2024年度神经外科学领域九大进展 | 年度进展

在过去的2024年，神经外科学领域迎来了多个科学突破和技术革新，极大地推动了该领域的发展。这些进展涉及人工智能的应用、神经导航及手术机器人的发展、脑肿瘤的精准治疗、脑血管病的复合治疗策略、功能疾病的诊治、神经损伤的综合治疗和功能康复的新方法等。本文就2024年度神经外科学领域神经导航、手术机器人、人工智能等方面的九大进展进行了总结回顾。

▉一、神经导航

神经导航系统需要实时处理和整合多模态成像数据，新的算法和计算平台大幅提升了多模态数据的整合效率，使得不同类型的影像数据可以在手术导航中无缝结合，提供更加丰富的术中信息。ClearPoint导航系统是一个基于磁共振成像的实时导航系统，特别适用于脑深部刺激、药物输送以及激光间质热疗（LITT）等深部靶点的精准导航。

增强现实（AR）与虚拟现实（VR）技术被更多地应用在神经外科领域中。医生可以通过AR头戴设备在术中看到病变与脑组织结构的三维叠加图像，实时将虚拟影像投射到患者的解剖结构上。VR则用于术前的手术模拟和规划，让医生能提前在虚拟环境中演练手术入路或进行教学演示。Kandu Navigator是一个基于增强现实和人工智能的神经导航系统，其将虚拟手术计划与实际操作无缝融合，适用于复杂的颅底和脑深部手术。

▉二、手术机器人

神经外科手术机器人通过结合人工智能、AR等技术，在精准性、智能化和微创化方面均取得了进展。ROSA机器人广泛应用于癫痫病灶切除、脑深部电刺激、立体定向活检、激光间质热疗等，其可结合人工智能在术前为医生提供更精准的手术路径建议，在术中实时监控患者脑电活动，提升癫痫病灶切除的精准性。除此以外，Modus V、neuromate和Mazor X以及国产的华科、睿米、联影等手术机器人和易度血管机器人均在脑深部电极植入、复杂脑肿瘤切除、立体定向活检、脊柱手术和脑血管造影等领域发挥了很大的作用。

▉三、人工智能

人工智能技术通过机器学习、计算机视觉等方法，帮助医生提高手术精准度和安全性，在手术计划、术中导航、肿瘤评估、预后预测等方面均发挥了重要作用。基于深度学习的人工智能算法可以识别相关解剖结构，预测手术潜在风险，推荐手术入路；一些人工智能平台可以创建个性化的虚拟手术系统，让医生在术前熟悉手术步骤。通过人工智能系统，可以自动检测手术过程中的脑组织移位并调整导航信息，确保术中导航的精准性。同时，人工智能通过分析病理数据、基因组信息以及术后影像，能够帮助医生预测脑肿瘤患者的复发风险，尤其是在脑动脉瘤的风险评估以及垂体瘤和胶质瘤患者的术后管理等领域。

▉四、神经影像

影像学技术正向着多技术结合、更高的成像分辨率以及人工智能辅助数据处理的方向不断发展。通过更高分辨率的MRI技术和快速扫描成像算法，可以更快地获取高质量的影像数据，同时结合术中MRI、术中超声、术中CT等多种实时成像方法，医生可以更加精准的定位并实时调整手术方案。

▉五、神经肿瘤

神经系统肿瘤，尤其是胶质瘤、脑转移瘤仍是神经外科中的重大挑战。针对特定基因突变的分子靶向药物，如针对表皮生长因子受体（EGFR）、异柠檬酸脱氢酶1/2（IDH1/2）突变的抑制剂，在胶质瘤中取得了良好的治疗效果。同时，免疫治疗在胶质母细胞瘤的治疗中也展现出了很好的前景。程序性死亡蛋白1（PD-1）/程序性死亡蛋白配体1（PD-L1）和细胞毒性T细胞抗原4（CTLA-4）抑制剂在神经肿瘤治疗中的应用不断扩大；基于突变抗原的个性化肿瘤疫苗（如针对EGFRvⅢ突变的疫苗）在临床试验中显示出增强患者免疫反应的效果；溶瘤病毒的使用可以增强复发胶质母细胞瘤患者病灶的免疫浸润。这些均是潜在有效的神经系统肿瘤治疗方法，然而，因为血脑屏障、肿瘤的异质性、肿瘤的免疫逃逸特征、肿瘤的免疫抑制微环境等影响，部分临床试验的结果并不能达到预期。

