[进展]神经外科发展简史(ZT)
一、国际神经外科发展简史国际神经外科从初创至今,历经100多年沦桑岁月,从手术操作发展历程,大致可分成下面几个时期:即大体神经外科时期、显微神经外科时期和迈向微侵袭(微创)神经外科时期,是国际神经外科承前启后,紧密联系,逐步深化和提高的三个发展时期。
(一) 大体神经外科时期
神经外科是以手术为主要手段,医治中枢神经系统(脑、脊髓)、周围神经系统和植物神经系统疾病的一门临床外科专科。采用外科学方法研究神经系统疾病外科治疗的概念,得益于早期人体解剖学、生理学、病理解剖学、病理生理学和实验外科学等基础医学的成就,特别是脑功能定位学说、临床神经系统检查、无菌术和麻醉术的创立,对神经系统疾病的外科治疗有了希望和科学依据。在19世纪后期,许多国家的普外科医生,如英国的MacEwen W(1848-1936)和Horsley V(1857-1916),美国的Weir RF(1838-1927)和Frazier Ch H(1870-1930),以及德国的Krause F(1856-1937)等,先后做过颅内肿瘤、脑脓肿、癫痫、脊髓压迫症和疼痛手术。当时并没有真正独立的神经外科,病例不多,且因手术器械原始,手术技术尚不成熟,麻醉安全度差,又缺乏有效抗感染、抗脑水肿和颅内高压的措施,当时手术死亡率很高,如1888年Starr A报道84例脑瘤手术,大脑半球脑瘤和小脑半球脑瘤的死亡率分别为50%和80%, 但这些早期工作却为神经外科的初创奠定了基石。
神经外科虽起源于英国,但成为一门独立的学科展现给世人,却发生在19世纪初期的美国。当时美国有一批杰出的外科医生致力于中枢神经系统疾病的外科治疗,如Frazier 、Cushing H(1869-1939) 、Dandy W(1886-1945)、 Bailey P(1892-1973)、Adson W(1867-1951)和Peet MM(1885-1949)等。在当时手术器材落后,手术经验不足,缺乏良好麻醉和有效控制脑水肿和颅内感染措施等条件下,都从不同方面做出过卓越贡献。其中贡献最为突出者当属Cushing教授,由于他坚持不懈的努力,卓越的工作成绩,终于1920年在他工作的波士顿Brigham医院,创建了一所具有完整临床体制的独立的神经外科, 并很快成为世界上第一个神经外科中心。同时成立了神经外科医师学会并任主席, 命名了神经外科学,并亲自授课培养国内、外神经外科专业医生,为其他国家神经外科的建立起了示范和催生作用。Cushing具有严谨求实、理论联系实际的科学作风,他一方面从事大量临床工作,一方面对垂体肿瘤、垂体与下丘脑、脑膜瘤、听神经瘤和胶质瘤等,进行深入系统的研究,并发表相关专著。他与Bailey合著的胶质瘤病理分类,以他名字命名的柯兴氏病(Cushing disease)、柯兴氏综合征(Cushing symdron)和柯兴氏反应(Cushing reflex)等,迄今仍为临床沿用。他善于总结和吸收前人的经验与知识,工作一丝不苟,孜孜以求,富于创新,改进手术技术,改良手术器械。他创用的帽状腱膜夹持翻转止血和脑动脉银夹止血,一直是神经外科手术中的常用操作。他是名符其实的神经外科巨擘,1927年他报道300例经蝶垂体瘤切除术,仅4%的死亡率;1932年报道经手术确诊的颅内肿瘤己多达2000例, 手术效果优于同时代的外科医生。人们尊称他为现代神经外科的创始人和一代泰斗,是当之无愧的。
