, МРТ, позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и суперселективная катетеризация (DSA), позволила более точно локализовать и качественно диагностировать внутричерепные поражения, а также детально визуализировать анатомические взаимоотношения вокруг поражений. Высокотехнологичные достижения в смежных дисциплинах постоянно обновляют микрохирургические инструменты и обеспечивают надежную техническую поддержку микрокостных подходов. Точное позиционирование, ориентация и ведение в реальном времени процедуры нейронавигации обеспечивают надежное техническое оснащение для микрокостного подхода. С 1999 года отделение нейрохирургии больницы Тяньтан Столичного медицинского университета провело более 400 операций с использованием микрокостного подхода и накопило опыт лечения церебральных аневризм, опухолей седловидной области и понтоцеребеллярных опухолей.
Применение микрокостного подхода, который является отличительной чертой минимально инвазивной нейрохирургии, требует от хирурга большого клинического опыта в микрохирургии, а также сложного и полного микрохирургического оборудования и набора специальных хирургических инструментов, предназначенных для микрокостного подхода. Микроперфораторный подход лучше всего подходит для экстрацеребральных поражений, таких как бессимптомные опухоли мозга и аневризмы. Микроперфораторный подход имеет свои ограничения и не подходит для хирургии крупных церебральных артериовенозных мальформаций или эпилепсии.
Нейронавигационная хирургия
В 1998 году в отделении нейрохирургии больницы Тяньтан Столичного медицинского университета была внедрена навигационная технология и проведено более 600 операций по удалению внутричерепных опухолей, цереброваскулярных мальформаций и операций на позвоночнике, которые позволяют безопасно удалять очаги глубиной менее 2,0 см в полушарии головного мозга, не причиняя пациенту никакого неврологического вреда. Здесь накоплен опыт по расширению сферы применения малоинвазивной нейрохирургии.
Применение нейронавигационной хирургии ценно для.
(1) Разработка хирургического подхода: предоперационные 3D-изображения кожи головы, поражения, сосудистой системы и желудочковых структур получают на рабочей станции, чтобы выбрать идеальный индивидуальный хирургический подход с максимально коротким хирургическим доступом, используя естественные борозды и расщелины мозга, уменьшая площадь лоскута или используя микроперфорацию для уменьшения воздействия на мозг. Молодых хирургов также можно обучить разработке подхода.
(2) Точное иссечение глубоких поражений: навигационная система может точно определять местоположение небольших глубоких поражений до операции и направлять их обнаружение в реальном времени интраоперационно, уменьшая повреждение тканей мозга слепым зондированием и снижая послеоперационные неврологические нарушения.
(3) Отображение важных внутричерепных структур: во время краниотомии, особенно операции на основании черепа, понимание в реальном времени взаимосвязи между опухолью и окружающими важными сосудами, такими как ствол мозга, внутренняя сонная артерия и базилярная артерия; во время резекции менингиом, глиомы и опухолей гипофиза в полушариях головного мозга, зондирование границы опухоли и проверка степени резекции; отображение положения лобного синуса и дурального синуса для обеспечения безопасности краниотомии.
(4) Применение в хирургии церебральной артериовенозной мальформации и аневризмы: навигация может определить сосудистую протяженность огромной артериовенозной мальформации и направлять разделение и резекцию вдоль границы артериовенозной мальформации, что позволяет избежать кровотечения от непреднамеренных повреждений, а также предотвратить повреждение тканей мозга. Интраоперационная навигационная система обеспечивает положение внутренней сонной артерии и II и III черепных нервов в реальном времени; направляет пункцию желудочков при неудовлетворительном втягивании мозга; помогает оценить соотношение между гигантской аневризмой и несущей аневризму артерией для обеспечения безопасности несущей аневризму артерии при пережатии артерии.
(5) Биопсия и удаление внутричерепных инородных тел: система легче позиционируется, чем системы с рамами, и может использоваться для биопсии, пункции кист (гематом); позиционирование для удаления травмированной кости, инородных тел.
