第三节　现代神经外科技术发展简史

20世纪后，随着各项先进科学技术与新理念、新理论与新概念在医学中的应用，神经外科也进入飞速发展的新时期。各种先进的神经外科诊断技术与治疗和辅助技术不断发展成熟并广泛应用于临床应用。

一、神经外科诊断技术发展简史

（一）脑血管造影术

1895年，Rntongen（伦琴）发现了X线，这一发现为血管造影术的诞生奠定了基础条件。最早的血管造影术是Hasher（哈舍）和Morton（莫顿）在1898年尝试用石膏做造影剂实施的。1910年，Franck（弗兰克）和Alwens（阿尔文斯）在动物身上进行了血管造影实验。1923年，Berberic（波波瑞克）使用溴化锶进行人体血管造影。同年，Sicard（西卡尔）和Forestier（福雷斯蒂尔）采用溴罂子油做静脉造影并获得成功。1924年，Brook（布鲁克）应用50%碘化钠进行人体股动脉造影。1928年，Dossantos（多桑托斯）完成了首例经皮穿刺动脉造影，该技术避免了皮肤切开，是血管介入史上的一项重要突破。1929年，Forsmann（福斯曼）第一个成功地经自己的上臂静脉将导管插入右心房，首创心导管造影术，并因此获得了诺贝尔奖。1941年，Farinas（法里纳斯）首先完成股动脉切开插管进行腹主动脉造影。1951年，Bierman（比尔曼）通过手术切开皮肤暴露颈总动脉和肱动脉做选择性内脏动脉造影。1953年，瑞典放射学家Seldinger（塞尔丁格）首创了经皮血管穿刺术，成为血管介入放射学的基本操作技术，获得了诺贝尔奖提名。

脑血管造影术最早是由葡萄牙医学家Moniz发明的，他同时也发明了脑血管造影术用的造影剂。1927年，他在完成了动物和尸体实验后，对一名20岁的患者实施了脑血管造影，并向世人展示了颅内的血管影像。1932年，Norman（诺曼）拍摄了世界上第一张颅内动脉瘤的影像图片。1943年，Olivecrona介绍了鞍旁脑膜瘤的血管造影经验。1953年，Seldinger（塞尔丁格）提出用导管技术替代动脉直接穿刺，避免了切开暴露血管的缺点，称为经典Seldinger术，血管造影进入一个新的阶段。1970年，法国的Djindjian（丁金津）首先实施了颈外动脉和脊髓动脉选择性插管造影术。1974年，Driscoll（德理斯卡尔）提出改良Seldinger术，即用不带针芯的穿刺针直接经皮穿刺血管，避免了血管后壁的损伤，该术一直沿用至今。1975年，Djindjin在Seldinger术的基础上，发展出超选血管造影术。1980年，美国威斯康星大学的Mistretta小组与亚利桑那大学Nadelman小组，首先将计算机技术与X线血管造影技术相结合，创立了数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）并应用于临床，使得一种侵袭小、简便安全、影像清晰的血管造影方法得以实现。同年，Ovitt（奥维特）和Meaney（米尼）相继将DSA技术应用于临床。1981年，在布鲁塞尔国际放射学会上DSA被认为是继CT之后医学影像学又一重大突破。20世纪80年代德国西门子生产出首台DSA系统，并投入临床使用。20世纪90年代发展出从三个互相垂直的方向获取投影进行三维重建，三维数字减影血管造影（3D-DSA）问世。DSA技术的开发与应用被认为是1895年发现X线以来，与CT和MRI同为现代医学影像学的三大主要发明。

（二）颅内压监测技术

自从1866年德国人Leydene（莱丁）提出颅内压测量以来，颅内压监测技术不断发展和进步。目前，一般将颅内压监测技术分为有创和无创两种。

1.有创颅内压监测技术

1897年，Quincke（昆克）最先报道通过腰椎穿刺法测量脑脊液压力来估测颅内压。1951年，Guillaume（纪尧姆）和Janny（詹妮）首次在实验室里通过侧脑室导管穿刺将微型传感器置入脑室，进行了颅内压的测量。1960年，Lundberg（伦德伯格）首先将有创性颅内压监测技术用于颅脑创伤救治中，开创了现代颅脑创伤救治的新纪元。1961年，Lundberg实现了连续性颅内压监测。20世纪90年代，美国加州圣地亚哥Camino研究所研制的光纤颅压监护仪成为临床最常用的颅压监护仪。由于脑室内压监测法准确性最高，被认为是颅内压监测的“金标准”。1962年，Gilland（伊兰）报道了蛛网膜下隙法监测颅内压。1965年，Hobbenstein（霍本斯坦）首先报道硬膜下颅内压监测方法。20世纪60年代末，研究发现硬膜外压力与脑脊液压力具有显著的相关性与一致性，提出通过监测硬膜外压力来间接反映脑脊液压力。1972年，颅内压监测硬脑膜外法开始实验于临床应用，成为最安全和应用较多的监测方法。1986年，Albert（艾伯特）公布了最早的有关遥测颅内压的测压仪器。1994年，Itkis（伊特基斯）报道了脑电阻抗法监测颅内压。2002年，Vassilyadi（瓦西利亚迪）报道了神经内镜监测颅内压的方法。2012年，Welschehold（威尔斯霍尔德）第一次报道了有创遥测颅内压监测技术在临床中的应用。