在神经外科初创时代,神经系统疾病的诊断,主要利用脑功能定位学说结合神经系统检查做出定位诊断。Schuller A(奥地利)于1895年首先用颅骨X线的改变来描述颅骨Schuller氏病变,此后其他学者相继从颅骨平片的蝶鞍形态改变、骨质破坏和增生、钙化、内听道扩大等, 提供辅助诊断依据。Dandy于1917-1919年先后发明的脑室与气脑造影, 是对神经外科诊断技术的巨大贡献。根据脑室形状、位置、大小,和蛛网膜下腔形态的变化,使颅内病变的定位有了影像学依据。Sicard A(法国)于1921年发明碘油脊髓造影术,使椎管内病变的定位诊断向前推进一步。这两种检查技术直到CT和MRI出现后才逐渐被取代。Moniz E(1874-1955葡萄牙)于1927年发明脑血管造影,使脑血管畸形、动脉瘤、血管梗塞以及脑瘤的血供,可在术前定性与定位诊断,这是神经外科诊断技术又一巨大跨越,迄今仍为神经外科最重要的诊断方法之一。Berger H(1873-1941德国)于1929年发现脑生物电波和脑电图后,使癫痫灶的定位诊断成为可能,进一步确立了现代神经外科学的地位。
19世纪四十年代前后,国外神经外科进入成熟和快速发展时期,两次世界大战中的战伤救治,加速了这一时期的发展。 在前苏联、欧洲、北美、日本和拉美,许多国家相继成立了神经外科,不少国家还成立了神经外科学会或神经外科医师协会,创立专门的神经外科研究机构。如前苏联著名神经外科学家布尔登科(Burdenko)是杰出的神经外科医师和全苏神经外科的创始人和开拓者,建立了卓越功勋。他于1924年创建神经外科,设病床300张;1934年创建莫斯科中央神经外科研究所,组织神经内外科、神经病理、神经解剖、神经眼科、耳鼻喉科和神经放射科等专家共同工作,并设相应研究室;还提出脑手术时应遵循“解剖上可达、生理上允许、技术上可能”三条著名原则。1937年他创办了世界上第一个神经外科专业杂志《神经外科问题》。当时各国有许多博学广识、才华横溢的外科医生或神经内科医生,做出了许多开创性工作。如Moniz于1935年创用前额叶白质切开治疗精神病,获1949年诺贝尔医学奖。Krause于1935年首先开展腰椎间盘突出手术。Davidoff LM(美 1937)先后与其同事合著《正常气脑》和《病态气脑》。Stookey等(美 1936)首创第三脑室造瘘术。Horrax G(美 1887-1957)是Cushing的继承人,擅长垂体瘤和松果体肿瘤手术,美国神经外科杂志(J Neurosurgery)于1944年创刊时首任编委会主席。Bucy PC(1904-1972)是Bailey的学生,他涉猎面宽、兴趣广泛,对中枢神经系统肿瘤、畸形、运动异常和精神外科等均有很深造诣,曾任J Neurosurgery主编长达10年,并创办Surgical Neurology杂志。加拿大的Penfield WG(1891-1975)长期研究癫痫的外科治疗,并于1941年发表《癫痫和脑定位》、《癫痫及人脑的解剖功能》取得举世公认的成就。英国的Jefferson G(1886-1961)专长颅脑战创伤和脊髓创伤的研究。法国的David M(1898-1986)是法国神经外科奠基人,致力于功能神经外科。苏联的著名神经外科专家Polenov、Egorov等继Burdenko之后对前苏联神经外科事业做出了巨大贡献。瑞典的Olivecrona H在1936年和1939年发表的有关专著中,倡行AVM和听神经瘤全切除,并提出有独特见解的手术方法。在日本Makoto Saito(11889-1950)、Mizuho Nakata(1893-1975)和Chisato Araki(1901-1976),先后在欧美学习神经外科,师从Cushing、Dandy、Bailey、Bucy等学者,是日本神经外科的开拓者。在拉美国家神经外科也有很大发展,如乌拉圭的Iniguez RA(1909-1977)从事神经系统寄生虫病等医疗与科研,并于1955年创办拉美神经外科杂志。
