腦立體定位儀的發(fā)展歷程介紹與應(yīng)用簡介

腦立體定位手術(shù)是一種用于微創(chuàng)操作大腦的方法，通過腦圖譜和三維坐標(biāo)系可以準(zhǔn)確地定位大腦內(nèi)部的小目標(biāo)，并對其執(zhí)行一些操作，例如消融（切除），活檢，病變，注射，刺激，植入等。

//神經(jīng)科學(xué)家面臨的難題

在20世紀(jì)以前，神經(jīng)外科醫(yī)生在進(jìn)行腦部手術(shù)時(shí)面臨著一個(gè)重要問題，腦部病變的區(qū)域若位置較深，需要先將大腦皮層切開，手術(shù)創(chuàng)傷面積大，可能損傷重要功能區(qū)域，并且往往不能精確找到目標(biāo)位點(diǎn)。

//第一臺(tái)腦立體定位設(shè)備問世

1908年，英國兩位科學(xué)家Victor Horsley和Robert H. Clarke首先發(fā)明了立體定位的方法（圖1），這種定位的方法成功運(yùn)用了笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)，即通過與三個(gè)平面的關(guān)系來定義空間中的一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)平面均與另兩個(gè)垂直，并且所有的平面可相交于一個(gè)公共點(diǎn)（圖2）。

圖片來源于《Textbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery》
 

人類頭骨和腦之間的空間關(guān)系高度可變，因此很難將Horsley-Clarke儀器用于人腦上，然而，通過腦部X射線照相術(shù)，可以使用大腦內(nèi)部的參考點(diǎn)，而不是顱骨表面標(biāo)志。人類的第一臺(tái)立體定向設(shè)備使用松果體和門羅孔作為參考點(diǎn)。后來，其他結(jié)構(gòu)，如前連合和后連合，成為最常用的腦內(nèi)參考點(diǎn)。

在1947年至1949年之間，兩名美國神經(jīng)外科醫(yī)生Ernest A. Spiegel和Henry T. Wycis，以及瑞典神經(jīng)外科醫(yī)生Lars Leksell使用這種方法開發(fā)了第一臺(tái)用于人體腦部手術(shù)的立體定位設(shè)備。1976年，多倫多大學(xué)和多倫多綜合醫(yī)院共同開發(fā)了一種使用計(jì)算機(jī)輔助成像的系統(tǒng)，以幫助使目標(biāo)的位置更加精確。隨著定位方法的不斷發(fā)展，目前采用計(jì)算機(jī)斷層掃描、磁共振成像和立體定向定位等方式結(jié)合來引導(dǎo)手術(shù)，定位手術(shù)也越來越精準(zhǔn)。

//瑞沃德推出首臺(tái)腦立體定位儀獲科研專家大力支持

瑞沃德成立之初，就致力于動(dòng)物腦立體定位儀的研發(fā)，2004年便推出了第一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)型腦立體定位儀（圖3），其精度達(dá)到100μm，后經(jīng)過不斷的改良，精度達(dá)到10μm（圖4）同時(shí)用戶在數(shù)顯屏上可直接讀取坐標(biāo)，使用更加方便高效。

作為公司早期開發(fā)的產(chǎn)品之一，瑞沃德腦立體定位儀的質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，并獲得中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所徐林老師的大力支持。在購買和使用瑞沃德首臺(tái)腦立體定位儀的過程中，徐林老師為公司產(chǎn)品的優(yōu)化提供了很多寶貴的建議。