电场治疗也是具有潜力的治疗方式之一。与单独使用替莫唑胺相比，肿瘤电场治疗联合替莫唑胺维持治疗可提高新诊断的胶质母细胞瘤患者的生存期。LITT可以结合MRI导航，能够更精准地引导激光治疗，减少患者创伤，降低对健康组织的影响，特别适用于难以手术切除的深部或复发性肿瘤。

▉六、脑血管病

针对于脑动脉瘤的血管内栓塞和新型血流导向支架材料和技术的不断完善，提高了手术的安全性和成功率，同时对于复杂动脉瘤的介入治疗也取得了不错的进展。对于高风险动静脉畸形，术前栓塞联合手术切除或放射治疗能有效降低并发症率，人工智能辅助的手术规划工具可以帮助医生个性化设计治疗方案，最大限度地减少术中风险。对于缺血性卒中，尤其是大血管闭塞的患者，机械取栓术表现出了很好的治疗效果。第三代机械取栓装置的出现，提升了抓取血栓的效率、减少了对血管壁的损伤、减少了手术操作的时间。

脑血管疾病常常与心血管疾病共存，“脑心同治”逐渐受到国内外神经外科和心血管内外科医师的重视，“泛血管医学”概念的提出也强调了跨学科整合、多学科合作的重要性。第一届协和心脑大会的召开，在这一领域树立了新的行业标志。此外，基于类器官平台的神经元-脑血管混合培养类脑器官的研发，为进一步深入研究脑血管病和退行性神经系统变性疾病机制提供了新的方向。

▉七、功能性疾病

脑深部电刺激、立体定向手术、聚焦超声、脑机接口、神经调控等技术的进步使得功能性疾病（如帕金森病、难治性癫痫、疼痛等）的治疗取得了进一步的发展。个性化刺激参数优化、闭环脑深部电刺激系统的优化使得帕金森病的调控更加精细化；聚焦超声作为一种无创替代技术，结合实时MRI引导，使得对特定脑区的非侵入性损毁更加精确。在癫痫治疗方面，Zeit Halo可穿戴设备能够通过监测脑电活动预测癫痫发作，该设备通过实时监测脑电数据，识别即将发作的癫痫模式，并提前向患者发出警报，帮助他们采取预防措施或服用药物，减少了癫痫发作的不可预见性。在疼痛管理方面，高频脊髓刺激（HF-SCS）、脊髓背根神经节刺激（DRG-S）的应用和优化，使得难治性疼痛患者的治疗有了更多的希望。

▉八、神经损伤与修复

神经调控技术、基因编辑技术、干细胞移植技术、生物活性材料、神经再生支架等的应用进一步推进了神经损伤修复的进展。IpsiHand是一种基于脑机接口的设备，专门用于帮助脑卒中患者恢复上肢的运动功能。这一设备已获得美国FDA的突破性设备认定，在临床研究中显示出显著的康复效果。Vivistim是一种迷走神经刺激系统，通过刺激迷走神经帮助脑卒中患者恢复上肢功能。它结合物理治疗，通过电刺激增强大脑的可塑性，促进运动功能的恢复。

▉九、其他

一项发表在The Lancet上的由42个卒中中心参与的随机对照临床研究（SWITCH）发现，对涉及基底节区或丘脑的严重自发性脑深部出血患者，去骨瓣减压术联合最佳药物治疗可能优于单纯最佳药物治疗。JAMA发表了一项有31个中心参与的关于血管内取栓术治疗急性大面积缺血性脑卒中的研究（SELECT2），该研究对比了血管内取栓与药物治疗对急性大面积缺血性脑卒中后90 d的功能结局的影响，发现在不同的脑缺血损伤范围内，血管内取栓均可以更好地改善临床功能结局。NEJM发表了一项应用Brigatinib治疗神经纤维瘤病2型相关神经鞘瘤病的二期临床试验结果，该研究总共纳入了40例12岁及以上的患者，在中位随访10.4个月后发现该药物在多种肿瘤类型中均可产生影像学变化及临床获益，其中脑膜瘤及非前庭神经鞘瘤获益最大。此外，针对环境污染，特别是纳米塑料颗粒、汞污染、金属污染物在脑组织中的分布及其与一系列神经系统疾病的相关性研究，还有肠道菌群、真菌等微生物与神经损伤的关系，也都有多项重要研究成果陆续发布。

中华医学会神经外科学分会

执笔人：中国医学科学院北京协和医院神经外科 李智敏；中国医学科学院北京协和医院神经外科 赵元立；首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心 王硕