2.无创颅内压检测技术

有创颅内压监测技术的创伤性及并发症，使得人们一直在探索无创颅内压检测技术，但是这些技术均不够成熟。

最早在1959年，Davidoff利用改良的眼压计来测量前囟门压以测出颅内压，以后人们用各种压力感受器来监测婴儿前囟门的压力。1978年，Kemp（肯普）首先提出诱发耳声发射法监测颅内压，即利用标准声刺激对受试者进行诱发耳声发射监测颅内压。1982年，Asslid（阿斯利）第一个报道了经颅多普勒超声监测颅内压技术并进行了理论探讨。1984年York发现了闪光视觉诱发电位法可以监测颅内压，2001年Desch（德施）对闪光视觉诱发电位监测颅内压进行了证实。1998年，Samuel（塞缪尔）报道了鼓膜移位法监测颅内压，准确率80%，特异性100%。2000年，Alperin（阿尔珀林）利用MRI成像作为一种无创性监测手段监测颅内压。2000年，Firsching（菲尔兴）利用吸杯负压式视网膜血管血压测定法测定视网膜静脉压来间接判断颅内压。2008年，Geeraerts（吉亚尔特）采用B超测量视神经鞘的直径来间接判断颅内压。2012年，中国人民解放军第三军医大学研究小组提出利用磁感应技术对颅内压进行监测。

（三）CT

1967年，英国EMI公司工程师Hounsfield（亨斯菲尔德）初步发明了CT设备的基本组成部分，处理图像的时间需要1天，他仅对脑标本进行了扫描。1970年，他正式发明了CT，并于1972年应用于临床，成为神经放射学上的一项划时代的发明，这种非创性检查诊断技术使神经外科诊断和治疗水平提高到前所未有的高度。美国的物理学家Cormack（科马克）解决了CT图像重建的数学问题，1979年，他们二人被授予诺贝尔生理学或医学奖，成为非医师而获诺贝尔生理学或医学奖的第一人。

1971年9月，世界首台CT原型仪器在英国的Atkinson Moreley医院安装。1971年10月4日，检查了第一位受试者。1972年4月，英国放射学研究年会上宣告CT扫描机诞生。1972年11月，在芝加哥北美放射学会年会上向全世界宣布CT诞生。1972年成功应用于临床，1973年英国放射学期刊正式报道第一张脑CT片子。1974年，德国西门子公司研发成功世界首台医用CT。1981年，世界第一台0.5mm分辨率CT面世。1985年滑轮技术问世，此后推出了新型CT几乎无一例外地都采用这一技术。1987年，发明了世界上第一个固体探测器。1989年，随着单层螺旋CT的问世，计算机体层摄影血管造影（computed tomography angiography，CTA）开始应用于临床，重建技术使3DCTA诞生。1992年出现了2层螺旋CT。1995年，世界第一台亚秒螺旋CT出现。1998年，首台4层螺旋CT的问世，CTA成为其亮点，使CT在扫描速度、图像质量、扫描范围等方面获得新突破，是CT技术进入新阶段的标志。2000年8层螺旋CT问世，2001年推出16层螺旋CT，2003年出现64层螺旋CT，这是多排CT发展的里程碑；2005年出现128层CT概念，2007年推出320层螺旋CT，以后，东芝公司研发成功640层CT。多层CT几乎每隔2～3年以4倍的速度增长。2005年，西门子公司推出了双源CT。2008年GE公司推出了世界首台宝石能谱CT，突破了CT发展与应用的极限，号称显微CT（开创了能谱成像的新纪元，可发现常规CT发现不了的病灶，早期肿瘤发现率提高了30%）、病理CT（进入了分子能谱成像领域）与绿色CT（X线剂量下降50%～90%，成为全球最安全的CT）。2013年，推出业界最宽、最快、剂量最低、图像最清晰的全新超高端CT——Revolution CT，Revolution CT被称为CT的再次发明。

通常，按照CT机的X线球管和探测器的关系、探测器的数目、排列方式及两者之间的运动方式将CT分为5代。

第一代CT采取旋转/平移方式进行扫描和收集信息，只有1～2个探测器，仅能应用于脑部检查。CT问世后，最初生产的CT都属于这一代。

第二代CT机是在第一代CT的基础上发展而来。首台二代CT样机由俄亥俄核子公司于1974年12月推出，它有6个探测器。1975年3月，EMI公司推出30个探测器的CT扫描机，使扫描速度几乎提高了10倍。1974年2月14日，由Robert Ledley（罗伯特·雷德利）博士设计并制造的全身CT扫描机原型成功地为第一位受试者做了检查。第一代和第二代CT机由于扫描速度慢，仅被应用于神经科的颅脑与脊柱检查。此后，发展起来的第二代快速CT扫描机开始用作全身检查。

第三代CT扫描机是1974年由Artronix公司首次生产的脑CT扫描机。第三代CT扫描机将300～1000个探测器依次排列在一个扇形区域内，旋转1周需要1.9～5秒。1977年，飞利浦公司研制出第三代CT机的改进型。迄今，第三代CT扫描机是临床上应用最广泛的机型。

第四代CT扫描机是在第三代基础上发展起来的，其特点是探测器高达1000～2400个，呈环状排列且固定不动，只有X线管围绕患者旋转，即旋转/固定式。这种结构消除了探测器故障引起的环形伪影。由于探测器太多，在扫描时不能充分发挥它们的作用，因此，第四代CT机未被推广。

第五代CT是美国Douglas（道格拉斯）博士于1983年研发成功的。第五代CT的主要结构是一个电子枪，又称电子束CT，所产生的电子束射向一个环形钨靶，环形排列的探测器收集信息。其特点是扫描时间缩短到50毫秒，也称超高速CT，解决了心脏扫描的难题。

总之，CT的发展历程大致可分为5个阶段。1969—1978年，主要是实验室研发及头部成像阶段；1979—1988年，是非螺旋CT及体部成像阶段；1989—1998年，是螺旋CT及血管成像阶段；1999—2008年，是多排螺旋CT及CT成像阶段；2009年至今，是功能CT及能谱成像阶段。

