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术精于准-第11期
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神外前沿讯，10月26-27日，中国神经调控联盟首届年会在北京举行（详见日程）。在本次会议上，首都医科大学附属北京天坛医院癫痫外科病区主任张凯教授做主题为《神经外科手术机器人在SEEG中的应用》的学术报告，报告分SEEG的发展、框架式SEEG手术过程、机器人SEEG手术过程、机器人辅助SEEG手术的优势以及展望等五部分内容。
张凯教授在发言中首先表示，目前，机器人在功能神经外科领域的主要应用，包括活检、DBS手术、癫痫SEEG埋藏等方面，比较这三个应用，机器人在SEEG这方面的应用优势最明显，因为它是最节约时间，同时能够提高手术精度，并且由于手术计划系统本身的应用，安全性也能够得到保障。
张凯教授最后指出，机器人辅助下的SEEG植入目前在国内已广泛开展，其准确性、安全性同框架式SEEG植入相差无几；机器人辅助下的SEEG植入单根植入时间要大大低于框架式SEEG植入；机器人由于其上述优势，在SEEG甚至其他外科手术中都发挥着无法比拟的优势，拥有广阔的发展前景。
张凯教授发言要点如下：（本文经发言者审核）
SEEG的发展
回顾框架式SEEG历史和发展：1906年，神经外科医生Victor Horsley和数学家Robert Clarke发明了第一台框架——Horsley-Clarke装置。这个装置受精度的限制，实际上，和我们现在做大鼠试验的立体定向头架差不多，以耳杆固定于外耳道，以颅骨的解剖标志进行参考定位，包括外耳道、眶下缘和中线等。
Horsley-Clarke装置的出现标志着可以通过笛卡尔坐标系，即X、Y和Z轴坐标的方式对脑内不同的解剖部位进行描述，自此大脑内不同的靶点具有了空间立体的感念。Horsley和Clarke将这一技术定义为“Stereotaxic”,也就是最早的立体定位概念，直到1973年首届国际脑立体定向手术会议后，建议统一使用“stereotactic”。
Horsley-Clarke装置在其发明后的最初40年始终用于动物实验，没有用于人类，实际上真正应用于临床的立体定向头架是在1947年，由Spiegel和Wycis提出利用颅内的解剖标志，即松果体和前联合建立坐标系统，而松果体和我们今天采用的后联合在解剖位置上很接近。实际上，这是第一个相当于是以AC-PC作为参考点提出坐标体系的头架。
1947年应用于人类后，最开始做的第一个立体定向手术是毁损DM核团治疗精神疾病。
到1940年代末期，世界各国的神经科医生纷纷到美国费城天普大学向Spiegel和Wycis学习立体定向技术，并不断对立体定向装置进行改进。
1948年，Leksell于瑞典发明了首个基于弓形臂的立体定向装置。我们目前在临床上最常用的这种框架式头架就是Leksell头架。
1946-1949年，Talairach于法国将立体定向装置改进为栅格状，电极经头架侧方平行进入颅内，同时提出以前后联合作为参考标志定位颅内靶点。
1951年，Riechert和wolff于德国发明了首个虚拟靶点定位立体装置。
到1980年代，基于立体定向装置前期理论基础和计算机、影像技术的进步，开始出现无框架立体定向系统。
回顾SEEG的历史，离不开Jean Talairach和Jean Bancaud这两个人，他是在法国Sainte-Anne Hospital于20世纪50年代就开始做这项技术。
Talairach头架最早期是通过X线和栅格状的头架，定位颅内不同坐标平面的结构。
实际上它是很原始的，通过平行格栅埋藏电极的方式，都是一个方向，这其实是受到头架本身的限制，我们今天很多SEEG埋藏的路径和当年Talairach不一样，我们可以按照很多不同的方向去埋SEEG，这应该说是一个进步。
框架式SEEG手术过程
颅内电极植入技术的设计依据是三个：
第一是症状学，就是根据病史及视频脑电监测下症状学特点分析起源；第二是电生理，就是发作间期和发作期的脑电；第三来自于影像学，包括PET、MRI融合和一些基于影像学的形态学测量技术。
影像学后处理技术对于致痫灶定位的尤其是核磁阴性者作用很大。
框架式SEEG植入的工作流程包括计划系统、术前准备、植入步骤、植入后确认电极位置等，其中，植入步骤：
1.破皮钻孔（CT上测量颅骨厚度）；
2.单极灼破硬膜；
3.固定套筒；
4.测量并穿刺形成针道；
5.电极植入。
机器人SEEG手术过程
对比机器人SEEG植入的过程。这里从这个病例说起，一个25岁的男性，主诉是发作性意识丧失23年，两种发作形式，第一种是意识部分保留咂嘴，右手乱抓，半分钟后缓解;第二种是突发的意识障碍，左侧肢体伸直，头向左侧偏转的嘴角左歪，GTCS，每个月一次。
患者的发作间期脑电显示在右侧前头部更明显；发作期的起始也是右侧的前头部；
MRI-PET融合可见在右侧颞叶的内侧，包括右侧的外侧裂末端，右侧岛叶和右侧颞极等部位都有相对广泛的低代谢。
综合考虑，我们做了一个颅内电极的埋藏方案，这也是我们常用的一个前头部的电极埋藏方案。当然，病人的发作症状学更多提示边缘系统的发作，所以电极的覆盖范围主要是颞和岛。