1947年Spiegel和Wycis设计制造立体定向仪并成功应用于临床, 为帕金森氏病等锥体外系疾病的治疗带来新的希望。后来Leksell(1949)又改良为立方体支架,直角坐标,导向器呈半弧形,取球面坐标,成为广泛应用的立体定向仪之一。抗生素和肾上腺皮质激素的应用,麻醉技术的进展, 气管内插管麻醉的应用和麻醉新药不断出现等,大大增加了手术的安全性, 减少了术后并发症。同时, 放射性同位素示踪脑扫描、经颅A型超声、经肱动脉和经股动脉插管颅内血管造影等相继用于颅脑疾患的诊断, 对提高神经系统疾病的诊断率,亦发挥了重要作用。在这一时期,不仅积累了大量神经外科病例治疗经验,神经外科的临床研究也得到巨大发展,技术水平明显提高,神经外科队伍壮大,更多国家和地区相继成立神经外科学会,创办神经外科杂志。继前苏联和40年代在美国创刊的权威神经外科杂志J Neurosurgery后,欧美、日本、拉美等许多国家均创刊出版了神经外科专业杂志,如Surgical Neurology、Neurosurgery、Acta Neurochirgica、以及Stroke等都是神经外科医生经常参考的重要刊物。世界神经外科学会不断发展壮大,定期召开世界神经外科学术会议,均促进了世界范围内神经外科学术交流和发展。
(二)显微神经外科时期
60年代初手术显微镜引入神经外科, 因显微镜有良好的照明, 清晰度高,术野内病变组织和邻近结构放大,加上配合使用双极电凝器、显微手术器械、激光刀、超声吸引等,使手术精确度和准确性更好,损伤邻近重要结构的机会减少,手术治疗效果显著提高,手术并发症和手术死、残率明显降低。由于显微神经外科手术具有上述优越性,很快受到神经外科医生重视,神经外科手术由肉眼下、眼镜式放大镜下手术,进入显微神经外科时代。并在西方发达国家被普遍接受,应用逐步扩大到几乎所有神经外科手术,如颅内动脉瘤、动静脉畸形、血管重建手术、脑室内肿瘤、鞍区肿瘤、颅底肿瘤、以及过去认为属于手术禁区的脑干肿瘤和脊髓内肿瘤等。60年代以后,许多神经外科医生致力于显微神经外科技术、显微器械和颅内显微解剖的研究,并发表了有关显微神经外科的专著。瑞士的Yasargil MG教授是显微神经外科时期的杰出代表,他强调神经外科医生应掌握显微神经外科基本技术和配合,倡用翼点入路,对脑蛛网膜池的显微解剖进行了深入研究,改进显微手术器械,并发表大量显微神经外科手术的文章和专著。许多著名神经外科医生都强调显微神经解剖和显微手术的基础训练。如美国Rhoton AL教授注重显微解剖和颅底显微外科手术入路的基础研究,他的实验室从70年代初期开始,为国内、外培养了大批显微神经外科医生,对颅底神经外科的建立和发展起到了积极推动作用。目前,显微神经外科手术已成为治疗神经外科疾病的主要手段,开展显微神经外科手术的范围和比例,已是衡量神经外科技术水平的主要条件之一。
随着科学技术的迅速发展,新技术、新材料不断涌现,尤其是进入信息时代以来,由计算机辅助的先进仪器日新月异。1970年Hounsfield发明电子计算机辅助X线体层扫描(CT),1972年临床应用成功,1973年英国放射学杂志即正式报道,认为CT是自伦琴发现X射线以来放射诊断学上的一次划时代飞跃。Hounsfield利用密度对比原理,将颅内不同结构分成 近年来,随着科学技术的飞速发展,神经外科的基础与临床研究也进入一个崭新的时代。人们对神经系统疾病的认识已经深入到分子水平,神经影像学技术的进步和微侵袭外科的发展,也使神经系统疾病的诊断和治疗日臻完善。
一、临床研究进展
传统的外科观念受到极大的挑战,微侵袭概念已经深入到外科学诊断与治疗的各个领域。CT和MRI的应用是神经系统疾病诊治发展的里程碑。随着新一代螺旋CT、磁共振血管造影(MRA)与数字减影脑血管造影(DSA)技术的应用,临床医师对颅内病变,特别是血管性病变的诊断更加快速和准确。将解剖形态和功能代谢有机结合而开发的核磁共振频谱分析(MRS)、功能核磁共振影像(FMRI)、正电子发射体层扫描(PET)及脑磁图(MEG)等,不仅可反映病变组织结构的变化,而且可进一步检测功能代谢方面的细微变化,为研究中枢神经系统的病理生理改变提供了新的手段。
影像学、放射外科学和立体定向技术的有机结合,衍生出多种新型治疗手段,如脑血管造影定向技术、磁共振立体定向术、多普勒辅助立体定向术、内镜立体定向术、PET辅助脑立体定向术等。立体定向放射外科概念的引入和发展,伽玛刀、X刀及质子束放射系统的应用,使微创或无创的概念得到更进一步的深化。通过无框架式立体定向系统引导外科手术在三维空间定位、精确设计手术入路、模拟最安全的手术方法,极大地提高了手术的安全性和准确性,神经外科手术导航系统(surgescope)作为这一高科技的结晶已在临床上得以应用。
