机器人立体定向辅助系统手术在儿童癫痫和肌张力障碍中的应用

解自行　徐金山　方铁*　方方　郑莉莉　李华　邓劼　陈春红　伍妘　王晓飞

(国家儿童医学中心/首都医科大学附属北京儿童医院: 1功能神经外科; 2神经内科，北京 100045)

神经外科机器人立体定向辅助系统(robotized stereotactic assistant, ROSA)是法国Medtch公司研发的第一代机器人。它将手术计划系统、神经导航功能及机器人辅助器械定位和操作系统整合于一体，可进行微创、快捷、便利、准确的脑深部植入术。我院自引入该系统后即将其应用到了儿童功能性疾病的诊治，现对ROSA应用的安全性和有效性进行分析。

对象与方法

一、一般资料

选取2016年10月至2017年1月在首都医科大学附属北京儿童医院应用ROSA的24例病例。22例为儿童难治性癫痫，均长期服用2种或2种以上联合抗癫痫药物治疗，癫痫发作难以控制，MRI显示皮层发育不良10例，海马硬化8例，1例脑软化灶，1例结节性硬化，2例阴性，遂采用ROSA机器人辅助下脑深部电极植入术(stereotactic electroencephalography, SEEG)，其中男15例，女7例，年龄3～16岁，平均7.4岁；病程1～9年，平均4.2年。另有2例肌张力障碍患者，长期经药物治疗效果不好，MRI显示为纹状体铁沉积，遂采用ROSA机器人辅助下脑苍白球内侧部电极植入术(deep brain stimulation, DBS)。

二、方法

ROSA系统可通过激光测距的原理识别患者头部的位置信息，进而和其术前的影像学数据进行匹配，然后自动移动其机械手臂到达所需的位置，具体步骤如下：

1.电极针道的确定：所有患者经过临床症状学、影像学、头皮脑电图等无创手段严谨的术前评估定位，提出致痫灶可能定位的假设，确定颅内电极植入靶点。术前将CT、MRI及增强图像传入ROSA系统，利用系统的三维融合软件设计出深部电极植入方案(路径尽可能垂直于脑表面，并完全避开MRI增强所显示的血管)(见图1)。

图1术前设计通道：设计靶点和入点，植入路径要避开一切可视血管

Fig 1Design of the electrode channel pre-operation: target and entry point were designed, and the implantation path should avoid all visible blood vessels

A: 3D reconstruction by T1weighted MRI image; B: T1MRI image: axis; C: T1MRI image: sagittal; D: T1MRI image: coronal.

图2术中ROSA确定电极通道

Fig 2The electrode channel was determined by ROSA during the operation

2.手术过程：术中患者仰卧位，Mayfield头架固

定，并与ROSA机器人连结臂固定。16例应用ROSA自动扫描行无标记点的面部激光扫描注册，8例应用标记点进行注册。随后常规安尔碘消毒巾，机器臂套无菌透明罩。在 ROSA 机器人精确引导下确定电极入点和角度(见图2)，逐个靶点给予经皮钻孔，单极电凝灼开硬脑膜，并定向将深部电极植入术前计划的靶点，缝合固定。

3.术后评价：术后1～2 d行头颅CT复查，CT图像传入ROSA系统，与术前MRI融合，由此判断电极位置是否埋置准确(见图3)，随后进行脑电监测或深部电刺激治疗。并阅术后CT有无出血等异常改变，记录患者术后至出院时不良事件、处理措施及转归。

图3术后确认靶点：电极植入术后CT与MRI融合重建，明确电极触点的位置

Fig 3Confirmation of the target post-operation: the image fusion of the post-CT and pre-MRI, and the target on the pre-MRI was confirmed

A: 3D reconstruction by CT image; B: The image fusion: axis; C: The image fusion: sagittal; D: The image fusion: coronal.

结　　果

一、安全性评估

所有电极均成功植入预定靶点，22例儿童难治性癫痫患者共植入210根颅内电极，其中位于额叶90根，颞叶68根，枕叶10根，顶叶26根，岛叶12根，2例肌张力障碍植入双侧苍白球内侧部。术后复查CT，与术前MRI相融合之后分析，可见各电极末端位置与植入术前计划靶点位置基本一致，平均位置误差2.6 mm(0.3～5.9 mm)。仅1例患者在电极入路点有少量硬膜下出血，无相应的临床症状。本组患者均无其它显著的颅内血肿、脑脊液漏、颅内感染以及电极偏移等并发症发生。

二、短期疗效

16例癫痫患者脑电图记录确定发作起始区和早期播散区，其中7例进行癫痫病灶切除，9例进行电极热凝治疗；2例提示为存在双侧独立癫痫起源，给予迷走神经刺激器植入治疗；另有4例癫痫患者直接进行电极热凝治疗。所有患者在出院时，均无任何不良事件。随访3个月，7例癫痫灶切除和9例电极热凝治疗均无癫痫发作，2例迷走神经刺激器植入术患者癫痫发作减少50%，2例肌张力障碍患者扭转痉挛得到了改善。