一共9根电极，在SEEG手术计划系统上，三维重建可以清楚的显示所有的血管，方便我们做SEEG路径设计。
SEEG手术流程第一步是，在三维重建/设计完电极之后，手术SEEG埋藏其实和DBS手术一样，都需要在颅骨的表面打一个骨钉用于术中配准，一般打4枚足够，这个病例我们在注册的时候打5枚颅骨的骨钉，目前利用电钻，在颅骨上固定骨钉还是比较方便的。
SEEG手术流程第2步：患者完成薄层CT扫描，把术前的数据导入手术计划系统，MPRAGE和CT融合；
SEEG手术流程第3步：患者入室后上头架系统配准，术前准备。
这里可以看到，机器人的优势之一是可以没有死角的从各个角度、不同的方向进行颅内电极植入，和框架式相比较，这是非常明显的一个优势。
SEEG手术流程第4步：系统配置完成后，常规消毒铺巾，电极植入。
机器人植入和框架式的植入是类似的。我们在做SEEG电极埋藏的时候，由于现在埋藏角度的不同，有时电极埋藏会垂直于头皮和颅骨的表面，但是有时会和颅骨表面呈一定的角度，甚至这个角度会远远低于90度，这时候就存在钻头打滑的问题。我们用框架式的电极植入，很难避免钻头打滑；机器人可以沿着这个路径上向前无限的接近于头皮，有效地帮助我们避免打滑，从而提高电极植入的精度。这应该说是机器人植入的一个优势。
之后的机器人植入过程和框架形式的植入是差不多的，这也是包括烧灼硬膜突破硬膜、固定导向螺丝、穿刺针探路，并测量长度，根据此长度调整电极长度，植入电极SEEG手术流程等等。
SEEG手术流程第5步：复位
从我们手术流程的术中录像，可见术中的机械臂是非常灵活的，它可以迅速的走到我们原始的位置，方便我们植入电极。
SEEG手术流程第6步：植入电极之后，CT扫描，电极触点重建保存数据。
这是我们SEEG手术流程的一些注意点：
第一.电极涉及到的路径规划需要有效的避开动静脉。SEEG埋藏的精度，严格意义上不像DBS手术的精度那么高，但是对于一些特殊位置尤其是岛叶，因为岛叶表面会有很多M2段和岛盖M3分支有很多需要避开血管，这对我们也是非常重要的，所以对精度也有相当的要求。
第二.Marker点的保护。我们骨性Marker点在消毒的时候要轻柔，因为有时要避免它重新的滑脱，在注册的时候就会出现问题。
第三.术前与术中配准。
第四.头架头位摆放。摆放要根据我们上头架时，有效的避开我们要埋藏的术区。
第五.电钻的角度。我们做机器人手术可以无限去接近头皮，在钻孔的时候，助手需要用弯钳帮助，防止打滑。
第六.单极灼烧手感，判断是否到硬膜，要有一个突破感。
第七.导针长度我们一般固定与190mm，这与Leksell头架的半径一致，当然大家可以按照自己的习惯选择导针长度。
第八.电极尾端颜色的记录，每一个电极植入之后都要有人专门去记录，比如红黄蓝绿，从电极1读到电极16，不同的电极都要做详细的记录，避免以后混淆。
第九.包括数据的存档和备份，也同样做详细记录。
机器人辅助SEEG手术的6点优势
1. 灵活:
相较于头架，机器人不存在路径设计死角，电极设计可以大范围，多角度分布。
直接使用三钉头架进行连接，患者头部可以任意姿态固定。
2. 高效：
单根路径平均3-5分钟,相较于头架整体手术时间可缩短一半以上。
3. 精准：
我们目前所用机器人注册误差0.1-0.5mm，可达到框架下SEEG植入的标准。
机械臂自动定位，无需人工调整参数，最大程度减少了人为计算和操作误差的发生可能。
4. 软件功能强大、简单易用：
图像融合、图像配准、脑皮层模型重建、全脑血管模型重建、感兴趣区域勾画、AC-PC坐标系定义等多种实用功能基于一体，交互设计贴近临床，学习曲线短。
强大的血管颅内三维可视化功能，辅助医生简单、安全的进行术前路径规划、规避血管。
5. 注册方便快捷可靠:
术中病人注册10分钟，注册误差小，可术中随时二次注册，系统鲁棒性好。
6. 扎根临床、服务临床：
机器人工程师一直和临床紧密沟通，有问题随时可以反馈改进，给手术操作提供了较大的保证，对以后的发展也提供了较大的进步空间。
展望：机器人未来可发展之处
1.更便捷：
注册更便捷，操作界面更便捷，优化各种衔接步骤，减少操作时间。
2.更精准：
增加固定钻头装置，减少斜插电极打滑几率，提高定位准确性；改进融合算法，进一步减少误差，减少并发症出现几率。
3.更智能：
在更多步骤上代替人的操作，减少人为操作的误差。
4.应用更广泛：
改良工艺，降低成本，可以广泛的将机器人应用在更多中心及更多术式中：如导航、血肿清除、DBS手术以及活检等。
演讲者简历
张凯教授，主任医师，教授，医学博士，博士研究生导师。现任首都医科大学附属北京天坛医院癫痫外科病区主任。学术职务：中国医师协会神经外科医师分会功能神经外科专业委员会副主任委员、中华医学会功能神经外科专业委员会委员、中国抗癫痫协会理事、中国抗癫痫协会青年委员会委员等。长期从事功能神经外科临床、科研及教学工作，在癫痫外科、运动障碍性疾病、颅神经疾病、顽固性疼痛的外科治疗方面有丰富的经验。先后承担国家自然科学基金等多项国家级与省部级科研项目，以第一作者及责任作者收录SCI论文20余篇，此外，作为重要完成人，曾获得国家科学技术进步奖一等奖、北京市科技进步奖一等奖及二等奖、中华医学科技奖三等奖、教育部科技进步奖二等奖、王忠诚神经外科青年医师奖等奖励。
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