在CT的发展过程中，经历了两次大的革命性进步，一次是1985年滑环技术和连续进床扫描技术问世，另一次是1998年多层螺旋CT的问世，这两次革命性进步在CT发展史中具有重要的里程碑意义。早期的术中CT仅仅是对诊断用的固定式CT进行了改造，将检查床改造成可用于神经外科手术的手术床，具有代表性的是哈佛大学麻省总医院神经外科使用的Philips公司生产的Tomoscan M型可移动式CT。

术中应用CT是在CT临床应用6年之后。1978年，Shalit（沙利特）第一次报道了术中应用CT的情况，他在肿瘤切除后立即进行CT扫描，检查有无残余肿瘤。1984年，他在手术室应用了CT，是第一个把无菌巾单铺在CT扫描器上的医生。1987年，他与Kyoshima（京岛）等报道了移动CT在脊柱外科的应用。

20世纪90年代中期，随着CT硬件设备的技术革新，扫描设备的体积大大缩小，其机动性得到了显著提高，在此基础上诞生了真正的可移动式CT或称便携式CT。1997年，Koos（库斯）报道了术中CT结合传统的无框架神经导航技术用于颅底脑膜瘤及颅咽管瘤的手术。1998年，Kubota（久保田）报道了156例术中CT辅助下的颅内肿瘤切除术。同年，Butler（巴特勒）、Piaggio（皮亚焦）和Constaninou（康斯坦尼努）等报道了移动CT在危重医学中的应用，显示了移动CT的实用价值。

（四）MRI

MRI是继CT以后又一项革命性诊断技术发明。1983年MRI进入市场，它不仅能三维扫描，而且无骨伪影。因此，对诊断颅后窝病变尤其是脑干病变和脊髓病变比CT更具优势。

1973年，美国的物理学家Paul Lauterbur（保罗·劳特伯尔）开发出了基于磁共振现象的成像技术，并在Nature上发表了MRI设备空间定位法。1974年，英国的Peter Mansfield（彼得·曼斯菲尔德）首创脉冲梯度选择成像断层的方法。1975年，Ernst（恩斯特）研究出相位编码成像方法。1976年，Mansfield首次成功地对活体进行了手指的磁共振成像。1977年，Edelstein等发明自选扭曲成像法。1980年，利用二维傅里叶变换对图像进行重建成像方法问世，从此，医用MRI设备均采用该算法。

1978年底，第一套MRI系统在德国西门子研究基地的一个小木屋中诞生。1979年底，该系统可以工作时，场强仅有0.2T。1980年，首台商业MRI系统推出。1980年3月，获得第一张人脑影像。同年，第一台全身MRI在Fonar公司诞生。1981年，首台超导MRI在飞利浦公司研发成功，1983年超导MRI进入市场。1983年，西门子在德国汉诺威医学院成功安装了第一台临床磁共振成像设备并应用于临床。1984年，美国第一台医用MRI获得美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）认证。从此以后，MRI走过了从理论到实践、从形态到功能、从二维到四维和从宏观到微观的发展历史。1991年，Davies（戴维斯）教授领导来自以色列-英国的工程小组制造出了世界上首台2.0T超导磁体，从此，高场强MRI的概念突破了1.5T的范围迈入了超高场强的领域。

尽管Mansfield在1977年就提出了EPI（回波平面成像）这种超高速成像技术，并且目前已成为当前功能磁共振成像（fMRI）研究的主选方法。但是，直到1991年春，美国麻省总医院的磁共振研究中心才利用磁共振成像进行脑功能研究。1993年，Ogawa（小川）教授使用EPI序列开展研究，发表了著名的fMRI应用的论文，开拓了神经功能研究。

1993年，西门子推出全球第一台开放式磁共振成像系统。1995年，美国的匈牙利后裔Ferenc Jolesz（费伦克·乔列斯）发明了全360°开放的术中超导磁共振，被人们称为双面包圈磁共振之父。1996荷兰的Kai Yiu Ho（凯耀豪）成功地在MRI扫描仪上进行了持续自动移床的扫描。1999年，垂直开放的超导0.7T磁体出现了。1999年5月，飞利浦利用了该项技术并将其命名为跟踪移床扫描；同年，西门子也推出可自动进床的磁共振成像系统。目前，该技术已被作为外周血管增强磁共振造影的最佳手段，并被广泛应用于全身扫描检查。2001年，飞利浦推出业内首款紧凑型3.0T的MRI。同年，美国GE公司推出波谱成像序列。2002年，多通道高速相控阵射频平台与高密度靶向性线圈两项革命性技术的问世，使MRI图像的分辨率、扫描速度与对比度有了前所未有的质的飞跃。2004年，第一台全身应用型的开放式超导1.0T的磁共振被正式推向市场；此后，用于脑功能研究的垂直开放超导3.0T的MRI也面世了，患者可以站着或坐着接受检查。目前，7.0T、10.0T的MRI已经进入临床前期研究。

磁共振血管成像技术（MRA）由Edelman于1985年首先应用于临床并报道。目前，常用的MRA技术包括时间飞跃法、相位对比法、黑血法等，其中时间飞跃法最常用。20世纪末该项技术迅速发展起来，在许多方面大有取代创伤性血管造影之势。

鉴于Paul Lauterbur和Peter Mansfield对磁共振成像技术做出的开创性贡献，2003年被授予诺贝尔生理学或医学奖，因此，他俩也被称为“磁共振之父”。

（五）PET

PET（positron emission tomography）的中文名称为正电子发射断层成像，经过30多年的发展历程，期间历经了从正电子预言到正电子发现、从局部显像到全身PET成像、从二维PET到三维PET、从三维PET到“飞行时间”PET等数次重大的突破，成就了当今最先进的医疗检查手段。

