《World Neurosurgery》杂志2019年2月将刊载[Volume 122, 522-531]美国的Isaac Yang, Methma Udawatta, Giyarpuram N. Prashant等联合撰写的综述《立体定向放射外科治疗神经外科患者：历史回顾和目前展望Stereotactic Radiosurgery for Neurosurgical Patients: A Historical Review and Current Perspectives》。(DOI:10.1016/j.wneu.2018.10.193)。

 现在，立体定向放射外科是一种有效的治疗各种在过去仅用开颅神经外科治疗的颅内病变的方法。该技术是将放射治疗与立体定向装置相结合，精确定位颅内靶区而发展起来的。虽然立体定向放射外科最初是神经外科医生和放射肿瘤学家合作进行的，但这种合作关系近年来有所减弱，有些手术是在没有神经外科医生的情况下进行的。与此同时，美国和加拿大的神经外科医生发现他们在住院期间的立体定向放射外科训练不足。虽然神经外科医生、住院医师和科主任都同意立体定向放射外科教育和神经外科培训期间的教育和接触会得到改善，但是用于这种教育的资源数量有限。本文综述了立体定向放射外科的发展历史，评价了立体定向放射外科的应用和教育现状，并对今后加强神经外科立体定向放射外科教育提出了建议。

历史

立体定向放射外科是针对众多神经外科病情的非常重要的治疗手段。然而,放射外科的发现和实施是相对最近的事情。在1895年，当威廉•伦琴（Wilhelm  Roentgen）宣布发现X射线.从而开创了将放射作为下一个世纪的诊断和治疗工具。 E. H. Grubbe据说是第一个在治疗方式中使用辐射的人，他在1896年用X光治疗乳腺癌患者。

放射治疗的功能通过从原子的放射性衰变产生的能量传播。破坏分子间的化学键，一路上产生自由基和离子。这些离子和自由基对DNA复制和其他必要的细胞进程是非常危险的。起初，科学家们使用低电压X线机器治疗体表的恶性病变，后来改用带电粒子放射治疗，最后到1951年采用钴60放射治疗，目的是对周围组织的破坏比最初的X线机要少。

在探索放射治疗的同时，立体定向领域也在发展，在1908年，Victor Horsley 和 Robert Clarke报道了用于猴子的第一个立体定向装置。仅在十年后，Aubrey Mussen建成立体定向装置供人类使用。

然而，在那个时候，当神经科学家，神经病学医生和神经外科医生试图将大脑的分区与颅骨外部的标志物联系起来时，遇到了困难。致力于解决这个问题，Ernest A Spiegel是第一个将立体定向与颅内标志物建立起关联的人， 他与Henry T. Weiss密切合作，在Temple大学的医学院用他们的设备开展功能神经外科。

放射治疗和立体定向神经外科后来相互结合发展出立体定向放射外科治疗。立体定向放射外科是使用三维计算机成像的大脑特定区域的精确定向辐射。Lars Leksell，在1951年第一个报道这项技术，现在被称为放射外科之父(图1)。他的方法在过去50年里越来越普遍，迅速取代了使用开颅神经外科的许多适应证，并和神经外科一起治疗其他适应证。将立体定向装置，辐射，成像方法等相结合从而构成立体定向神经外科的分支。Leksell的设备，最初利用伽玛射线聚焦辐射在颅内功能神经外科靶点。他的第一个装置是是使用X线球管和立体定向框架治疗三叉神经痛和强迫症（obsessive-compulsive disorder）；Leksell后来将的自己技术加以改进，使用回旋加速器作为辐射装置。

传统上，放射影像学被用来射线定位。然而,随着脑部影像技术的进步，立体定向放射外科治疗也随之发展。今天,计算机断层扫描和磁共振成像技术联合使用，使颅内放射外科治疗靶区可视化。对难治的部位小的肿瘤、血管畸形和肿瘤使用立体定向和放射外科技术联合是有用的和重要的。在美国，立体定向放射外科在临床上的常规应用始于20世纪80年代。Dade Lunsford在匹兹堡大学安装瑞典斯德哥尔摩Elekta Instrument AB公司生产)使用钴源的伽玛刀。在忍受神经外科医生和放射肿瘤科医生共同的诸多抵制后，起始考虑的立体定向放射外科的适应证标准是不适合开颅神经外科手术的血管畸形和颅底肿瘤——第一个接受该设备治疗的患者是听神经瘤。图2显示的是今天所使用的伽玛刀设备。

