093立体定向技术发展趋势.pptx

一、有框架定向仪走入无框架立体定向导航系统
15世纪末，Leonando da Vinci就提出了立体定向 术的构思；
1873年Dittmen介绍了立体定向术原理和动物实验；
1889年Zernov制造了极坐标形式定向仪；
1906年～1908年Clarke＆Horsley设计出三维坐 标 定向系统。
1947年Spiegel＆Wycis报道了立体定向技术临 床应用，并取得了成功。
VR技术的基础——计算机融合技术和导航技术。 “融合”是计算机将CT、MRI、DSA等图像配准融 合为一体，还可将立体定向显微镜，轨迹监视等得 以一个计算机图像。“导航”是手术之前把带有标 记物，标定在病人的CT或MRI图像上，并输入到计 算机工作站，根据这些资料进行多维重建，手术时 进行配准，使术前扫描图像和手术实时相结合并融 为一体，根据导航系统进行手术。
1979年Brown又提出了定向仪与CT相匹配，不 久定向仪与MRI、DSA、PET结合相继有了报道；
1986年Robert介绍了无框架立体定向导航系统。
目前神经外科导航系统发展很快，已经有多种类型， 如声波数字化仪、遥感关节臂、光学数字化仪、电 磁数字化仪。
随着无框架导航系统 临床应用，发现术中脑 脊液丢失，病灶组织切 除以及脑肿胀等因素可 产生目标移位。因而， 又出现了术中实时扫描 影像导航手术或功能性 影像导航手术( iMRI fMRI iCT导航技术，来 弥补术中目标移位)。
无框架立体定向技术 （ 神经外科导航系统 ）， 他已走出神经外科向其他学科渗透，目前已有了 五官科导航系统，脊柱外科导航系统，不久将扩 大到全身各个部位和器官,应用这种技术方法定位 和治疗。
骨科手术导航系统 耳鼻喉科—头颈外科向神经外科中 应用
虚拟的意思是“事实上不存在的，但在效果上和 功能上是与其存在物体相同的”; 现实是指客观存在 的环境或物体。虚拟现实技术不仅仅是计算机技术， 也可能包含多项其他领域的技术，通过模拟技术实现 人的各种感官，如同在实际环境中相同或类似的感觉。 这项技术称为虚拟现实技术（Virtual Reality VR）。
1986年Robert又创造了无框架立体定向 系统——又称神经外科导航系统。目前又出 现功能性磁共振(fMRI),术中磁共振(iMRI), 术中CT(iCT)与神经外科导航技术，极大地 丰富了神经外科技术手段。
到了21世纪,神经外科进展不再是单纯停留在切 除病灶，还要考虑到脑功能缺失的改善和修复。 21世纪传统神经外科将是立体定向和功能性神经 外科微创时代。 21世纪立体定向和功能性神经外 科发展方向是什么呢？
具体来说：就是利用计算机对大量数据信息的高 速处理和控制能力，对CT、MRI等图信息进行多维 重建，为外科医师提供给手术时了解病变部位、手 术径路和肿瘤切除范围等进行手术模拟、手术导航、 手术定位、制定手术计划，使手术方案客观、准确、 直观在显示屏上实时显象。
VR 技 术 的 核 心 ： 通 过 头 带 式 显 示 屏 （ head mounted disp lais, HMDS）的设备，触觉反馈 感，使人产生视、听、触模拟的感觉，在计算机工 作站中形成动态化，虚拟的内环境。医师在虚拟环 境中，通过提供给医师的立体图象装置，把医师带 到一个可视、听、触虚拟的病灶（如肿瘤）空间去， 从各个方向检查肿瘤，模拟手术过程，达到最小损 伤组织的真正“微创”境地一种预先演习。
在医学中，虚拟现实最主要的当然就是虚拟人体。 所谓虚拟人体就是要利用各种技术手段来重现一个 人的各个系统和脏器。主要的是形态和功能再现。
目前虚拟现实技术分为三种：①简单型VR （simplified VR）。② 加 强 型 VR （Augmented VR）。③ 智 能 型 VR （Immersive VR）。
脑立体定向技术发展和趋势
安徽省立医院神经外科 安徽省立体定向神经外科研究所
汪业汉
开展立体定向和功能性神经外科工作 是Horsley和Clarke(1908年)，真正用 于临床是1947年Spiegel和Wycis。随 CT、MRI、DSA、PET等影像发展，特 别是与计算机结合，衍生出立体定向放 射外科。
目前虚拟现实技术在神经外科手术中的应用，还 存在很多缺点：①被模拟的对象均为静止的，不能 模拟脑搏动，血管搏动，脑脊液流动。②不能再生 组织和生物化学特性；不同组织之间的界面，组织 的质感、光泽和纹理，组织的弹性，牵拉变形达不 到；切断血管后无搏动性血液流出等。③部分虚拟 现实系统虽然增加了感觉反馈系统，但操作不灵敏。 ④图象的组织分辨力有待改善。⑤人工智能的应用 不够广泛。
我们正期待着，VR技术将进入到真正的实时时代 （really real in the coming yeas），把形态和功 能两方面结合起来，成为更加逼真的虚拟人，对医 学研究，诊断和治疗作出更大贡献。
三、机器人辅助神经外科手术
医用机器人系统由辅助规划导航系统和辅助操作 子系统组成。医生在外科手术前就可以得到三方面 的了解,即对病人手术部位及邻近区域的解剖结构有 一个明确的认识，可进行手术规划，手术路径设想 等;进行手术的仿真操作;了解手术器械在病变组织中 位置和周边的组织信息。
最早的机器人只是一个简单的机械臂，它只能在 手术者的操纵下完成极其有限的工作，无法自行去 完成一个完整的手术。随着影像技术的发展，一些 特别设计的计算机软件能够将图像重建，并且将机 器人与计算机工作站相连，由机器人去完成计算机 工作站预先设计好的手术程序。
目 前 Neuro-navigation， 不 论 Brain－
LAB神经外科导航系统，stryker导航系统、 stealth station treon导航系统，均具有一 定智能功能，神经外科手术计划系统， Talairach 和schatenbrand图谱，大脑功 能多种图像融合功能和有框架立体定向手术 计划系统，可在颅内作任意导航。