更佳的3D影像有助於腦深層電刺激手術

八月 23, 2013
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上個周末我參加由Yossi Vardi在懷俄明州傑克遜的Yuval and Idith Almog牧場舉辦的ICUC(Internet Cowboys Un-Conference),我真的非常高興有機會能在如此特殊的場合遇到許多有意思的人。大腦3D顯像的簡報是活動的亮點之一,由杜克大學的Guillermo Sapiro和明尼蘇達大學的Noam Harel共同發表。新的核磁共振成像技術磁場高(7特斯拉),讓腦神經醫生在替帕金森氏病人大腦植入導線時,有高解析度的大腦3D影像可以看,將導線植入的這個技術為腦深層電刺激(DBS)。這份簡報說明了科技在自然科學這領域具有舉足輕重的分量,能使人起死回生,甚至連帕金森氏如此的重症也能治療。

上面這個影片是一位接受腦深層電刺激,在大腦某個區塊植入導線的病人。醫生把導線植入病人的大腦,導線從大腦連結到置於病患胸口的腦部節律器,和心律調整器的概念很像。手術時間約5至6小時,而且是在病患意識清楚的狀況下動刀;手術後,就如同影片裡你所看到的一樣,病患能掌控帕金森氏症的症狀,他可以自行操控控制器,也能調整迴路頻率,以消除帕金森氏症引發的顫抖。

新型高解析度的核磁共振成像技術能產生病患大腦的3D影像,醫生便能將導線準確地放到病患腦中的特定部位,這也是整個手術中最耗時的地方。導線擺放的位置差之毫釐失之千里,即使只偏差一兩釐米,也有可能讓效果打折或造成意外的副作用,因此手術最困難的地方就是找到正確的位置。
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中腦、丘腦和周圍部位的3D模型。蒼白球(綠色部分)、紅核(紅色部分)、視丘下核(黃色部分)、黑質(藍色部分),結合T2影像。

影像來源:”An Assessment of Current Brain Targets for Deep Brain Stimulation Surgery With Susceptibility Weighted Imaging at 7 Tesla”,Aviva Abosch等著,神經外科,2010年12月。

通常醫生用的模型都是參考用的模型,可能是用好幾年前病患捐贈的大腦所製作的,然後依據理論試著把導線置於目標區域。新的科技讓醫生能夠研究個別病患的大腦結構,準確度非常高,不像以往都只有參考用的模型。目前的核磁共振成像都是在手術前進行模擬,等技術純熟後,新的核磁共振成像就能和手術同步進行,不過目前的技術和以往的核磁共振成像比起來,醫師還是能獲得更清晰的大腦影像,以判斷導線的位置。

Sapiro教授和Harel醫生長久以來鑽研3D影像技術,他們說其實科學家一直不知道為什麼腦深層電刺激會有效,但事實就是如此。我覺得這真的太有意思了。

每當提到對大腦放電時,我們通常會想到電擊,一種殘忍而且常造成反效果的方法。腦深層電刺激和電擊完全不同,腦深層電刺激是對大腦某個特定區塊放射經過精密計算後的電量,這方法對帕金森氏症的患者來說非常有效。然而,只有百分之十五的帕金森氏症患者選擇接受手術,有可能是因為患者覺得手術時間過長。目前有些實驗性質的治療,將腦深層電刺激應用在慢性憂鬱或是因為阿茲海默症而失智的患者身上。

Harel醫生跟我說:新的技術和科技結合後需要實驗對象,這是個讓人感到非常興奮的時刻,因為有機會激發新的創意。我們看到很多案例沒有完善運用科技,激發出來的創意也很庸俗,但這個運用Maker常見的元素,如3D掃描或模型和電路板等,所激發的新創意非同小可——這是運用科技改變醫療和生命的故事。醫生Harel在電子郵件中提到:「你應該親眼看看病患手術中及手術後的表情,當他們知道再也不會為顫抖而困擾時那喜不自勝的神情,那種感動真的是難以用言語形容!能夠身為這整個過程的一部分真的是件很棒的事情!」

[原文]

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