從顱腦大手術(shù)到神經(jīng)微創(chuàng)和修復(fù)的演變——微創(chuàng)神經(jīng)外科奠基人和開拓者趙繼宗院士

韓小弟 王明澤 王 碩

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科，北京 100070)

神經(jīng)外科的挑戰(zhàn)在于手術(shù)部位的特殊性和重要性，那就是控制人類思維和活動的中樞神經(jīng)系統(tǒng)——大腦和脊髓，這也意味著作為唯一可以觸碰大腦的神經(jīng)外科醫(yī)生，一生都要面臨充滿矛盾的雙重壓力：既要努力地在最大程度上去除病灶，又必須盡可能地保護(hù)神經(jīng)功能。如何做到兩全？趙繼宗教授用全副精力對神經(jīng)外科觀念和技術(shù)不斷改進(jìn)，交出一份滿意的答卷, 讓中國的神經(jīng)外科從大手術(shù)大創(chuàng)傷發(fā)展到顯微和微創(chuàng)手術(shù)，并繼續(xù)通過與多學(xué)科的合作研究來開拓大腦神經(jīng)環(huán)路的重塑和功能修復(fù)，讓神經(jīng)外科成為腦認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)科學(xué)問題的來源和驗證科學(xué)發(fā)展的終點，并躋身于國際舞臺。

1 個人簡介

趙繼宗院士(圖1),1970年畢業(yè)于(原)第四軍醫(yī)大學(xué)。1975年到首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科工作。1979年啟動首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科遷移到北京天壇醫(yī)院的工作，作為首批醫(yī)療組派到北京天壇醫(yī)院組建神經(jīng)外科，伴隨北京天壇醫(yī)院院區(qū)建設(shè)展開神經(jīng)外科醫(yī)療工作。1997年任首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院副院長和神經(jīng)外科主任。2013年當(dāng)選中國科學(xué)院院士(圖2)，并任國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心主任。目前擔(dān)任國務(wù)院學(xué)位委員會專家組成員，第4～6屆中華醫(yī)學(xué)會神經(jīng)外科分會主任委員，中國卒中學(xué)會會長，世界神經(jīng)外科聯(lián)盟(WFNS)執(zhí)委、提名委員會委員，美國神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會(AANS)會員和Dandy 神經(jīng)外科學(xué)會中國主委，全國高等醫(yī)藥教材建設(shè)研究會理事。國家人事部有突出貢獻(xiàn)中青年專家、北京學(xué)者。《中華醫(yī)學(xué)雜志》和《中華醫(yī)學(xué)雜志(英文版)》等雜志副主編，ChineseJournalofNeurosurgery主編和JournalofClinicalNeuroscience等國際神經(jīng)外科專業(yè)雜志編委。

圖1 趙繼宗院士

圖2 趙繼宗教授當(dāng)選2013年中國科學(xué)院院士

1989至1990年在美國MD Anderson腫瘤中心和芝加哥Henry Ford醫(yī)院神經(jīng)外科成為Robert Grossman和James Ausman教授實驗室的訪問學(xué)者，掌握了顯微神經(jīng)外科理念的真諦和手術(shù)技巧。回國后致力于神經(jīng)外科臨床與基礎(chǔ)研究，主持國家“九·五”至“十二·五”腦血管病外科治療攻關(guān)(支撐)項目，指導(dǎo)團(tuán)隊開展“十三·五”復(fù)雜腦血管病診療新模式的科研攻關(guān)，使我國腦血管外科跨入國際先進(jìn)行列。在國內(nèi)率先建立以“腦病灶解剖與腦功能精確定位系統(tǒng)”和“腦認(rèn)知功能保護(hù)預(yù)警系統(tǒng)”為基礎(chǔ)的微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)平臺，完成了手術(shù)從腦解剖結(jié)構(gòu)保護(hù)向腦功能保護(hù)的重大轉(zhuǎn)接。獲國家科技進(jìn)步二等獎3 項，北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎和中華醫(yī)學(xué)會科技獎一等獎各1 項。主編神經(jīng)外科教材和《微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)》《顱腦腫瘤神經(jīng)外科學(xué)》《血管神經(jīng)外科學(xué)》等專著14 部。獲得發(fā)明專利1項[動脈瘤血管及其制備方法和應(yīng)用(ZL.201710199047.9)]，國內(nèi)實用新型專利1項[一種微導(dǎo)管(ZL.2017 2 D382621, X)]。

