作者：赵继宗，首都医科大学附属北京天坛医院

国际神经外科起源于19世纪末欧洲。1919年波士顿Brighamn医院创建了世界具有完整临床体系独立的神经外科。百年神经外科发展史可以划分为三个时期，即经典神经外科时期、显微神经外科时期和微创神经外科时期。进入21世纪，神经外科跨入网络神经外科新时期。本文结合文献，浅析对网络神经外科学的思考。

1. 三个维度推动神经外科发展

纵观神经外科百年发展史，脑解剖与功能、医学影像和医疗器械三个维度是推进神经外科学不断前进的源动力。

1.1 经典神经外科时期

20世纪初至20世纪50年代经典神经外科时期，脑解剖和脑功能研究成果为神经外科奠定了理论基础。1865年法国外科医师布罗卡发现大脑左半球语言中枢；1909年德国神经学家科布罗德曼根据神经细胞结构对大脑皮层分区；1937年加拿大神经外科医师潘菲尔德绘制了大脑运动和感觉皮层对应身体各部位的图谱。

这个时期影像学同样取得突破。1895年德国物理学家伦琴发现X射线；1918年美国神经外科医师丹迪发明“脑室空气造影术”；1927年葡萄牙莫尼斯医师发明脑血管造影术。后两项技术为诊断神经系统疾病发挥了重要作用，而脑血管造影术逐渐演进为如今的数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)。

当时开颅使用手摇钻，深部手术野照明靠带灯脑压板，术中高频电刀止血。1917年美国神经外科医师库欣发明银夹夹闭血管，设计了银夹钳和银夹台。这个时期的患者多因肿瘤或脑外伤所致颅内压增高就医。神经外科医师根据患者的临床症状和体征进行神经系统定位，结合脑室气脑、脑血管造影确定颅内病灶位置，以解剖学脑叶为基础设计开颅骨瓣。为保证探察的可靠性，一般都采用大骨瓣开颅。手术中常以切除脑叶而获得手术空间并寻找深部肿瘤。

1.2 显微神经外科时期

20世纪50～70年代为显微神经外科时期。1972年美国神经外科医师罗顿在佛罗里达大学建立了显微神经解剖实验室，创建了显微神经外科解剖学，国际神经外科界开展了显微(脑)解剖的研究和培训，为显微神经外科奠定了基础。

1970年电子计算机X射线断层扫描(computed tomography, CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)、DSA等神经影像设备的应用，提高了神经科疾病诊断的水平。

以手术显微镜为核心的一系列显微手术器械(材)(高速颅钻、可控手术床和头架、自动牵开器、超声吸引器、双极电凝、动脉瘤夹、止血纱布等)研制成功。手术显微镜下视野放大及良好的照明，解决了神经外科手术的照明、手术空间狭小困扰，医师能够更准确地切除病灶。

显微神经外科手术将经典神经外科“脑叶手术”向病灶性手术推进，创始发明了翼点入路、经岩骨入路以及额眶颧等新的手术入路，这些手术入路特点是经过脑外抵达病灶，减少了对脑组织的牵拉。

1.3 微创神经外科时期

20世纪80年代进入微创神经外科时期。20世纪后期出现的正电子发射体层摄影(positron emission tomography, PET)、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)和脑磁图(magnetoencephalography, MEG),可以直接显现患者肢体运动和语言等重要脑功能定位图像，并为避免手术中损害神经功能提供了可靠的影像学保障。

这个时期的神经外科医师与放射科医师密切合作，利用功能磁共振纤维束成像和电生理技术研究语言等人脑功能。

一批新型手术设备器械，如术中磁共振、神经导航、神经内镜、立体定向放射治疗(伽马刀)、脑血流和电生理监测等设备，有力地支撑微创神经外科手术。

微创神经外科学理念是在诊断和治疗神经外科疾患时，以最小创伤的操作，最大限度保护脑神经功能，尽量减少医源性损伤和手术后并发症。

2. 21世纪脑科学演进新态势

21世纪的前20年脑科学发展迅速，在神经突触结构与可塑性，神经细胞类型与功能，复杂神经网络，感觉信息(如视觉、听觉、体感等)处理机制，记忆与决策，神经编码与计算，精神疾病的神经机制等诸多方面实现了重要突破。

2012年，中国科学院启动了战略性先导科技专项“脑功能联结图谱计划”,目标是对特定脑功能的神经联结通路和网络结构的解析及模拟。

2016年，中国科学院自动化所蒋田仔团队成功绘制出全新的人类脑网络组图谱。该图谱包括246个精细脑区亚区以及脑区亚区间的多模态连接模式，引入了脑结构和功能连接信息，建立了宏观尺度上的活体全脑连接图谱。

2023年，《科学》《科学进展》和《科学-转化医学》杂志的21篇论文公布并阐释了迄今最全的人类大脑细胞图谱，有助于深入理解人类大脑的独特之处，并推进脑部疾病和认知能力等研究。