1930年，Dirac（迪拉克）提出了“空穴”理论，从理论上预言了正电子的存在。1932年，27岁的物理学家Anderson（安德森）发现了正电子，开创了现代物理的新纪元。1951年，美国麻省总医院的Sweet（斯威特）首先报道了正电子在医学上的应用，对脑肿瘤进行了定位。1973年，华盛顿大学的Phelps（菲尔普斯）发明了第一台PET扫描仪PET Ⅰ，但其无法获得真正意义上的横断面影像。1974年，Phelps和Hoffman（霍夫曼）等研究制造了PET Ⅱ，成为第一个真正意义上的PET扫描仪。1976年，第一台商业化PET扫描仪面世，其商品名为ECAT Ⅱ，成为世界范围内PET研究计划建立的标志。1992年全身PET应用于临床。1997年美国FDA批准18F-FDG临床应用。1998年，GE公司将单层螺旋CT安装在核医学影像设备上，实现了PET图像与CT图像的同机融合，成为融合显像的里程碑。但是，真正开启有临床实用价值的融合显像的是紧随其后的专用PET/CT的问世，即Townsend（汤森德）等经过3年的研究，于1998年发明了专用PET和螺旋CT组合为一体的PET/CT，并将世界上第一台专用PET/CT的原型机安装在匹兹堡大学医学中心。2000年，该专用PET/CT被美国《时代周刊》评为3项年度风云发明之一。2000年10月，美国FDA批准由Siemens公司和CTI公司推出商业化PET/CT。以后，在此基础上不断发展，逐渐形成一个PET/CT系列。2000年12月，GE公司推出DiscoveryLS系列。2001年，首台商业专用PET/CT安装在瑞士苏黎世大学医院正式使用。2002年推出16层CT的PET/CT，2003年16层CT的PET/CT商业化。2002年，GE公司又推出新的DiscoveryST系列。2003年，Philips公司发明了独具特色的Gemini型PET/CT，2006年又推出了世界首台商业化基于飞行时间技术（TOF）的PET/CT。至此，PET/CT三大生产商形成。以后，三大PET/CT生产公司不断完善和发展各自的产品系列，形成了目前的PET/CT市场。2017年，由上海联影医疗科技有限公司和美国顶尖分子影像科研团队“探索者”联盟共同打造的，号称“史上最强”的世界首台全景动态扫描PET/CT uExplorer亮相第77届中国国际医疗器械博览会，全身扫描时间缩短到15～30秒，灵敏度提升40倍，辐射降低40倍，孕妇和婴幼儿也能安全接受全身扫描，并且首次实现了全身多组织器官的4D高清动态成像。

1997年，Siemens最早尝试将MR图像与PET图像进行异机融合；2004年，采取MR与PET分体式轮换扫描，然后进行图像融合；2006年，实现MR与PET头颅同时扫描、同机融合，但仅限于颅脑检查，不能应用于全身；2010年Siemens推出全球首款一体化MRPET——Biograph mMR系统，将最好的PET和最先进的3T磁共振整合为一体，实现了全身同时扫描、同机高度精准融合，达到了功能研究高度相关的目标。2014年，GE公司推出了TOF一体化同步扫描的PETMR系统。2017年，上海联影医疗科技有限公司发布了业界首台“时、空一体”的超清TOF PET-MR。

二、神经外科治疗与辅助技术发展简史

（一）止血术

1.头皮止血

最早对于手术中的头皮出血，人们尝试过很多方法。例如，Weir（韦尔）曾用一橡皮管预先压迫切口两旁。Keen（基恩）、Kocher（克歇尔）、Cushing曾用过不同类型止血带。Heidenhain（海登汉）在切口两侧做缝合术后维持8～10天。Cushing设计空气止血带制止头皮出血，后来他又用止血钳分别夹住帽状腱膜后外翻止血，血管钳用橡皮筋扎在一起，最后他改用小夹夹住帽状腱膜外翻止血，成为现在头皮夹的雏形。Vincent（文森特）、Bailey用皮肤止血夹代替止血钳。

Cushing对头皮止血的贡献有：①切皮前先用普鲁卡因-肾上腺素（0.5%）溶液局部注射浸润头皮及皮下、帽状腱膜下层；②用止血钳夹住帽状腱膜并外翻止血，直至术毕才取下；③切头皮时先用手指压迫预定切口的两侧以利止血；④肌层动脉用结扎或电凝止血；⑤术毕仔细单独缝合帽状腱膜层，减少渗出；⑥悬吊硬脑膜止血。

2.颅骨止血

1886年，外科医师Horsley发明了蜂蜡（蜂蜡、水杨酸和杏仁油的混合物），经过历代人改进，成为现代的骨蜡（消毒的蜂蜡和凡士林7∶3的混合物）。

3.颅内止血

（1）结扎与夹闭血管：

颅内血管细脆深在，不能用普外科方法丝线结扎止血。只有大血管干、动脉瘤基底部或硬膜静脉窦才可以结扎。因此，人们发明了适合不同情况下的止血技术。例如，19世纪初，Cushing曾用无损伤缝针以丝线或尼龙线结扎皮质血管，1911年起他又用特制细银丝结扎止血，后改用钽丝呈V形夹闭血管止血，最后，Cushing和他的学生Kenneth（肯尼思）共同发明了用于脑部血管止血的银夹、银夹钳、银夹台。