多次應(yīng)邀赴美、德、日等國的醫(yī)學(xué)院進(jìn)行學(xué)術(shù)交流并做報告，在Neurosurgery撰文介紹中國神經(jīng)外科成就。WFNS主席Brochi高度評價：“我必須表彰趙繼宗教授的工作精力及力度，并對中國神經(jīng)外科快速發(fā)展表示敬意”[1]，2009年因“Surgical management of hypertensive intracerebral hemorrhage in 2 624 cases”獲得第77屆美國神經(jīng)外科年會 “國際摘要獎”(圖3)。2012年獲Dandy神經(jīng)外科學(xué)會榮譽(yù)獎。

圖3 趙繼宗院士獲第77屆美國神經(jīng)外科年會“國際摘要獎”

他重視神經(jīng)外科醫(yī)師的培養(yǎng)制度建設(shè)和年輕人才的培養(yǎng)[2-3]。2002年將首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科帶入國家教育部重點學(xué)科，成為國家神經(jīng)外科繼續(xù)教育基地，2011年被評為衛(wèi)生部(現(xiàn)國家衛(wèi)生健康委員會)重點專科。2018年擔(dān)任首都醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)外科學(xué)院院長，培養(yǎng)神經(jīng)外科研究生122名，數(shù)名成為多家醫(yī)院的學(xué)科帶頭人。

2 主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)

2.1 攻克巨大動靜脈畸形(arterio-venous malformation，AVM)和復(fù)雜動脈瘤外科治療關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 首次發(fā)現(xiàn)手術(shù)切除巨大動靜脈畸形發(fā)生正常灌注壓突破(normal perfusion pressure breakthrough，NPPB)時間窗，采用手術(shù)中一次性栓塞后切除巨大AVM獲得成功

1978年，Spetzler等[4]發(fā)現(xiàn)切除≥6 cm 巨大AVM 會發(fā)生嚴(yán)重彌漫性腦水腫和腦出血即NPPB，發(fā)生NPPB后病死率和致殘率高達(dá)50%，學(xué)界認(rèn)為是切除巨大AVM的世界性難題。

1995年,趙繼宗主持國家“九·五”顱內(nèi)巨大動脈瘤、巨大AVM 外科治療攻關(guān)課題，創(chuàng)新性的將生物膠栓塞和切除巨大AVM在一次手術(shù)中完成[5](圖4)，采用維持低血壓、自體輸血和超聲波等技術(shù)有效防治了NPPB，避免患者反復(fù)栓塞的痛苦并降低了醫(yī)療費(fèi)用[5]。應(yīng)用激光腦皮質(zhì)血流監(jiān)測法，在國際首次發(fā)現(xiàn)切除巨大AVM發(fā)生NPPB時間窗在切除AVM 后2～72 h，解決了困擾手術(shù)安全的重大問題[6](圖5)。

圖4 一次手術(shù)中完成生物膠栓塞后再切除巨大AVM[5]

圖5 應(yīng)用激光監(jiān)測腦血流動力學(xué)，國際上首先發(fā)現(xiàn)NPPB時間窗2～72 h[6]

分析首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院2 086例AVM資料，提出AVM是我國青壯年腦出血和癲癇的主要原因[7]。“腦血管畸形的外科治療及其形成和破裂出血機(jī)制的研究”獲國家科技進(jìn)步獎二等獎1 項和北京市科技進(jìn)步獎二等獎3項。

2.1.2 開顱夾閉復(fù)雜性顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)達(dá)到國際同類手術(shù)最好水平

巨大、眼動脈、后循環(huán)等復(fù)雜動脈瘤開顱手術(shù)夾閉難度大，極易造成腦動脈和神經(jīng)損傷，手術(shù)病死率和致殘率高。趙繼宗課題組創(chuàng)立了切除巨大動脈瘤體、重塑載瘤動脈等術(shù)式，攻克復(fù)雜性顱內(nèi)動脈瘤手術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)[8](圖6)，達(dá)到國際同類手術(shù)最好水平。首先經(jīng)硬腦膜外-下入路夾閉眼動脈瘤60例，無手術(shù)死亡，致殘率18.3%[9]。

圖6 男，23歲，左側(cè)頂枕巨大血管瘤,開顱手術(shù)夾閉切除9 cm的血管瘤[8]

