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触摸大脑,用智慧与脑瘤较量

来源: 评论:0 人气: 发布时间:2017-04-11 10:40:07 收藏
摘要:今天,让我们带着对脑肿瘤的疑问、对大脑功能的好奇,走近这个探究人类大脑的临床科学家——华山医院神经外科吴劲松教授。

十年磨一剑。吴劲松教授20年磨出了一把神奇的利剑:为上万名脑肿瘤患者带来了健康的重生,使脑肿瘤致残率下降90%,让中国的脑外科手术达到了国际水平。近日,他领衔的《基于多模态脑功能定位的脑肿瘤精准手术与放射治疗》项目获得了2016年度上海市科技进步一等奖。

今天,让我们带着对脑肿瘤的疑问、对大脑功能的好奇,走近这个探究人类大脑的临床科学家——华山医院神经外科吴劲松教授。

多模态成像 精准定位脑肿瘤

记者:我国脑肿瘤的发病情况怎样?脑肿瘤对人体造成的致残主要有哪些?

吴劲松:脑肿瘤在目前我国前10位的恶性肿瘤中,其发病率排名第9位。在脑部疾病中,脑肿瘤的发病率也不算高,每年20/10万的发病率,仅为脑颅外伤的1/10

由于大脑是人的神经中枢,是指挥人体所有器官正常运行的司令部,不仅支配着人感觉、视觉、听觉、说话等等功能,也由之产生了高级的人类思维。一旦大脑这个中枢出现问题,不仅是生命受到威胁的问题,也直接导致身体相应功能的丧失,影响人的生活质量。在影响大脑功能发挥、造成身体残疾的众多因素中,脑肿瘤就是一种非常重要的危险因素。

但是,长期以来,由于脑部肿瘤的致残率高,患者在手术后有的偏瘫在床,有的失去视力、听力,有的失去说话能力,等等。正常人体功能的丧失直接影响了患者的生活质量,给患者带来的极大的痛苦与心理压力,也给家人和社会带来了巨大精神与经济负担。因此,降低脑肿瘤的致残率就成为脑肿瘤治疗领域的重要课题。

记者:您是怎么想到做此项课题研究的?该研究解决的主要问题有哪些?

吴劲松:随着肿瘤治疗水平的不断提高,脑肿瘤患者手术后带瘤生存的时间也越来越长。与此同时,患者对生活质量的要求不断提高,在治疗疾病、保全生命的前提下,他们更希望身体的各项功能能够正常运行。不可想象自己偏瘫在床、或者颤颤巍巍的艰难挪步,在痛苦中度日如年,而是希望能够像正常人一样自由活动,仍然能够看到周围的世界、听到美妙的音乐、用流利的语言与人交流……

但是,由于原来采用的脑肿瘤定位切除手术,只能对脑肿瘤的结构进行定位,无法从脑功能层面进行定位,而且当时的定位准确度为厘米级。对于高度精密的大脑功能组织来讲,毫米的差距就可能让脑功能受到损害。因此,更加精准的功能定位,就摆在了脑肿瘤手术者的面前。

这项研究也由此成为导师周良辅院士和副导师毛颖教授给我的博士研究生攻克方向。通过大量的资料查询,我对脑功能的磁共振成像原理有了深入的了解。1991年,日本科学家小川诚二(Seiji Ogawa)等发现,人脑的不同功能,比如说兴奋、说话、唱歌等等功能刺激大脑神经,相应的脑神经活动可以带来大脑皮层微血流的变化,而这些变化通过相应的电极与磁共振设备链接,就可以在磁共振上成像。于是,我就与影像学科的专家、同仁密切合作,开展做这方面的研究。由于当时的计算机应用水平较低、功能较少,我的很多设想无法通过计算机已有的程序完成,只能通过人工收集数据、分析计算、开发应用软件。这项研究由于要根据不同病例的个性特点进行图表的设计、数据的分析,因此,工作量繁杂又庞大。

记者:这项创新成果为精准肿瘤治疗带来了哪些根本性的变革?