（2）局部压迫止血：

最早，Horsley主张用一个海绵块轻压出血处，并用轻粉或热盐水冲洗止血。Cushing在Horsley海绵块的启发下改用湿棉片敷贴法局部压迫止血并沿用至今。

（3）电凝止血：

在电凝器未发明之前，Bennet（本尼特）与Godlee（戈德利）曾于1884年大胆创始用直流电电灼止血。Roberts（罗伯茨）曾用烧红的针止血。Cushing与他的哈佛同学物理学家Bovie（博威）合作设计了首台电凝器，1926年首次成功地将高频电刀电凝和切割止血用于一例颅顶骨髓瘤的切除。1929年改进成Bovie手术电刀，可用于颅内手术止血，亦可用电刀切割止血。该电凝止血技术从发明沿用至今，称为单极电凝器。可以说，电凝止血技术才是神经外科止血技术中起决定性的关键措施。1950年Malis（马利斯）发明双极电凝器，并于1965年用于神经外科手术中。以后几经改进，发展出滴水双极镊、不沾双极镊及一次性双极镊等品种。

（4）局部止血材料：

人们先后尝试过各种各样的止血剂，例如，碘附纱条填塞（McKgage）、陈旧血块、肌肉块（Horsley，Borhardt）或动物（鸽、兔）肌肉块（De Martel）等。Cushing曾用Zenker液，Putnam（帕特南）、Ingraham（英格拉哈姆）、Bailey用H2O2液、单纯凝血酶、赛璐珞片或纤维素浸以凝血酶等止血。1942年研制出氧化纤维素，1945年研制出明胶海绵，1960年研制出氧化再生纤维素（速即纱，surgicel）。自从发明了明胶海绵与氧化再生纤维素，局部止血材料达到了一个新水平。

（二）显微神经外科技术

“显微神经外科”一词早在1892年就已经出现，但是，直到20世纪50年代以后，随着手术理念、手术显微镜及手术显微器械、显微手术解剖学的不断发展，显微神经外科技术才逐步发展起来，并成为近代神经外科史上一个最重要的阶段。

1590年，荷兰人发明了世界上第一台放大装置，即将两片凸透镜安装在一个细长的圆筒内，这就是最初的显微镜。1876年，德国医生Saemisch（萨米什）用眼镜式放大镜做了世界上首台显微手术。1893年，蔡司公司发明了双目显微镜。1921年，德国的解剖生理学家Meier（迈耶）和Lion（莱昂）用一个单眼直筒显微镜进行了动物的中耳和迷路解剖实验。同年，这种显微镜就被耳科医师Nylen（尼伦）拿来给患者做了慢性中耳炎手术，这是真正意义上的第一台显微手术。1922年，Holmgren（霍姆格伦）引入蔡司公司生产的双目显微镜进行手术。1953年，蔡司公司生产出耳科专用的系列手术显微镜。此后，眼科医师也采用显微镜进行诊断与手术。显微手术起源于耳科，而神经外科手术应用显微镜是从耳科借来的。

1946年，Perrit（佩里特）首先将手术显微镜引入美国，为神经外科医师使用手术显微镜打下基础。1955年，美国神经外科医师Malis（马里斯）使用双目手术显微镜进行了动物脑部手术实验。1957年，Kruze（克鲁泽）首先使用手术显微镜做了听神经瘤切除术，完成了世界上第一台神经外科显微手术。随后，他发表了《神经外科手术的显微技术》论文。1958年，Donaghy（多纳吉）在伯灵顿建立了世界上第一个显微外科研究和培训实验室。1960年，Donaghy在显微镜下成功完成了一例脑动脉切开取栓术。同年，Jacobson（雅各布森）设计并应用双人双目显微镜成功地在动物身上完成了直径不到1mm的小血管吻合术，从此开启了显微神经外科新纪元。他还先后设计了显微剪刀、显微持针器及显微器械手柄等。1961年，Kruze建立了世界上第一个显微颅底神经外科实验室。1964年，Adam（亚当）首先报道应用显微技术处理颅内动脉瘤。1967年，Rhoton（罗顿）进行了脑部显微手术解剖研究，为以后显微神经外科发展做出了巨大贡献。1968年，Robert（罗伯特）和Peter（皮特）发表了论著《显微神经外科学：脑肿瘤、颅内动脉瘤、脊髓疾病以及神经重建手术中双目手术显微镜的应用》，这篇论著为手术显微镜在神经外科领域的应用起到了重要的推动作用。

显微神经外科能得以蓬勃发展，应归功于被称为显微神经外科之父的Yasargil。1967年，他报道了第一例颞浅动脉-大脑中动脉吻合术，为颅内外血管吻合术奠定了基础，并阐述了显微镜在脑肿瘤、动脉瘤和血管畸形手术中的使用技术。几乎同时，Jannetta（詹尼塔）也报道了手术显微镜在脑神经显微血管减压术中的优势。Yasargil先后出版的《显微神经外科学》（四卷）成为当代显微神经外科医师成长的必读经典书籍，Yasargil所在的瑞士苏黎世大学医院也成为世界显微神经外科中心。1971年，Hardy（哈代）完成首例显微镜下经蝶垂体瘤切除术。

随着手术显微镜的应用，与之相配套的显微手术器械，尤其双极电凝的发明和使用，使显微神经外科技术得到了长足发展。目前，显微神经外科技术已广泛应用于颅脑、脊髓和周围神经疾病的外科治疗中，成为现代神经外科手术的必备技术。