建立國際規(guī)模最大的動脈瘤患者數(shù)據(jù)和標(biāo)本庫，積累動脈瘤標(biāo)本1 000余例，率先利用人體動脈瘤標(biāo)本研究動脈瘤形成和破裂的機(jī)制。提出內(nèi)彈力層破壞是動脈瘤形成的必要條件之一。膠原、彈性蛋白、炎性反應(yīng)因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等因素和動脈瘤的發(fā)病有關(guān)。對漢族人腦動脈瘤患者系列血管病相關(guān)候選基因的多態(tài)性研究[10-12]顯示，腦動脈瘤患病與一些基因的多態(tài)性密切相關(guān)，如血管緊張素轉(zhuǎn)換酶基因插入/缺失多態(tài)性及Endoglin基因等。“顱內(nèi)動脈瘤的外科治療及其形成和破裂的基礎(chǔ)研究”獲國家科技進(jìn)步二等獎。

2.1.3 完成我國首次大規(guī)模高血壓腦出血規(guī)范化外科治療研究，制定并推廣腦出血治療指南，獲國際同行高度評價

2006至2008年組織了全國30個省、市、自治區(qū)的135家醫(yī)院的神經(jīng)外科，建立6個腦出血外科治療示范基地，進(jìn)行我國首次高血壓腦出血規(guī)范化外科臨床治療多中心大樣本、單盲臨床病例對照研究[13]。采用微創(chuàng)、碎吸和傳統(tǒng)開顱3種術(shù)式治療了2 464例腦出血患者，1個月病死率從30%～50%降至19.3%，術(shù)后6個月隨訪1 057例，存活998例(94.4%)，死亡36例(3.4%)，降低了手術(shù)病死率和植物生存，治療費(fèi)降低8個百分點，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著[14]，獲教育部科技進(jìn)步推廣二等獎。在第77屆美國神經(jīng)外科年會大會報告“Surgical management of hypertensive intracerebral hemorrhage in 2 464 cases”并獲獎[15]。美國神經(jīng)外科Mendelow教授認(rèn)為，該研究是近年國際少有的大宗病例研究之一，高度評價了我國腦出血外科的治療水平。

國家“十一·五”課題“出血性腦卒中及淀粉樣變腦血管病研究”，收集國內(nèi)71家醫(yī)院的367例患者腦出血手術(shù)后獲得標(biāo)本，首次報告經(jīng)腦出血手術(shù)標(biāo)本病理學(xué)檢查證實淀粉樣變腦出血占自發(fā)性腦出血的14.3%，患者平均年齡(55±13)歲[16]，為腦出血早期鑒別診斷和選擇治療方案做出重要創(chuàng)新性貢獻(xiàn)。

2.1.4 煙霧病病因?qū)W研究和臨床診療方案制定

煙霧病主要發(fā)生于蒙古人種，在我國高發(fā)。趙繼宗教授團(tuán)隊建立了覆蓋我國11個省共24家醫(yī)院的煙霧病多中心醫(yī)療協(xié)作網(wǎng)絡(luò)和國內(nèi)最大煙霧病患者數(shù)據(jù)庫，主持完成1 258 例煙霧病和36個煙霧病家系的臨床診治和機(jī)制研究(圖7)[17]，根據(jù)術(shù)前腦灌注成像(CT perfusion imaging，CTP)建立煙霧病患者腦灌注不足的標(biāo)準(zhǔn)化分期評估體系(圖8)[18]，通過臨床研究證實了大腦血運(yùn)重建術(shù)能改善缺血型煙霧病患者腦血流灌注和認(rèn)知功能的重要作用。2017年在美國神經(jīng)外科年會報告：“Effects of different surgical modalities on clinical outcome of moyamoya disease: a prospective cohort study”[19]，得同行高度評價并獲獎。

圖7 RNF213罕見變異的煙霧病家系[17]

圖8 煙霧病患者腦灌注不足分期典型CTP圖像[18]

2.1.5 率先在國內(nèi)建立開展復(fù)合手術(shù)室，開拓腦血管病診治新模式

通過復(fù)合手術(shù)平臺實現(xiàn)跨學(xué)科的多種臨床技術(shù)整合，提出3項適用于改善復(fù)雜腦血管病患者的臨床預(yù)后的新技術(shù)[20-21]，并為開展“腦心同治”進(jìn)行了技術(shù)積累和人才儲備。