吴劲松:经过大量的临床研究,我们终于建立起一套基于多模态脑功能定位的新一代脑肿瘤精准手术与放射治疗技术。该技术在对脑肿瘤进行组织定位的前提下,更能够对脑肿瘤周围需要保护的脑功能进行精准定位,将手术定位有原来的厘米级别提高到毫米级别。多年来,我们累计实施多模态神经导航手术10 656例,多模态术中脑功能监测2 166例,术中磁共振实时成像2 200例。此外,通过自主研发的《脑功能刺激任务交互系统》,为多模态脑功能定位新技术体系的推广提供了重要平台和载体。

同时,围绕多模态技术我们开展了多项自主创新,建立多模态神经导航、多模态脑功能成像和多模态术中脑功能监测等技术体系,实现围手术期脑运动和语言功能的精准保护;同时创立国人汉语脑语言区分布新图谱,建立国人汉语脑语言模型,指导大脑汉语语言区的精准手术;开展数字化神经外科新技术的系列循证医学研究,验证新技术的可靠性和有效性;创新性应用多模态影像技术指导胶质瘤术后放疗靶区的确定,提高靶区勾画的精准性和脑功能保护。这些技术的成功实施,在短短20年间将脑功能区手术致残率降低了90%

术中唤醒 ?极大保护脑功能

记者:您的这项新技术是怎样为大脑中的不同功能区定位的?

吴劲松:此项技术可以帮助我们在手术之前对患者的脑肿瘤位置、脑部功能区域划分等情况进行个性化立体模拟。术前,我们会根据患者的不同情况,分别采用不同的手段进行一系列评估,这些评估数据通过计算机制作出每个患者患病部位的3D模拟影像。这些生动而直观地3D图像,让患者对疾病的情况和即将实施的手术有更加清晰地了解。

但是,大脑组织质地柔软,脑肿瘤手术宛如在豆腐上做雕刻,不仅要求操作精细,还必须克服脑组织在手术中随时可能发生的结构变形。术中脑组织变形可以导致基于术前影像的脑功能定位误差。此时,我们需要采用唤醒麻醉,在手术中对患者的脑功能进行更加精准、实时的定位。发现哪些功能受到了肿瘤的影响必须切除,哪些功能受到了影响但需要保护且能够保护,从而尽可能地减少功能区域的损伤,最大限度地保护患者的脑功能。

术中患者在唤醒的状态中,与医生进行着言语交流和运动反馈,按照肿瘤的模样与患者的功能反应,医生手中的设备器械在轻盈、灵活地变化着。直至病灶完全切除,功能完好保护,一个经历了脑瘤折磨的大脑浴火重生,重新焕发了生机。

记者:正常来讲,为了避免患者手术时的痛苦,需要实施麻醉,而术中唤醒不是让麻醉失去了应有的效力,患者不是更加痛苦吗?

吴劲松:一般人都以为麻醉之后就完全失去意识了。但是从医学上来讲,麻醉主要有两种作用:一种是镇静,另一种是镇痛。镇静的麻醉又有不同的级别:轻度,比如焦虑无法入睡时,可以服用一片安定就可入睡,但是也容易叫醒;中度,就是完全入睡的状态,呼唤可以唤醒;重度,就是完全麻醉状态,对外界失去意识反应。

直接接触大脑、看到人类大脑的真实状态,是神经外科医生的特权,也是一项极其神圣的事业。我们尊重每一位患者的权利,希望能够给予他们最佳的治疗,也期待他们能够回到生病之前的健康状态。因此,对于任何一位脑肿瘤患者我们会考虑实施最佳的手术方案。实际上,大脑本身是没有痛触感觉的,感觉是由身体末梢神经感受并传递至大脑的。因此,在进行脑颅手术时,只有头皮、颅骨和硬脑膜能够感觉到疼痛,而实施麻醉的目的就是为了让大脑的疼痛感觉处于麻醉状态。

我们实施的术中唤醒,是让麻醉在发挥镇痛作用的前提下,维持患者轻度到中度镇静。术中唤醒患者,让患者处于意识清醒状态,他们可以感受到医生的言语指令,并能够按医生要求运动肢体、言语对答甚至执行多种认知任务。这样,医生就可以根据患者的反应,对脑部多种神经功能进行有效的辨识、精准有效的保护。

汉语脑模型 为大脑开发奠基

记者:作为直接触摸大脑的人,您在手术中是否能够清晰地感受到不同功能区域的特点?比如,控制手动的与控制说话的区域是否感觉到明显的不同?这些区域是否存在明确的界限?