（三）立体定向技术与神经导航技术

立体定向技术经历了从有框架定向仪到无框架神经导航的发展历程。最早提出“立体定向”构思的是15世纪末意大利科学家Leonardo（列奥纳多），但是，直到1873年前后，德国神经生理学家Dittmar（迪特马尔）才介绍了有框架立体定向仪的原理并进行了动物实验。1889年，俄国外科医师Zernov（谢诺夫）首先研制出立体定向装置——脑测量仪。1891年，他将脑测量仪用于临床，对一例脑脓肿进行定位穿刺抽吸，完成了人类最早的立体定向手术。1906年，英国的Horsley（霍斯利）和Clarke（克拉克）研制出三维笛卡尔坐标立体定向仪，并用于动物实验研究，开创了人类历史上真正的立体定向技术，以后不同类型的立体定向仪研制几乎均在此基础上改进。

1941年，Spiegel（施皮格尔）和Wycis（威西斯）发明了人类有框架立体定向仪。1947年Spiegel和Wycis首先将立体定向技术用于人类，利用脑室造影定位技术，以脑室标志为基础获得人类三维立体定向图谱，通过毁损苍白球治疗帕金森病。他们的该项研究成果发表在1947年的Science上，并首次提出“立体定向技术”概念。1952年，他们出版了《人脑立体定向图谱和方法学》，成为立体定向技术的经典著作，也奠定了他们在立体定向技术领域的先驱地位。1949年，Leksell（莱克塞尔）将头架改良为立方体支架，直角坐标，导向器呈半弧形，取球面坐标，并形成系列产品，成为广泛应用的立体定向仪之一。利用脑室造影导向的定向手术属于立体定向技术的早期阶段。1961年，国际立体定向脑手术研究会在美国成立，1973年更名为世界立体定向及功能神经外科学会。

随着CT、MRI的发明与临床应用，与CT或MRI导向相配合，立体定向技术进入现代阶段。1979年，Brown（布朗）将立体定向仪与CT定位配合，使手术靶点误差率降低至0.3～0.5mm。1985年，人们开始利用MRI导向进行立体定向手术。从此，立体定向技术的定位准确性达到了一个新的高度。显微神经外科技术的出现是现代神经外科里程碑式的进展，而神经导航系统的临床应用则成为神经外科医师手术定位的有力武器。

无框架立体定位系统，即神经导航系统，是美国Stanford医学院的Roberts（罗伯茨）于1986年首先设计和制作并最早应用于神经外科临床手术。他将影像学技术、立体定向技术、计算机技术显微镜技术及航天-航海的导航技术和神经外科手术相结合，产生了影像导向的神经外科导航系统。他将首台神经导航安装在手术显微镜上，运用超声定位进行手术。几乎与此同时，德国的Schlondorff（施隆多夫）和日本的Wanatabe（瓦纳塔贝）发明了关节臂定位系统，并首次将其命名为“神经导航系统”。1987年，法国的Alim-Louis（阿利姆-路易斯）完成首例MRI导航下的立体定向活检术。为了解决对手术野实时监测的功能，1988年，Kelly（凯莉）将立体定向架固定在患者头部，并与手术显微镜连接，启动计算机，实现了实时导航。与此同时，Watanabe发明了一种不用侵袭性头架的立体定位系统，来解决手术中的实时空间监测问题，称为神经导航仪，又称立体定向电脑探针或观察棒。1991年，法国和美国相继报道应用神经导航机器人完成脑瘤手术。1991年，Kato（加藤）报道了电磁数字化仪导航。1992年，美国将红外线数字化仪导航应用于临床。1998年，美国Martin（马丁）完成首例MRI导航下胶质瘤切除术。

1985年，Kuoh（库奥）率先将PUMA260机器人与有框架立体定向仪联合应用于颅内穿刺活检术。1987年，Benabid（贝纳比德）首次报道应用ROSA机器人进行脑深部电极植入术。1994年，美国FDA批准AESOP手术机器人用于手术。2000年，又批准达·芬奇手术机器人用于临床。此后，各种类型的手术机器人相继与立体定向仪配合用于神经外科手术。

近30年来，神经导航系统得到了迅速发展，已由最初简单的导向关节或探头发展为手术显微镜导航和神经内镜辅助导航，由关节臂装置发展为主动或被动红外线定位装置，手术显微镜导航由单纯定位发展为动态定位和导航，由原来单纯解剖定位发展为解剖与功能定位。近年来，电磁导航系统、磁共振导航、超声导航、脑磁图导航、多影像融合技术等实现了术中实时导航。计算机远程导航及智能机器人也已经应用于神经外科手术。

（四）神经内镜技术

内镜技术是一项古老的技术，早在1795年德国医师Bozzine（博齐尼）就提出了内镜的设想，并于1806年发明了内镜。早期由于内镜结构简单、功能有限、照明不足，观察、止血及操作均存在困难，临床应用范围受到限制，并且并发症多，疗效欠佳，以至于人们对这项技术产生了怀疑。1952年，Fourestier（富雷斯捷）发明了光学传导系统，解决了体外光源的传导。1960年，物理学家Hopkins（霍普金斯）发明了硬质内镜和软质内镜，使内镜成像清晰度和操作灵活性得到了提高。1963年，Hischowitz（希肖维茨）和Karl（卡尔）发明了冷光源，解决了照明问题。从此，内镜技术的硬件问题基本得到解决。

20世纪70年代以后，随着现代光学及光导纤维的发展，激光、双极电凝器临床应用及各种显微手术器械的不断更新，尤其是CT定位技术、立体定向技术、计算机技术、神经导航技术、超声吸引技术、智能机器人、电视技术与内镜技术结合起来，使内镜技术在神经外科学又获得了新生并进入了一个新时期，并且逐步发展成为一门新的神经外科分支——神经内镜神经外科。