2.2 國內(nèi)率先建立具有國際先進(jìn)水平的微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)平臺，將神經(jīng)外科手術(shù)從腦解剖結(jié)構(gòu)保護(hù)推向腦功能保護(hù)的新階段，推動中國神經(jīng)外科治療達(dá)到國際水準(zhǔn)

趙繼宗敏銳察覺神經(jīng)外科手術(shù)的微創(chuàng)化發(fā)展趨勢和國內(nèi)現(xiàn)狀[22]，帶領(lǐng)團(tuán)隊創(chuàng)新設(shè)計出適合我國的個體化微骨窗入路，將神經(jīng)導(dǎo)航手術(shù)中腦漂移分為系統(tǒng)性及結(jié)構(gòu)性，拓展神經(jīng)導(dǎo)航確定AVM和在微小動脈瘤栓塞手術(shù)中的應(yīng)用。同時整合超聲波、腦血流、血管(熒光)造影及神經(jīng)電生理等系列監(jiān)測技術(shù)[23-26]，降低顱腦手術(shù)中患者神經(jīng)功能損傷。1999至2008年，經(jīng)過10年努力，在完成2 039例各類微創(chuàng)神經(jīng)外科手術(shù)的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)率先建立了 “腦病灶解剖與腦認(rèn)知功能精確定位系統(tǒng)”和“腦認(rèn)知功能保護(hù)預(yù)警系統(tǒng)”的微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)平臺[27]。2000年，承擔(dān)衛(wèi)生部向西部地區(qū)推廣微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)項目,至2006年統(tǒng)計全國51家醫(yī)院完成各類微創(chuàng)手術(shù)近萬例。2007年，在蘇州主辦第七屆國際微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)大會，400余位美國、德國、南美洲等國家和地區(qū)的專家參會，確立了我國微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)的國際地位。出版《微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)》專著，對在我國推廣普及微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)發(fā)揮了重要作用。2005年和2007年獲北京市科技進(jìn)步一等獎和中華醫(yī)學(xué)科技一等獎各1項。2009年，“顱腦手術(shù)中腦認(rèn)知功能保護(hù)的微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用”獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

2.3 拓展微創(chuàng)神經(jīng)外科技術(shù)，為應(yīng)用人腦疾患手術(shù)研究以語言為突破核心的腦認(rèn)知功能開辟了一條新路

進(jìn)入21世紀(jì)，趙繼宗教授緊跟國際“腦科學(xué)研究”前沿，充分利用我國豐富的神經(jīng)疾病資源和神經(jīng)外科直接面對患病大腦的優(yōu)勢，利用臨床資源緊密結(jié)合基礎(chǔ)研究[28]，與中國科學(xué)院自動化所、生物物理研究所國家腦認(rèn)知功能重點實驗室、上海神經(jīng)科學(xué)研究所和北京大學(xué)等院所合作，開展神經(jīng)外科患者語言和視覺感知環(huán)路的相關(guān)研究，國際上首次將“中文語言區(qū)和顳葉功能”新發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于顱腦手術(shù)[29-31]，保護(hù)患者的腦認(rèn)知功能，驗證了中國人大腦語言區(qū)有別于拼音文字語言區(qū)的科學(xué)推論[32]，“顱腦手術(shù)中腦認(rèn)知功能保護(hù)的微創(chuàng)神經(jīng)外科學(xué)基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用”獲得國家科技進(jìn)步二等獎。

進(jìn)入21世紀(jì)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，神經(jīng)外科領(lǐng)域基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)和數(shù)字化腦成像技術(shù)的神經(jīng)調(diào)控領(lǐng)域，將神經(jīng)外科學(xué)推向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外科(neural networks surgery)新的階段。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外科不僅為難治性神經(jīng)系統(tǒng)疾患提供了更安全可靠的方法，同時也為神經(jīng)外科學(xué)開啟了一扇通往腦科學(xué)研究的大門。趙繼宗院士繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊，從“腦認(rèn)知神經(jīng)環(huán)路連接”水平進(jìn)一步揭示語言區(qū)功能重塑的機(jī)制[33-34](圖9，10)，率先邁出了腦科學(xué)研究臨床轉(zhuǎn)化的第一步，繼續(xù)實現(xiàn)與國際發(fā)達(dá)國家齊頭并進(jìn)。

圖9 左顳葉AVM患者Broca區(qū)重塑[33]