在推出首臺(tái)腦立體定位儀之后，瑞沃德陸續(xù)推出了一系列不同款式的定位儀，如輕便型、滑軌型、電磁兼容型及大動(dòng)物型，滿足各類動(dòng)物腦立體定位手術(shù)的需求（圖5），受到更多用戶的高度肯定。2007年，輕便型腦立體定位儀上市，適配器直接固定至底座上，不受經(jīng)典的“U”型支架的束縛，動(dòng)物頭部操作空間更大；2008年，推出滑軌型腦立體定位儀，AP方向（Y軸）設(shè)計(jì)為滑軌，前后位移距離200mm，滿足了嚙齒類動(dòng)物脊髓手術(shù)操作的需求；2009年相繼推出了MRI型和大動(dòng)物型腦立體定位儀，MRI型滿足了電磁環(huán)境下動(dòng)物腦立體定位需求，大動(dòng)物型定位儀可實(shí)現(xiàn)大動(dòng)物如豬、狗、猴等大動(dòng)物腦部的定位。

//堅(jiān)守匠心精神 打造極致產(chǎn)品

在行業(yè)內(nèi)，腦立體定位儀普遍存在著操作臂旋轉(zhuǎn)手感偏重、操作臂松緊不一致、長時(shí)間使用后產(chǎn)生回旋（gap）的問題。而我們沒有止步不前，秉持工匠精神，徹底解決了產(chǎn)品操作臂回旋的問題，也改善了絲桿手感偏重問題，同時(shí)，修復(fù)產(chǎn)品操作臂松緊不一致的情況，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的精度。

2020年，又經(jīng)過不斷的技術(shù)突破，瑞沃德全新推出了兩款腦立體定位儀，全自動(dòng)腦立體定位儀（圖6）和旋轉(zhuǎn)型數(shù)顯腦立體定位儀（圖7）。全自動(dòng)腦立體定位儀通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)三維操作臂的運(yùn)行，精度可高達(dá)1μm，對于較小核團(tuán)的定位更加精準(zhǔn)；軟件內(nèi)置腦圖譜，可實(shí)時(shí)觀察探針相對于腦圖譜的位置，可更加精準(zhǔn)直觀地進(jìn)行腦立體定位手術(shù)；三大自動(dòng)化程序（自動(dòng)開顱、組織移除及多位點(diǎn)注射程序）大大減少了人為操作的誤差及損傷。

旋轉(zhuǎn)型數(shù)顯腦立體定位儀專為高效精準(zhǔn)調(diào)節(jié)顱骨水平而設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)適配器可以將顱骨左右擺動(dòng)±30°，上下擺動(dòng)±10°，通過旋轉(zhuǎn)即可調(diào)節(jié)顱骨水平，其配件水平校準(zhǔn)器用來指示顱骨兩點(diǎn)的高度差（精度0.01mm），中心放大鏡幫助將動(dòng)物的Bregma點(diǎn)定位至旋轉(zhuǎn)適配器旋轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，該點(diǎn)在調(diào)節(jié)顱骨水平時(shí)坐標(biāo)不變，因此無需重復(fù)定Bregma點(diǎn)，節(jié)省大量調(diào)平的時(shí)間。

目前，瑞沃德定位儀已經(jīng)助力海內(nèi)外80多個(gè)國家和地區(qū)的科研人員發(fā)表文獻(xiàn)2000+篇，其中包含Nature、Cell、Science等多篇高分文獻(xiàn)。

一直以來，瑞沃德始終堅(jiān)持以客戶需求為導(dǎo)向，秉承為“生命品質(zhì)的提升貢獻(xiàn)智慧和力量”的發(fā)展理念，以腦立體定位儀為起點(diǎn)，同中國神經(jīng)科學(xué)事業(yè)一起成長，緊隨前沿科學(xué)技術(shù)，不斷加強(qiáng)研發(fā)投入，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新，至今已構(gòu)成完整的神經(jīng)科學(xué)解決方案，涵蓋動(dòng)物手術(shù)造模，行為學(xué)檢測與評估，動(dòng)物活體成像，神經(jīng)信號檢測與調(diào)控，細(xì)胞分子檢測等多個(gè)方向，全面助力中國神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展。未來，瑞沃德也將持續(xù)用匠心精神為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的解決方案和服務(wù)。