因此可以说，21世纪脑科学研究成果成就了网络神经外科学。

3. 迈进网络神经外科时代

网络神经外科是以脑网络的拓扑特性为基础，以多模态智能神经功能影像和微创手术技术为手段，在诊治神经系统疾患过程中，使患者脑功能网络得到保护或重塑，提高难治性神经系统疾患的诊治水平，它将成为脑科学转化研究的纽带。

3.1 21世纪三个维度升级

随着认知神经科学、分子神经生物学和脑功能成像技术快速发展，大脑感觉、知觉、记忆和语言等认知研究取得的成果，助力神经外科临床前行。

多模态神经影像(包括CT、MRI、EEG、PET、MEG等)提取活体人脑的全脑结构与功能连接模式，揭示脑网络组织形式及其拓扑属性，用于神经精神疾病的研究与临床应用实践。非侵入性M/EEG-fMRI融合分析技术，显示脑结构成像与其功能性网络之间的关系，形成一门新科学领域——神经网络。

以DSA或MRI为主体的复合手术室使术前、术中、术后的检查和手术相融。手术中实时、动态定位神经和病灶成像，进而精准全切病灶，最大程度地保护脑功能。

术中唤醒麻醉是在脑功能区手术唤醒患者，应用神经导航和神经电生理技术定位肢体运动及语言功能区，手术中直接电刺激实时研究脑结构-功能相关性，发现语音和语言皮层和皮层下网络动态和空间分布，在避免损伤关键功能结构的前提下，最大程度地切除病灶。

一些物理刺激技术应用十分广泛，如经颅磁刺激、经颅直流电刺激等治疗脑疾病，脑深部刺激(deep brain stimulation, DBS)治疗帕金森病、特发性震颤和其他肌张力障碍疾病。

3.2 网络神经外科实践

神经网路是脑高级功能的关键点，网络组织从根本上影响各类脑部疾病。神经网络分析不仅可以描绘脑神经连接基本方式，更重要的是可以直观模拟脑病变及其对神经可塑性造成的影响，准确预测手术导致的脑功能损伤和术后患者神经功能可塑性，有助于医师更好地计划手术，决定切除脑病灶方案和预判术后神经功能障碍恢复的程度。

3.2.1 脑网络关键节点的保护

人脑功能网络中拥有连接数较多的节点被称为关键节点。探索语言、视觉、默认网络等区域的关键节点对网络神经外科手术具有重要作用。手术中注意保护这些关键节点，术后患者的功能障碍可望短期得到恢复，有利于患者远期预后。

3.2.2 脑网络关键节点供血区域的保护

人脑血流供应和脑网络结构与功能连接密切相关。术前应完备功能、血管、脑网络的综合性评估，选择创伤最小的治疗方案，减少远期神经功能障碍。

3.2.3 意识和认知障碍机制研究

意识和认知的产生与调控发生在神经环路水平，脑皮质在意识和认知功能中起核心作用。开发基于调控机制和理论的自适应闭环神经调控方法，形成意识障碍唤醒临床规范，为解析“脑认知原理和意识的神经机制”提供新思路。

3.2.4 神经调控技术解析深部脑刺激治疗机制

DBS可直接测量病理性脑活动，对大脑特定区域或远隔部位的神经元或神经网络提供可调节刺激，治疗与脑电功能异常相关的神经和精神性疾病。

3.2.5 在脑肿瘤手术中应用

脑肿瘤不仅在肿瘤周围的限制区域干扰脑的功能和有效连接，而且手术治疗本身也可能引起大范围功能连接的改变。这意味着脑肿瘤外科不是一种局部手术，而应该认为是一种脑神经网络手术。

3.2.6 脑机接口(brain-computer interface, BCI)临床应用

在大脑与外部环境之间建立一种全新的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互。BCI可以改善偏(截)瘫患者与外界交流或控制外部环境的能力，辅助解决因脑卒中、脑损伤、颅脑手术后造成的意识障碍、偏瘫、失聪、失语以及神经退行性疾病等患者恢复脑功能，为康复医学开辟一条新路。有研究报道，脑-脊髓接口帮助手臂和腿部瘫痪患者自然站立和行走，该装置可在家中方便地使用。

进入21世纪，随着脑科学研究不断取得新突破，人工智能、医学影像、微创手术技术等生物医学及科技的加速创新，神经系统疾病防治手段不断提升，神经外科学需要从单学科迈向多学科、跨领域的交叉融合和协同发展，网络神经外科不仅为难治性神经系统疾患提供了更安全可靠的诊疗方法，同时也为神经外科学开辟一条脑科学研究临床转化之路。

来源：赵继宗.对21世纪网络神经外科临床实践的思考[J].空军军医大学学报,2024,45(04):361-363.

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