Интраоперационный дрейф ткани мозга может повлиять на результаты навигации и может быть скорректирован интраоперационно с помощью УЗИ и открытой МРТ для получения компенсационных изображений. Магнитно-резонансное вмешательство (МРТ) — это процедура, при которой используется открытый аппарат МРТ для обеспечения МРТ-наведения в реальном времени во время краниотомии. Интраоперационная визуализация доступна в режиме реального времени, что позволяет оператору постоянно быть в курсе процедуры и определять направление и глубину процедуры. Магнит недавно разработанного аппарата МРТ предоставляет хирургу пространство для работы непосредственно в магнитном поле; оператор может не только работать непосредственно или под микроскопом, но и «видеть» структуры вокруг операционного поля с помощью МРТ в реальном времени. Свойства МРТ позволяют оператору мгновенно различать нормальные и больные ткани, которые невозможно определить невооруженным глазом; оператор может использовать индикатор для получения интерактивных МРТ-изображений в режиме реального времени в любой точке операционного поля. МРТ в сочетании с однофотонным сканированием (ОФЭКТ), магнитоэнцефалографией и ультразвуковым наведением в реальном времени для функциональной нейрохирургии обеспечивает всестороннее понимание биохимических изменений в ложе опухоли, прогнозирует состояние послеоперационного мозгового кровообращения и эффективно снижает хирургические осложнения. Она имеет более широкие перспективы в плане понимания биохимических изменений в ложе опухоли, прогнозирования послеоперационного состояния мозгового кровообращения и эффективного снижения осложнений. В настоящее время интервенционные методы с МРТ-наведением все еще находятся на ранних стадиях клинического применения, и из 15 исследовательских центров по всему миру поступили сообщения о более чем 1000 случаях открытой МРТ-хирургии.
Вспомогательная роль нейроэндоскопии в минимально инвазивной хирургии
Эндоскопически-ассистированная микрохирургия может использоваться для лечения внутричерепных арахноидальных кист, внутрижелудочковых кистозных поражений, внутримозговых паренхимальных кистозных поражений и транссфеноидальной резекции внутриселезеночных поражений, что позволяет достичь хороших результатов.
Эндоскоп подходит для работы в узких полостях и отверстиях; четкость глубокого поля эндоскопа значительно лучше, чем у операционного микроскопа, что позволяет более четко видеть нервы и кровеносные сосуды; сама эндоскопическая зрительная трубка может иметь боковой обзор, так что внутренние боковые структуры поражения могут быть идентифицированы, когда поражение достигнуто, и остаточные опухоли в слепой зоне микрохирургии могут быть замечены, расширяя поле зрения и повышая точность операции, что является вспомогательным средством для минимально инвазивной хирургии. Это позволяет улучшить визуализацию и повысить точность, способствуя минимально инвазивной хирургии. При прямом пережатии аневризмы черепа использование нейроэндоскопии позволяет оператору увидеть аневризму и дорсальный аспект артерии, имплантированной в аневризму, избегая непреднамеренного повреждения жизненно важных артерий. В случае холестеатомы, растущей между нервом и кровеносным сосудом, нейроэндоскопия может заполнить пробел, когда обычная микрохирургия не может увидеть остаточную опухоль в углу. Нейроэндоскопическая ассистированная хирургия требует только черепной дрели или небольшой краниотомии для введения нейроэндоскопа, что просто в исполнении, наносит минимальный хирургический ущерб, имеет минимальные послеоперационные последствия и приводит к быстрому восстановлению.
Однако нейроэндоскопическая хирургия имеет небольшое операционное поле, малое пространство для манипуляций и слабую способность справляться с хирургическими авариями, особенно при обильном кровотечении в операционной области, с которым трудно справиться и которое крайне рискованно. Хирургическое руководство также является вопросом, требующим внимания. Поэтому трудно использовать только нейроэндоскопию для удаления внутричерепных опухолей. За рубежом были получены лишь сообщения о случаях транссфеноидальной резекции седловидно-узловых менингиом. Применение нейроэндоскопически-ассистированной хирургии требует от оператора прежде всего навыков микрохирургии и хорошей подготовки к эндоскопическим манипуляциям.