内镜技术在神经外科的应用已有很长的历史。1909年，第16届国际医学代表大会上已有关于应用内镜进行三叉神经根切断的报道，1910年，美国的泌尿外科医师L'Espinasse（乐伊思平拉斯）最早尝试应用硬性膀胱镜对2例患有脑积水的患儿施行侧脑室脉络丛烧灼术，成为内镜在神经外科应用的先驱者。1917年，法国外科医师Doyen（杜瓦扬）首先描述了经枕下入路内镜下脑桥小脑三角选择性三叉神经后根切断术治疗三叉神经痛。1922年，Dandy应用内镜进行脉络丛烧灼术治疗脑积水，首次提出“脑室镜”概念，因此，他被誉为“神经内镜之父”。1923年，Fay（费伊）和Grant（格兰特）也应用膀胱镜对儿童脑积水进行脑室内照相，并获得成功。同年，美国麻省总医院的Mixter（米克斯特）首次报道在内镜下行第三脑室底造瘘治疗梗阻性脑积水。1934年，Putnam（帕特南）发明了柱状的硬质内镜，通过内置的双极电凝烧灼脉络丛治疗脑积水。1957年，美国的Hischowitz研制了光导纤维内镜。1960年，英国雷丁大学的物理学Hopkins教授研发了Hopkins柱状透镜系统并结合光纤技术，大大提高了内镜的清晰度和分辨率，奠定了现代硬性内镜的基础。1967年，Machida公司采用外部冷光源，使内镜亮度大大提高。1975年，Griffith（格里菲思）应用新型内镜进行第三脑室底造瘘术和脉络丛烧灼，手术疗效显著提高。1977年，Apuzzo（阿普佐）首先在开颅显微手术的同时，应用神经内镜辅助照明和观察，相互弥补两者的不足，提高了诊断与治疗效果。1978年，Fukushima（福岛）最先对10具尸头的Meckel囊、枕大池及脑桥小脑三角等结构进行了内镜研究并报道应用软性内镜处理多种神经外科疾病。1978年，Bushe（布希）首先发表了鼻内镜下切除垂体腺瘤的方法。1983年，Welch Allyn公司研制成功了电子内镜，使图像更加清晰、逼真。1986年，Griffith总结了神经外科内镜应用经验，并正式提出内镜神经外科学概念。1988年，Auer（奥尔）正式将内镜在神经外科的应用命名为内镜神经外科（endoneuro surgery）。1992年，Jankowski（扬科夫斯基）首先报道了3例鼻内镜下经蝶入路垂体瘤切除术，开创了内镜下经蝶入路治疗垂体瘤的先河。1993年，McKennan（麦肯南）最先用内镜辅助手术全切除内听道口内的听神经瘤组织并保留面神经。1994年，德国Mainz大学的Pemeczky（佩梅茨基）出版了世界上第一部《神经内镜解剖学》，为神经内镜的发展奠定了基础。1995年，他又提出了“内镜辅助显微神经外科概念”。1994年，阿拉巴马大学Guthrie（格思里）教授声称：“电视内镜——21世纪的神经外科”，指明了内镜的发展前景。1998年，Hopf（霍普夫）根据内镜设备的应用情况与手术操作途径，将内镜神经外科技术分为三类：①内镜神经外科，即单纯应用神经内镜，经过内镜工作通道完成观察与各种手术操作；②内镜辅助显微神经外科，即在传统显微神经外科手术的基础上同时应用内镜技术，辅助完成手术；③内镜控制的显微神经外科，在内镜图像的引导下应用常规显微神经外科手术器械进行显微手术操作。1999年，德国的Magnan（马格南）教授等编写出版了世界上第一部Endoscpoy in Neuro-Otology图谱，介绍了脑桥小脑三角神经内镜的历史、解剖，并展示了各种脑桥小脑三角疾病的内镜手术病例。

进入21世纪，正如Guthrie教授所预言的那样，神经内镜神经外科的发展日新月异，神经内镜的手术适应证由原来的脑室内转为脑组织内，从囊性病变扩大到实质性病变，由颅内发展到椎管内，并且扩大了神经内镜手术的诊断与治疗的领域，充分发挥了神经内镜神经外科的微侵袭优势。神经内镜神经外科技术作为微侵袭神经外科领域的重要分支已被国内外学者发扬光大。