吴劲松:人们熟知的脑功能区域划分只是一个大致的界限,比如,左脑管理逻辑思维、右脑管形象思维等等。但是,我们观察到的实际情况是,每个人大脑不同功能的区域之间并没有明确的界线。不同功能的区域划分只是相对的,不是绝对的。实际上,人脑是一个非常精密的器官,一项指令的发出会牵动无数的功能区域同时响应。这也是大脑的神秘之处,它不仅让无数的医学与生理学家着迷,也引发人类学家、行为学家、语言学家等各相关学科的广泛兴趣。

记者:您的研究创立了国人汉语脑语言区分布新图谱,建立了国人汉语脑语言模型。那么,你怎么想到要研究大脑中的语言功能区域?汉语脑是中国人脑特有的现象吗?它有什么特点?

吴劲松:长期以来,在不断发展的脑肿瘤治疗技术中,对于如何保护运动、视觉等神经功能,医学家都已经做了大量工作,取得了明显成效。而脑肿瘤造成的语言功能丧失,对人们健康的影响并不比失去运动等功能小,由于不能进行语言沟通交流,让患者更加孤独、无助,生理健康虽然康复了,但对心理精神的影响可能更严重。因此,随着患者对整个身心健康需求的提升,对于语言功能的保护也成为我重点关注的问题。

在临床手术中我们发现,说英语的人或者说英语中文两种语言的人与说汉语的人相比,他们的语言区在大脑中的分布是有差异的。英语语种的人,语言功能区处于左侧额下回后部,而说汉语的人,其语言区域处于中央前回腹侧部或者额中回的后部。由此,我们根据大量的数据,在国际上首次构建出国人汉语脑语言分布3D概率图,揭示了汉语脑语言中枢的特异性位点,建立起国人汉语脑语言模型。该模型不仅可以指导大脑汉语语言区的精准手术,也证实了一些语言学研究者的科学假设,为汉语神经语言学的理论研究提供了直接证据。

记者:您的研究不仅局限于脑外科,甚至已经触及到了人类的认知领域。据您预测,此项研究未来将会在哪些方面对人类认知产生影响?

365bet娱必赢365bet手机版365bet足球吴劲松:从治疗脑疾病到探索脑功能,从研究生理功能到探索人类大脑的认知领域,对一名神经外科医生来说,不是学科跨界,而是研究领域的逐步深入。我们的发现有望对人类在大脑未知领域的研究带来突破性影响。比如,针对英语、汉语语言区域的不同,采取无损伤的磁刺激或者电刺激等措施,可能会带来语言学习的突破;对于视觉神经功能区域的定位,可能会在不远的将来采用芯片植入该区域的手段,让盲人重见光明;通过对不同人群大脑不同功能区域的大小、形状、结构等分析,可能会筛选和发现不同领域的潜在天才等等。

今天,世界发达国家都在开展人类脑计划。随着人工智能的不断发展,通过人机交互,可实现脑机接口;通过大脑功能区域的研究,实现区域修复重建,制造仿生支配器具等等,都是人类开展大脑研究的方向。很庆幸的是,我们已经站在了这项工作起点上,相信会在未来人类的脑计划中发挥更积极的作用。

专家提醒:如何保护好大脑?

基于人类大脑的特殊性与重要性,吴劲松教授提醒大家,每个人都要保护好自己的大脑。

首先,要注意交通安全。如今,我国颅脑外伤的发生率每年为200/10万,70%的死亡因其造成。而交通事故是造成颅脑损伤的重要原因。

其次,预防电离辐射。随着经济的发展、社会的进步,人们接触电离辐射的机会也越来越多。一些高压线、计算机房、放射线机房等等,都是产生电离的地方,应注意自身防护。

同时,在一个人人都是低头族的手机时代,预防手机对健康的影响也不容忽视。瑞典曾经做过一个分析,那些长期(连续10年以上)、单侧接听手机的人,患脑癌的机会是正常不用手机的2~3倍。但是该项研究是基于手机刚刚出现时的模拟机,现在的4G网络、手机屏幕的改变等,虽然会降低手机辐射对人体的潜在损伤,但也要注意科学使用。

第三,注意对头部做体检。如今,大家对全身性体检已经不陌生,但是针对性地进行颅脑体检,大家还没有认识。任何疾病只有早发现、早治疗,才能取得好的效果。由于有些脑肿瘤从无症状到有症状需要3~5年的时间,而一旦出现恶心、呕吐、头痛等明显的颅内压增高症状,一般都是脑瘤晚期。如果日常能够有意识地进行颅脑检查,就可以及时发现脑肿瘤;同时,也可发现颅内的其他异常情况,及时进行治疗。

本文作者为本报记者李文芳

摘自上海大众卫生报


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