纵观医学发展史，神经外科作为新兴外科学科，其技术进步最是由革新推动的。由于颅脑器官结构与功能的特殊性，颅脑肿瘤手术在加快手术医生的成长、术前规划与虚拟手术以及术中引导等方面，仍有很大的进步空间。清华大学附属北京清华长庚医院神经外科在颅脑肿瘤既有术前规划和术中引导技术基础上，借助于清华大学的医工结合技术，力图建立颅脑肿瘤手术术前规划、虚拟手术和术中引导的新范式。

我们通过实践下述路线，将数智技术融合到颅脑肿瘤术前决断、医生培训和手术引导中去：

1. 术前完成多模态颅脑成像，脑功能定位及神经纤维示踪。通过数智技术影像重建颅脑整体结构，包括皮层的脑沟脑回结构及皮层静脉走行、功能区脑肿瘤与皮层下白质联系纤维示踪。

2. 分析脑深部病变周围皮层及皮层下的拓扑路径，完成术前规划。

3. 将虚拟现实和增强现实技术应用在手术决策、术前培训和虚拟手术中，强化术前规划的现实感和手术培训的效能。

4. 在手术体位摆放和头皮瓣规划中，引入增强现实技术。

5. 根据皮层的自动分区和拓扑结构决策皮层入路并指引到达肿瘤。

6. 将手术导航和B超声影进行实时融合，引导深部肿瘤的切除。

图1 多模态颅脑成像及皮层下的拓扑路径

图2 手术决策、术前培训和虚拟手术的VR及AR

图3 皮层的自动分区与AR辅助引导

图4 手术导航和B超声术中引导

通过新型数智技术，形成下述神经外科手术范式：

1. 通过虚拟现实和增强现实技术，术前实现肿瘤与周边重要皮层及皮层下纤维的拓扑路径结构分析，可以预判神经功能重塑，利于最大限度切除脑实质内肿瘤。

2. 虚拟现实技术和增强现实技术以可视化和三维立体呈现，促进了年轻医生理解病灶部位脑结构和整体脑结构的关系、病灶与脑功能和周围血管的关系，是手术培训的新方式。

3. 数智技术引导可以实现最佳体位摆放和皮瓣设计，以可视化方式避免仅依靠术者经验而设计的皮瓣与手术入路不匹配，造成手术切除困难。

4. 大脑皮层的自动化分区技术和拓扑结构展示，有助于在手术中加强对皮层分区的认识和皮层入路的指示，可以替代电生理技术对中央沟的判断。

5. 神经导航与术中B超融合技术，可以弥补导航的非实时性和B超只提示病灶声影的缺陷，实现术中实时性和良好的结构指引。

我们相信，数字与智能技术的发展，将继续帮助我们确立新时代精准神经外科的发展战略，在颅脑肿瘤术前决策与规划、年轻医生培养与虚拟手术、术中增强现实引导等方面形成新范式。

专家介绍

杨学军 教授 清华大学附属北京清华长庚医院

作者： 杨学军 张培海 张晓磊 郭嘉禾 师炜 陈拓宇 张恺

编辑 | 董晓慧

审核 | 柳海霞