“2012年度國家科學技術獎勵大會”日前在北京人民大會堂隆重召開。復旦大學數字醫學研究中心主任宋志堅教授等憑借“高精度神經外科手術導航系統”捧得國家技術發明獎二等獎。
 
高精度神經外科手術導航系統是由復旦大學數字醫學研究中心課題組聯合上海交通大學課題組等歷經8年艱辛成功研制的科研成果。該項目得到國家自然科學基金、上海市科委重大科技攻關基金的支持。該系統已獲國家三類醫療器械注冊證，并通過CE/ISO13485醫療設備國際認證，實現產業化。有關專家表示，該系統在轉變傳統手術方式，提升我國神經外科學術水平，推動新興產業發展，迫使國外同類產品降價，減輕患者經濟負擔等方面，經濟效益顯著，社會效益重大。
 
據研究人員介紹，腦腫瘤等腦部疾病嚴重危及患者生命，而顱腦手術是治療該類疾病最直接、有效的方法。但是，顱腦手術風險極高、難度很大：在手術中，醫生要將腫瘤完全切除，同時，必須保證重要神經結構不受到損傷。臨床實踐表明，傳統手術方式往往難以完全實現這一目標，約20%的病例在術后存在腫瘤殘留，或出現偏癱、失語等并發癥。即使國際上最先進的神經導航系統，其在定位精度和導航信息量上也不能完全滿足臨床需求：由于核心部件——光學定位儀的精度很難被掌控，導致存在定位誤差，故不能絕對真實地反映開顱后患者腦組織形態隨時間變化的情況；顯示的圖像引導空間不能提供不同功能傳導束的位置信息，以及這些傳導束與腦功能和腦腫瘤間的相互關系，從而造成導航信息量不足。
 
自神外手術導航系統問世以來，上述缺陷一直未能得到有效解決，針對這些難題的理論突破或技術發明成為國內外同行密切關注的前沿課題。宋志堅教授帶領的課題組針對國際上最先進的神外手術導航系統所存在的諸多缺陷進行了艱苦攻關，獲得了三項突破性進展：一是發明了一個能夠對術中腦變形進行實時矯正的系統。該系統基于人腦動態模型，能夠對術中腦變形引起的誤差進行實時模擬和矯正。臨床實踐表明，該技術矯正率平均達84.3%，最高矯正率達89.2%，從而大幅提高了導航系統的定位精度。這項進展被國外同行評價為“當今解決導航術中腦變形的有效方法”。二是發明了一項可以準確反映腦白質傳導束位置信息及示蹤情況的技術。該技術采用多張量圖像處理方法，并結合虛擬內鏡導航原理，可實現圖像引導空間腦白質傳導束的準確顯示。它可在導航手術中實時告知醫生當前操作是否會對腦白質傳導束造成損傷。臨床實踐表明，該發明對傳導束的保護具有重要臨床價值。三是發明了針對大范圍、多目標的光學動態跟蹤技術。該技術可顯著提升導航系統關鍵部件——光學定位儀的跟蹤精度與范圍。經鑒定，該系統各項性能指標均優于國際上先進的同類產品，成為國內外公認的提升光學定位儀精度的有效途徑。這些突破意味著，高精度神經外科手術導航系統成為目前國內外唯一能夠對術中腦變形引起的定位誤差進行矯正，以及準確反映腦白質傳導束位置信息和示蹤情況的系統。
 
自高精度神經外科手術導航系統問世以來，全國20家三甲醫院應用該系統成功實施了膠質瘤、腦膜瘤、血管瘤、骨纖維結構不良、齒狀突畸形等病變的高難度手術，完成神外手術導航12000余例。臨床應用結果表明，該系統提高腦腫瘤的影像學完全切除率達86.7%，降低12.1%的術后并發癥，這一成果使我國神經外科學技術躋身于國際先進行列。目前，該技術已申請發明20項，其中國際發明1項，授權發明15項，發表科學引文索引（SCI）論文31篇，被國際權威專業學術期刊引用136次。