“2012年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)”日前在北京人民大會(huì)堂隆重召開(kāi)。復(fù)旦大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究中心主任宋志堅(jiān)教授等憑借“高精度神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)”捧得國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
 
高精度神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)是由復(fù)旦大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)研究中心課題組聯(lián)合上海交通大學(xué)課題組等歷經(jīng)8年艱辛成功研制的科研成果。該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委重大科技攻關(guān)基金的支持。該系統(tǒng)已獲國(guó)家三類醫(yī)療器械注冊(cè)證，并通過(guò)CE/ISO13485醫(yī)療設(shè)備國(guó)際認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。有關(guān)專家表示，該系統(tǒng)在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)手術(shù)方式，提升我國(guó)神經(jīng)外科學(xué)術(shù)水平，推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，迫使國(guó)外同類產(chǎn)品降價(jià)，減輕患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等方面，經(jīng)濟(jì)效益顯著，社會(huì)效益重大。
 
據(jù)研究人員介紹，腦腫瘤等腦部疾病嚴(yán)重危及患者生命，而顱腦手術(shù)是治療該類疾病最直接、有效的方法。但是，顱腦手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)極高、難度很大：在手術(shù)中，醫(yī)生要將腫瘤完全切除，同時(shí)，必須保證重要神經(jīng)結(jié)構(gòu)不受到損傷。臨床實(shí)踐表明，傳統(tǒng)手術(shù)方式往往難以完全實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，約20%的病例在術(shù)后存在腫瘤殘留，或出現(xiàn)偏癱、失語(yǔ)等并發(fā)癥。即使國(guó)際上最先進(jìn)的神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)，其在定位精度和導(dǎo)航信息量上也不能完全滿足臨床需求：由于核心部件——光學(xué)定位儀的精度很難被掌控，導(dǎo)致存在定位誤差，故不能絕對(duì)真實(shí)地反映開(kāi)顱后患者腦組織形態(tài)隨時(shí)間變化的情況；顯示的圖像引導(dǎo)空間不能提供不同功能傳導(dǎo)束的位置信息，以及這些傳導(dǎo)束與腦功能和腦腫瘤間的相互關(guān)系，從而造成導(dǎo)航信息量不足。
 
自神外手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，上述缺陷一直未能得到有效解決，針對(duì)這些難題的理論突破或技術(shù)發(fā)明成為國(guó)內(nèi)外同行密切關(guān)注的前沿課題。宋志堅(jiān)教授帶領(lǐng)的課題組針對(duì)國(guó)際上最先進(jìn)的神外手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)所存在的諸多缺陷進(jìn)行了艱苦攻關(guān)，獲得了三項(xiàng)突破性進(jìn)展：一是發(fā)明了一個(gè)能夠?qū)πg(shù)中腦變形進(jìn)行實(shí)時(shí)矯正的系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于人腦動(dòng)態(tài)模型，能夠?qū)πg(shù)中腦變形引起的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬和矯正。臨床實(shí)踐表明，該技術(shù)矯正率平均達(dá)84.3%，最高矯正率達(dá)89.2%，從而大幅提高了導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度。這項(xiàng)進(jìn)展被國(guó)外同行評(píng)價(jià)為“當(dāng)今解決導(dǎo)航術(shù)中腦變形的有效方法”。二是發(fā)明了一項(xiàng)可以準(zhǔn)確反映腦白質(zhì)傳導(dǎo)束位置信息及示蹤情況的技術(shù)。該技術(shù)采用多張量圖像處理方法，并結(jié)合虛擬內(nèi)鏡導(dǎo)航原理，可實(shí)現(xiàn)圖像引導(dǎo)空間腦白質(zhì)傳導(dǎo)束的準(zhǔn)確顯示。它可在導(dǎo)航手術(shù)中實(shí)時(shí)告知醫(yī)生當(dāng)前操作是否會(huì)對(duì)腦白質(zhì)傳導(dǎo)束造成損傷。臨床實(shí)踐表明，該發(fā)明對(duì)傳導(dǎo)束的保護(hù)具有重要臨床價(jià)值。三是發(fā)明了針對(duì)大范圍、多目標(biāo)的光學(xué)動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)。該技術(shù)可顯著提升導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵部件——光學(xué)定位儀的跟蹤精度與范圍。經(jīng)鑒定，該系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)際上先進(jìn)的同類產(chǎn)品，成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的提升光學(xué)定位儀精度的有效途徑。這些突破意味著，高精度神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)成為目前國(guó)內(nèi)外唯一能夠?qū)πg(shù)中腦變形引起的定位誤差進(jìn)行矯正，以及準(zhǔn)確反映腦白質(zhì)傳導(dǎo)束位置信息和示蹤情況的系統(tǒng)。
 
自高精度神經(jīng)外科手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，全國(guó)20家三甲醫(yī)院應(yīng)用該系統(tǒng)成功實(shí)施了膠質(zhì)瘤、腦膜瘤、血管瘤、骨纖維結(jié)構(gòu)不良、齒狀突畸形等病變的高難度手術(shù)，完成神外手術(shù)導(dǎo)航12000余例。臨床應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)提高腦腫瘤的影像學(xué)完全切除率達(dá)86.7%，降低12.1%的術(shù)后并發(fā)癥，這一成果使我國(guó)神經(jīng)外科學(xué)技術(shù)躋身于國(guó)際先進(jìn)行列。目前，該技術(shù)已申請(qǐng)發(fā)明20項(xiàng)，其中國(guó)際發(fā)明1項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明15項(xiàng)，發(fā)表科學(xué)引文索引（SCI）論文31篇，被國(guó)際權(quán)威專業(yè)學(xué)術(shù)期刊引用136次。