讨　　论

功能性立体定向手术的概念最早于1946年由Spiegel和Wycis教授首先提出，到1962年法国Bancaud和Talairach两位教授首创应用立体定向植入的深部电极为记录点，从而建立了立体定向脑电图，从而实现对癫痫灶进行精确定位[1]。他们提出了致痫灶的定位应以临床症状-脑电生理-脑内解剖结构为依据的临床思路，大部分的癫痫中心迄今始终坚持该理论。该方法采用的是Leksell立体定向仪并通过术中DSA影像来引导深部电极的植入，其优势在于可以脑深部的皮层发育不良、海马、杏仁核、岛叶、扣带回、辅助感觉运动区、内嗅皮层等结构[2-3]。但该方法操作复杂，效率较低，且要求电极植入方向应于头颅矢状面相垂直，因此存在一定的局限性。随着科技不断进步，出现的ROSA机器人系统应用影像融合技术取代了术中DSA造影，引入了机械臂从而实现多角度到达靶点，并节约了手术时间和提高了准确性，获得了法国Rothschild fondation儿童医院、Grenoble医院、加拿大蒙特利尔神经病学研究所、美国克利夫兰医学中心等世界众多大型癫痫中心的亲睐。

我院于2016年10月在国内儿童医院中率先对24例儿童患者开展ROSA机器人辅助立体定向手术，共植入脑深部电极210根，植入成功率达100%，并通过术前和术后头部 CT 和MRI 图像重建、融合，对比电极位置，结果显示，电极尖端靶点最大偏差距离为5.9 mm、最小偏差距离为0.3 mm，平均(2.6±1.8)mm。Cardinale等在Neuromate 机器人辅助下对118例癫痫患者行脑深部电极植入术，共植入电极1567根，植入靶点的偏差0.08～15.40 mm，平均2.02 mm[4]。Lefranc等报告ROSA机器人辅助下采用表面注册法植入31根电极，平均偏差距离为1.22 mm，最大偏差距离为2.70 mm；其中皮肤基准点注册法植入的24根电极，准确度为0.94 mm，最大偏差距离1.46 mm、最小偏差距离 0.50 mm；颅骨基准点注册法植入的7根电极，准确度为0.42 mm，最大偏差距离0.72 mm、最小偏差距离0.30 mm[5]。因此应用机器人立体定向辅助系统可以准确完成植入脑深部电极的任务。其中我院1例肌张力障碍植入双侧脑苍白球电极，最终2根电极偏差仅为0.3 mm。我们的经验是：①制定严格手术流程，严格每一步的操作，注意细节；②凡是数据的读取和运算，均由两人核对得出；③医师提前在术前一天完成电极植入方案的计划及计算，这样做到心中有数，可加快手术的进程；④其植入靶点准确，十分适合应用于儿童患者。

在本组中有1例发生少量的蛛网膜下腔出血，无严重的并发症发生。Munari等[2]报道300例立体定向脑电图患者，总的并发症发生率为1%，无死亡病例。Guenot等[3]报道100例立体定向脑电图患者，总的并发症发生率为5%，1例死亡病例。Benabid等[6]报道脑深部结构电刺激植入术的并发症主要为颅内血肿，其发生率为2%～4%。周健等[7]报道40例应用机器人立体定向脑电图患者，1例(2.5%)出现颅内血肿，1例(2.5%)发生头皮感染。我们的经验：①术前一定行增强的MRI横断面薄扫，在设计电极时避开脑沟和深部的血管，这是避免颅内血肿的关键；②术前计算颅骨厚度，避免颅钻直接钻破硬膜，从而使颅外血液流入蛛网膜下腔；③只要严格操作步骤，我们认为机器人辅助下立体定向脑深部电极植入术并发症发生率较低，是安全的。

本组癫痫和肌张力障碍经过治疗，随访3个月都取得了较好的疗效。郭强等[8]报道应用机器人立体定向手术系统治疗癫痫患者9例，随访3～6个月癫痫均无发作。因此我们认为应用ROSA机器人辅助立体定向手术适合儿童患者，相较传统立体定向手术的优势还体现在：①允许植入任意角度电极，从而可实现单根电极覆盖多个功能区，从而提高效率，减少费用等；②无需逐个靶点调节坐标和角度，减少人为操作失误和误差；简化了操作流程，节省术中操作时间；③手术在全麻下完成所有的操作，无在清醒状态安装Leksell头架的痛苦，患者亦不会感觉到紧张、恐惧，特别适合于儿童患者。

总而言之，ROSA指引下植入深部电极安全性好，大大提高了深部电极植入效率，提高了精准度，提高了设计路径的灵活度。SEEG对无创检查难以定位的顽固性癫痫有着巨大帮助，其对揭示累及深部结构的癫痫网络有着重要意义。