一文读懂神介创新发展简史!张鸿祺预测未来四大方向

2022-04-22 18:18 来源:CNIT 作者:
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为打通医学创新转化「最初一公里」,2022 年 1 月 12 日,「神经介入创新与转化联盟(CNIT)创新周话第一季」正式开启。聚焦早期医学创新成果转化,周话每周三晚七点准时开讲,由行业知名临床专家、高校院所工程专家、器械厂商研发负责人、资深投资人等分享从「0」到「1」,从「1」到「10」和「100」的医学创新成果转化路径和创新创业经验。自开讲以来,CNIT 创新周话深受学员和行业好评,在业界已形成一定影响力,也日益成为 CNIT 助力医学创新成果转化的名片之一。

CNIT 创新周话第一季在 1 月 12 日由 CNIT 理事长、首都医科大学宣武医院神经外科主任张鸿祺教授开讲。多年来,张鸿祺教授一直从事脑与脊髓血管病的外科和介入治疗,在同时掌握显微手术和血管内治疗两项技术的前提下,将二者相互融合,积累了丰富的临床经验和研究体会。在首期周话中,他重点分享了神经介入技术的起源、发展以及未来创新方向,充分展示了神经介入创新发展脉络。为此,特将张鸿祺教授的分享编辑整理如下。

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纵观神经介入的起源以及发展,是在前人的大胆尝试、创新技术的发展加持和疾病认识的深入下,逐步形成的一条从最初穿刺股动脉进入血管内进行疾病治疗,到新方式、新材料更新迭代的脉络。

从诊断到治疗:源于影像技术,发于影像技术

1895 年,德国物理学家伦琴发现 X 射线,为开创医疗影像学技术铺平了道路。1918 年,美国神经外科医生 Dandy 教授发明「气脑造影术」,将 X 射线应用于神经疾病的诊断。虽然这只是诊断的进步,但让医生间接看到了脑组织和部分病变情况。

从诊断角度而言,最大的一个进步要属 1927 年葡萄牙神经学家 Egas Moniz 发明的脑血管造影术。他首次将显影剂注射至脑血管内 X 线下成像,从而让医生看清楚了脑血管的形态。然而,当时要进行动脉造影,需由外科医生手术切开皮肤肌肉,完全暴露血管才能进行穿刺和造影。这不仅费时费力,也大大增加了患者的痛苦和风险。

1953 年,瑞典放射科医生 Sven Ivar Seldinger 首创经皮穿刺动脉置管技术,即 Seldinger 技术。该技术可以将微创器械(导丝引导插管)安全地导入动脉内,并且安全撤出,使一切经血管内治疗的技术成为可能,结束了介入操作需要进行血管切开的历史,成为介入医生可独立完成的一种简单安全操作。得益于这项技术,介入治疗有了开端,神经介入、周围介入和心脏介入等逐渐发展。Seldinger 技术创造了介入医学技术新的里程碑,并赋予了介入医学「微创」的意义。

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经过几十年的发展,影像学技术的进步推动了神经介入的快速创新迭代。

1979 年,Charles Mistretta 发明的 DSA,可以通过数字化的处理只显影出血管,去除颅骨和脊柱的影响,成为现代神经介入发展的基石。后来各种图像处理技术如 HRMRI、TOF-MRA、4D-MRA 的加持,加深了医生对病变的认识,让脑血管疾病治疗更加精准。由于计算机技术的日益成熟发展,上世纪八九十年代,3D 血管造影技术开始出现。

此前,医生需要根据 DSA 影像在脑海里构建血管立体影像,确保病变部位的定位准确,而 3D 血管造影技术帮助医生完成了这一步骤,医生可以清楚看到血管的立体结构,极大降低了神经介入手术的难度。

当然,DSA 和 3D 血管造影技术看到的是血管,如果想看清脑组织的供血情况以及脑血管的结构和功能,需要融合 CT 和磁共振影像。如今,新血管内影像评估手段 OCT,以及用于评估脑血流状态的 FFR,也从广泛应用于心血管介入手术逐渐应用到脑血管中。通过光学技术,OCT 一条头端带光学透镜的成像导管放在冠脉血管里,通过高速旋转回撤,3 秒内看清血管里的结构和斑块性质,既能得到超高分辨「活体病理」图像,也可在术中即时指导治疗。

由于脑血管比心血管脆弱得多,需要更细、韧性支撑度更好、不易折断的导管,才能使 OCT 技术在神经系统中更加成熟地应用。可以说,影像技术的出现和不断发展,不仅使神经介入成为可能,还使神经介入手术可以在微创、安全、有效的前提下顺利开展,成为神经介入治疗脑血管病的重要支撑技术。

器械的更迭和治疗理念的革新:以动脉瘤为例

在上述影像学技术和 Seldinger 技术等创新技术的推动下,医生处理血管内病变变得更为简单,相应术式也越来越成熟,临床科技创新迭代脚步日益加快。

1963 年,介入放射学之父 Charles Dotter 教授首次提出了介入放射学的想法。次年 1 月 16 日,他为一名 82 岁患有下肢动脉闭塞而拒绝截肢的女性进行了股浅动脉的治疗性血管成形术,成功保住了患者的下肢。自此,各类血管病的血管内治疗逐渐发展。

1974 年,前苏联功勋医生 Serbinenko 发明了可脱球囊,运用球囊闭塞颈动脉以治疗创伤性颈内动脉海绵窦瘘(CCF)。之后又出现用充气可脱球囊治疗 CCF,用经皮腔内球囊血管成形术治疗颈动脉狭窄和椎动脉狭窄的案例。神经介入现在常用的技术在七八十年代萌芽并发展起来,且在临床理念的革新下,治疗器械不断得到迭代。以颅内动脉瘤为例,可脱球囊最早被用于治疗颅内动脉瘤,但可脱球囊存在两个非常严重的弊端:一是球囊形状规则,难以适应每一个不规则的动脉瘤;二是球囊在撑起和释放的过程中,可能会撑破动脉瘤,引起严重并发症,甚至导致患者死亡。

有没有一种可控制、又能在 X 线下显影的材料可以进行动脉瘤栓塞?