IV. Генная терапия
Величайший проект в истории человечества, проект «Геном человека», заключается не только в расшифровке генетического кода человека, но и, что более важно, в поиске способов профилактики и лечения заболеваний на молекулярном уровне. Развитие клеточной и молекулярной биологии сделало возможной генную терапию в центральной нервной системе, называемую клеточно-молекулярной нейрохирургией. С одной стороны, происходит идентификация генов, ответственных за нейрохирургические заболевания. Неврологические заболевания, которые были идентифицированы как генетические нарушения, включают лизосомальные нарушения хранения, синдром Сандхоффа, синдром Леша-Нихана, мукополисахаридоз синдром, церебральная кавернозная гемангиома, нейрофиброматоз и др. Пекинская больница Тяньтан исследовала причинные гены цереброваскулярных заболеваний человека, таких как церебральные аневризмы и церебральные кавернозные гемангиомы, и теперь определила локусы мутаций в причинных генах церебральных кавернозных гемангиом у ханьцев.
Другой аспект — генная терапия неврологических заболеваний, в основном в следующих областях.
1. полная замена генов в клетках центральной нервной системы для коррекции наследственных нейродегенеративных патологий, таких как дисфункция ферментов, например, лечение лизосомальных нарушений хранения. Для замены целого гена при ферментной дисфункции необходима вирусная векторная система, способная обеспечить нетоксичную длительную экспрессию генов в нейрональных и глиальных клетках, нейрональные стволовые клетки, способные выступать в качестве векторов для генной терапии, и замена генов на нормальные аллели, способные эффективно устранить доминантные проявления заболеваний центральной нервной системы, обусловленные рецессивными мутациями в отдельных генах.
2. генная терапия для восстановления функции клеток в определенных местах ЦНС используется для восстановления функции определенных субпопуляций нервных клеток, утраченных при нейродегенерации. Перенос терапевтических генов с помощью вирусных векторов в специфические субпопуляции нейронных клеток мозга, с жесткой регуляцией транскрипции генов и экспрессии белков, может быть использован для восстановления функции конкретных участков нейродегенеративной патологии. В качестве альтернативы, генетически измененные клетки или эмбриональные трансплантаты могут быть пересажены для производства специфических факторов нейротрансмиссии или роста для восстановления неврологического дефицита в определенных областях центральной нервной системы, вызванного неврологической дисфункцией. В качестве примера можно привести генную терапию болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера.
3. Генная терапия опухолей головного мозга. Генная терапия опухолей мозга требует переноса генов со специфическим противоопухолевым действием, которые могут избирательно экспрессировать токсичные гены, вызывать лизис и некроз опухолевых клеток, подавлять рост опухоли и в конечном итоге убивать опухоль, не причиняя вреда нормальной ткани мозга. Сочетание хирургии, радиотерапии и генной терапии может продлить выживаемость пациентов с определенными опухолями по сравнению с традиционными методами лечения опухолей, а иммунотерапия также может быть использована для повышения эффективности лечения определенных опухолей.
4. Генная терапия при инсульте. Генная терапия при инсульте вводит терапевтические гены, защищающие ишемизированные нервные клетки от апоптоза, и гены, контролирующие экспрессию различных регуляторов воспаления в головном мозге. 3-5 недель преходящей экспрессии генов полезны для нормального процесса восстановления и ангиогенеза при ишемической болезни и могут быть использованы в терапевтических целях.
В. Исследование и применение нейральных стволовых клеток. Нейральные стволовые клетки имеют две отличительные особенности: во-первых, они обладают высокой степенью способности к самообновлению и могут неоднократно подвергаться митозу для получения большого количества дочерних клеток; во-вторых, они могут дифференцироваться в нейральные и глиальные клетки при определенных условиях. В настоящее время нейральные стволовые клетки имеют три варианта использования. Один из них предназначен для заместительной терапии поврежденных нервных клеток. Трансплантация нейральных стволовых клеток в центральную нервную систему для замены нервных клеток, отсутствующих из-за травмы или болезни, важна для восстановления их функций. Второе — служить средством для генной терапии. В-третьих, она применяется для исследований в области наук о жизни. В настоящее время возможно расширение нейральных стволовых клеток человека до значительного количества in vitro и сохранение их способности к приросту в течение определенного периода времени, однако регенерация клеток центральной нервной системы — очень сложный процесс, и применение нейральных стволовых клеток в клинике все еще требует большой предварительной работы.
Появление новых знаний и технологий способствовало изменению концепции нейрохирургического лечения, а изменение концепции нейрохирургов, безусловно, обогатит знания и опыт нейронауки, и, безусловно, будет способствовать прогрессу нейрохирургической дисциплины. Считается, что в новом веке, с быстрым развитием экономики Китая, китайская нейрохирургия достигнет передового мирового уровня.