显微外科技术现在已经成为神经外科的常规,熟练的显微手术操作结合丰富的显微解剖知识,使以往被视为手术禁区的脑干病变切除成为可能。北京市神经外科研究所已施行脑干肿瘤手术460余例,死亡率仅为1%。颅底外科得益于显微手术的进展,使解剖复杂、位置深在、有重要血管神经穿行的中颅窝及斜坡肿瘤手术达到全切除。新型专业内镜、接触性激光、电磁刀等新技术的引入,使显微神经外科技术日臻完善。
神经外科血管内治疗(介入神经放射治疗)作为一门崭新的技术,近年来取得了长足进展,对于难以手术夹闭及切除的动脉瘤或血管畸形有肯定的疗效或达到辅助治疗的目的。近十年来,我国神经外科血管内治疗技术发展很快,已接近或达到世界先进水平,并且逐渐形成一支专门从事神经外科血管内治疗的队伍。
胶质瘤的治疗是神经外科医师长期以来努力探索的课题之一,但迄今为止尚未找到令人满意的根治方法。对于胶质瘤的治疗采用包括手术切除,辅以放疗、化疗、免疫治疗以及微波等综合治疗的方法。在提高胶质瘤外科手术的准确性和安全的同时,应用硼中子捕获、伽玛刀等放疗手段或新型抗肿瘤药物和控释化疗手段进行治疗,在一定程度上提高了胶质瘤的治疗效果。免疫治疗主要是通过调动机体自身免疫防御系统达到抑制肿瘤生长的目的,它与基因诊断及治疗在目前仍处于探索阶段。
二、 基础研究进展
相关学科的发展,促使神经外科的基础研究不断深入。近年来较突出的领域包括以下方面:
中枢神经系统损伤后的保护与修复是神经科学家们面临的严峻挑战之一。所涉及的理论问题多为神经科学前沿。经过近几年的努力,许多研究已证实,神经系统具有可塑性,不仅表现为对外界各种刺激有强烈的代偿与适应能力,更重要的是在结构与功能上具有损伤后修复或重建的能力。这个过程的实现既需要神经元自身发育适宜的基因调控程序,又需要相当复杂的局部环境与条件。
生长因子在神经元和胶质细胞发育成熟中起关键作用,并对神经元和胶质细胞的损伤有一定的保护作用。转移神经生长因子(NGF)、神经营养蛋白(NT)基因是当前人们较关注的热点,利用基因转染技术把神经营养因子相关基因导入哺乳动物细胞株,然后移植到脑内,或用逆转录病毒基因载体直接感染脑内神经元和胶质细胞,使这些经过基因修饰的细胞在局部表达相关蛋白,从而达到治疗中枢神经系统损伤的目的。
神经多潜能干细胞体外分离培养的成功为神经系统损伤后的结构重建提供了可能性,移植的干细胞可在宿主体内分化成为相应的神经元和胶质细胞以实现损伤修复;另外还有望作为基因治疗的载体细胞,持续表达某些神经递质,达到治疗目的。
当前脑肿瘤的基因治疗在基础研究较多,主要有以下几个方面:(1)应用自杀基因或反义基因治疗;(2)免疫增强基因治疗和淋巴因子基因治疗;(3)应用反义寡核苷酸治疗。其中自杀基因(如HSV_tk基因)治疗胶质瘤取得了一定的进展,国内已将肿瘤的基因治疗作为863国家高技术发展规划中的课题。人们在研究中也发现了许多亟待克服的问题,如载体导入的靶向、效能、可控性等。
神经系统损伤后程序性细胞死亡是迟发性神经元坏死产生的重要机制之一,已发现许多抑制或促进细胞凋亡的因素,如神经生长因子可以参与抑制细胞凋亡的过程;Bcl-2家族及p53基因均在决定细胞生存与死亡方面起关键作用;人们期望通过调控这些基因的表达水平,主动控制程序性细胞死亡发生的过程,建立神经元损伤修复的新办法。恶性胶质瘤的增殖、存活也与程序性细胞死亡关系密切,诱导细胞程序性死亡,已成为肿瘤治疗的新思路,以程序性细胞死亡作为一个新的模型靶,设计肿瘤治疗的新方案,对研究化学(化疗)、物理(高温、放射线)、生物(反义寡核苷酸等)诱导程序性细胞死亡的最佳诱导条件和最佳组合方式具有重要意义。
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