1991 年,意大利神经外科医生 Guglielmi 教授花费近三年时间发明出电解可脱式弹簧圈(GDC),并在同年首次报告 GDC 栓塞治疗颅内动脉瘤。GDC 远端为铂金的弹簧圈,与不锈钢导丝相连,可直接送入动脉瘤内。GDC 弹簧圈极柔软,在动脉瘤内进退盘旋顺应性好,投放位置不满意可再调整,不易发生载瘤动脉闭塞。

虽然首次临床试验用了半个多小时才解脱弹簧圈,但在当时已足够振奋人心。GDC 的发明是神经介入发展的里程碑,是对脑血管病治疗理念的一次突破、革新和再认识。

随着临床应用场景的不同变化,弹簧圈也不断得到创新改进,陆续出现水膨胀弹簧圈、带纤毛弹簧圈。解脱方式包括水解脱、机械解脱、电解脱、热传导解脱等技术。现已基本达到即刻解脱,解脱效率和安全性均已大大提高。在球囊和支架辅助栓塞技术及 3D 生物涂层弹簧圈等新技术和材料助力下,弹簧圈栓塞技术越来越成熟,并逐渐成为了治疗颅内动脉瘤的首选方式,但大型、巨大型、宽颈或梭形动脉瘤仍具有较大挑战。基于血流动力学研究基础,血流导向装置(密网支架)出现。血流导向装置改变了颅内动脉瘤血管内治疗的理念,将以往的囊内栓塞转向载瘤动脉重建,成为动脉瘤治疗的又一次理念革新。

脑血管病 80% 是缺血性脑血管病,20% 是出血性脑血管病,2000 年之后,Solitaire 机械取栓方式的出现改变了急性脑血管疾病治疗现状,促使神经介入在更大范围内推广,以取栓手术为主要术式的缺血类创新技术快速发展,形成了如今神经介入的快速发展的局面。回看神经介入的发展史,是医生和科学家、工程师们合作的创新史。可以看到,一个大胆的创新不仅成就一个新的治疗方式,还成就了很多产业。

预测未来方向:机器人、AI、脑科学、生物材料

任何一项技术成熟之后逐渐简化是医生追求的一个目标,反过来,任何一名有创新情怀的医生都想简化技术,让更多医生学会并掌握,这也是医学技术发展的必然过程。

由于先驱们的不断创新,神经介入手术也从复杂逐渐变为简单。当简单到一定程度,医生会希望将人解放出来,将手术交给机器人去做。介入机器人的开发始于上世纪 80 年代,但到现在还都是雏形,尤其是神经介入机器人。但机器人作为线下精准「操作员」,替代人工输送导丝、导管、支架和球囊系统等介入器械,既解放了医生的双手,又减少了人工带来的操作误差。未来,神经介入机器人可能是向多器械协同、力反馈精准、智能化与运动增强以及远程手术四大方向发展。随着科技和材料的发展,临床需求的逐渐明确,机器人在神经介入领域会有一定发展前途。

虽然颅内动脉瘤、缺血卒中的诊疗均有智能化技术研发的身影,但在神经介入诊疗过程中仍存在很多智能化技术尚未触及或正在开发的领域,AI 在神经介入领域的发展空间和前景巨大。在计算机的飞速发展下,AI 将在神经介入领域大有用武之地,包括脑血管疾病的检验、诊断、治疗和预后的全过程,同时通过远程介入的方式提升医疗资源可及性。近年来风起云涌的脑科学也将赋能神经介入的发展。神经介入得以发展是因为找了最理想的手术通道——血管,通过血管进入病变部位进行清除或修理。未来,血管或能成为脑机接口通路,可用神经介入技术拓展更多临床应用。

例如将电路通过血管达到运动区,通过控制电信号刺激人体运动,从而控制瘫痪患者机械臂正常活动。此外,材料的发展和工程学上的进步将使神经介入更加安全有效、更容易。因此,未来,神经介入将不再只局限于血管相关疾病的诊疗,治疗的疾病谱将不断拓宽。未来如何发展,无法精准预测,但可以相信,随着医疗创新技术源源不断的涌现,脑血管病的治疗会变得更加简单,神经介入的发展前景也会越来越广阔。

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关于 CNIT

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CNIT 由首都医科大学宣武医院神外科主任张鸿祺教授发起、各类医学创新主体联合成立的神经介入创新与转化联盟(China Alliance of Neurointerventional Innovation and Transformation,简称 CNIT),以「搭建神经介入领域创新交流平台」、「开展神经介入领域深度创新研究」、「促进神经介入领域成果转化落地」为主要任务,致力于搭建由神经介入高端医学创新人才、研究型医疗机构、高等院校、科研院所、专业学术团体、医疗科技企业等各类创新主体及合作伙伴组成的非营利性专业学术与产学研用平台,充分激发神经介入领域各医学创新要素活力,推动神经介入学科创新技术产业化,形成神经介入创新的临床高地和产业高地,引领神经介入领域产业创新发展。


编辑: 朱卿

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