（五）血管内介入治疗技术

血管内介入治疗技术的发展历史可以追溯到20世纪初。1904年，Dawbran（道布朗）首先用石蜡和凡士林混合做成栓塞物，注入颈外动脉行脑胶质瘤术中栓塞。1930年，Brook（布鲁克）应用肌肉组织作为栓塞物栓塞颈内动脉进行颈动脉海绵窦治疗。1951年，Bierman（比尔曼）进行了首次动脉灌注化疗。血管内介入治疗技术是在20世纪60年代以后发展并成熟起来的。1960年，Luessenhop（卢森霍普）经动脉注入有金属芯的硅胶球栓塞治疗脑动静脉畸形。1964年，Dotter（多特）和Judkins（贾金斯）首创经皮同轴导管血管成形术，鉴于Dotter（多特）的开创性贡献，现代医学界一般将其誉为血管介入放射学的奠基人。同轴导管成形术的成功，被认为是血管介入医学发展史上的一个重要里程碑。1965年，Sano（佐野）用导管成功地栓塞了脑动静脉畸形。1968年，Dotter（多特）报道了首例经皮血管成形术。同年，他完成了不锈钢圈置入犬动脉实验，这一实验的成功标志着血管内支架研究向前迈出了重要的第一步。1971年，Serbinenko（谢尔比年科）首创可脱性球囊技术治疗外伤性颈内动脉海绵窦瘘并获得成功。1972年，Zanetti（扎内蒂）首先报道使用液体栓塞剂异丁基-2-氰基丙烯酸酯（IBCA）以及后来合成的正丁基-2-氰基丙烯酸酯（NBCA）栓塞脑、脊髓动静脉畸形和动静脉瘘取得初步成功。1974年，Cruntzig（克朗兹克）发明了双腔球囊成形术，成为血管成形术开始的标志，并逐步应用于治疗闭塞性脑血管疾病，随后又有了支架成形术。1975年，Debrun（德布兰）应用同轴导管，使球囊的解脱更为方便和安全。同年，栓塞用弹簧圈研制成功并应用于临床。1976年，Kerber（克贝尔）采用开孔性球囊导管，注入IBCA治疗脑动静脉畸形。1980年，美国Tracker和法国Magic系列微导管及与其匹配的微导丝的研制成功，丰富和完善了颅内、椎管内血管的超选择性插管技术。1983年，Dotter又提出了“温度成形”概念，首创镍钛记忆合金螺旋管状支架。1984年，Zubkov（祖布科夫）使用球囊扩张技术解除血管痉挛。1985年，Wright（赖特）和Palmaz（帕尔马斯）分别报道了不锈钢Z形自涨式和球囊扩张式支架。此后一些新型支架相继问世进一步拓宽了血管内治疗的范围，而以后颈动脉保护装置的临床应用，显著降低了脑栓塞并发症的发生率。1991年，Guglielmi（古列尔米）设计了电解可脱弹簧圈，使颅内动脉瘤的介入治疗进入一个快速发展阶段。1992年，Moret（莫雷特）发明了机械解脱弹簧圈，被认为是一项革命性改进和另一个里程碑，使神经介入医学发展真正达到了可控阶段。相继出现了水压解脱铂金弹簧圈、随时可解脱的镍钛合金弹簧圈、膨胀弹簧圈、3D弹簧圈以及可降解的生物性弹簧圈。支架及密网支架在颅内动脉瘤的应用更是让此项技术得到更广泛的应用。

ONYX是美国MTI公司生产的一种新型栓塞材料，ONYX的临床应用不仅丰富了动脉瘤的栓塞治疗，而且也大大提高介入治疗在脑动静脉畸形综合治疗中的地位。1998年，Murayama（村山）首先进行了ONYX栓塞治疗脑动静脉畸形的动物实验，详细评估了其血管毒性及治疗脑动静脉畸形的可行性。1999年，他报道首先应用ONYX栓塞治疗15例脑动静脉畸形患者，获得满意效果。

近年来面世的一系列性能独特的微导管、微导丝及各种改进的3D弹簧圈，为神经介入注入了新血液。

（六）伽马刀

1951年，瑞典的Leksell教授首先提出立体定向放射外科的设想，并设计了第一台立体定向放射治疗设备，为一例三叉神经痛患者进行治疗，开创了立体定向放射外科治疗的先河。1967年，Leksell研制成功第一台伽马刀，安装在瑞典的乌普撒拉大学。1970年，他首次用伽马刀治疗人脑动静脉畸形获得成功。1974年，第二台伽马刀安装在瑞典Karolinska医院。1984年，第三台安装在阿根廷的Buenos Aries医院。1985年，第四台在英国的Shiffield医院安装。1987年，第五台伽马刀在美国的Pittsburg大学医学院安装。1994年，在中国深圳诞生了世界上第一台旋转式伽马刀。1997年，中国深圳澳沃国际科技发展有限公司开发研制出世界上首台全身伽马刀，1999年正式投入临床应用。1999年，Leksell C形伽马刀诞生，成为放射外科的金标准。第一台C形伽马刀于2000年安装在美国Pittsburg大学。2003年以后，头部伽马刀剂量分割治疗作为一种新的治疗方式，带来了质的飞跃。

从1967年第一台伽马刀问世，到目前的第六代伽马刀问世，经历了39年的发展历程。1967年，Leksell设计制造了世界上第一台伽马刀。第一代伽马刀由179个钴-60源和两个准直器组成。1975年，Leksell设计成功了第二代伽马刀，由201个钴-60放射源和3个不同直径准直器组成。第一、二代均为头部伽马刀。1984年，瑞典医科达（ELEKTA）公司设计制造出第三代伽马刀，为体部伽马刀，分为U型和B型两种，仍是201个钴-60放射源，可采用CT、MRI或DSA进行照射靶点三维坐标定位。1998年，第四代伽马刀研究成功，为头体合一超级伽马刀。1999年，医科达公司对B型伽马刀进行改进，推出了智能化第四代C型伽马刀。此后，医科达公司经过对系统完善、升级，研制出第五代伽马刀——4C伽马刀。2006年，第六代伽马刀研究成功，这是瑞典医科达公司推出的具有革命性创新意义的第六代伽马刀——Leksell Gamma Knife PerfexionTM，使用192个钴-60放射源，治疗的全过程自动完成。第一台第六代伽马刀安装在法国马赛，第二台安装在美国芝加哥，第三台将安装在英国伦敦。

我国在伽马刀研制走在了国际前列。1996年，深圳奥沃公司研制出第二代机型——头部旋转式聚焦伽马刀。1998年，又研制出体部旋转式聚焦伽马刀。1999年，深圳玛西普医学科技发展有限公司推出简易型伽马刀。2004年，武汉康桥医学新技术有限公司推出开放式体部伽马刀。这些机型均属于二代伽马刀。2002年，深圳市海博科技有限公司开发出全球第一台头-体三代超级伽马刀。2003年，深圳一体医疗设备有限公司研制成功世界上第一台真正意义上的开放式伽马刀，属于第四代产品。2008年，上海伽玛神经节苷脂星科技发展有限公司的陀螺刀伽马射线立体定向放射治疗外科系统问世，首次实现了真正意义上的“三次聚焦”，属于第五代伽马刀机型。目前，全世界生产伽马刀的国家依然只有瑞典和中国。

（刘玉光）