大多数立体定向放射外科照射系统要么使用钴60源(伽玛刀)或单源直线速器(直线加速器)。伽玛刀手术(GKS)作为能够使用多个等中心点实施进行脑部照射的结果，可用于更好地放射治疗“形状不规则的肿瘤”，最好避免辐射周围区域。 另一个伽玛刀的优点是它具有同时一次性针对浅表和深部脑结构的多发肿瘤的能力。伽玛刀时微侵袭性的，能提供安全有效的颅内肿瘤治疗，是“无手术和全身麻醉相关的并发症率和死亡率”的方法。另一方面，直线加速器（LINAC）“产生高能X射线,可以用特定的准直器塑形，并提供连续的交叉照射，或弧线的照射，射线束直接对准靶区”，相比之下，涉及的伽玛刀内的钴-60源为多源照射。

今天，新技术甚至使无框立体定向放射外科设备成为可能，指非“侵袭性附着”在病人颅骨的头架，代之以一个可移除的面罩或框架。传统的固定螺钉是侵袭性的和痛苦的，但在无框架立体定向放疗，这种损伤是可以避免的。这种装置就是射波刀（图3;美国加利福尼亚州Sunnyvale市的Accuray公司)，一种通过使用2个X射线探测器帮助机器人确定靶区坐标的“图像引导”的机器人放射外科设备。”，射波刀已经用于颅内和颅外靶区，结果表明，这种方法与基于框架的立体定向设备方法一样有效。

总的来说，在肿瘤控制方面射波刀和伽玛刀治疗方案已经产生相似的结果，尽管大多数中心选择用一个代替另一个控制。Eaton等发现相比伽玛刀或射波刀，直线加速器（LINAC）治疗中，正常组织剂量在变化较大。此外，只有射波刀才能实现立体定向体部放射治疗，因此可以适用于全身。此外，射波刀的侵袭性更小，不需要伽玛刀系统的大的金属框架。

值得注意的是，立体定向放射外科被认为是在医疗保健方面“颠覆性创新（disruptive innovation）”，颠覆性创新，这个词组是由Christensen和Rosenbloom在1995年创造的。颠覆性技术（Disruptive technology）通常指具有低风险和成本效益却被这个领域的领导者忽视直到成为主流的新的创新，就像刚刚开始的颅内放射外科手术。低端颠覆性技术（A low-end disruptive technology）是指在治疗操作有高并发症发生率时，患者不愿意承担与治疗操作相关的风险。“前庭神经鞘瘤就是一个这样的例子，前庭神经鞘瘤手术有显著的面部神经损伤的几率；立体定向放射外科在这种情况下尤其有吸引力。事实上，立体定向放射外科被认为是颠覆性技术，能帮助它达到现在的成功和广泛的使用。一些争论认为医生和医院应该专注于拥有更多的医学上的颠覆性创新技术，可能会带来更好的健康医疗性治疗，更好的质量，更低的成本。立体定向与放射外科结合是常见的神经系统疾病的治疗对更精确性和有效性的需要，也会继续被接受，受到推荐和达到肿瘤控制。

立体定向放射外科的研究领域是不断发展的，随着不断进步，放射外科也扩展成为新的治疗方式，和针对脑外靶区。例如，立体定向体部放射治疗被定义为颅外放射治疗针对颅外的靶区。对于神经外科医生，通常用于脊柱肿瘤学和脊髓血管畸形。其他进步包括放射治疗结合使用免疫治疗和多种联合治疗方案，最终导致增加治疗的有效性。

立体定向放射外科治疗的适应证

立体定向放射外科使用精确的肿瘤和治疗定位使用小的直径的射线束以尽量减少不必要的辐射和由此造成的治疗领域以外的损伤。因此，放射外科适用于治疗“小的不连续的肿瘤”，小型肿瘤的效应比大型肿瘤的效应出现得要快。最初设想作为神经外科的替代性治疗，立体定向放射外科现在神经外科的同行者，神经外科医生和放射肿瘤科医生合作治疗患者。以1991年成立的国际立体定向放射外科学会和2002年成立的放射外科学会（最初是射波刀学会）作证，立体定向放射外科在实践中显著增长。

虽然立体定向放射外科最初设计是用于功能性神经外科，但它很快就取代了传统的开颅神经外科手术以及转移性肿瘤的分割放射治疗。主要的脑和脊柱立体定向放射外科的前5项适应证包括三叉神经痛，脑膜瘤，神经鞘瘤，动静脉畸形(AVMs)表1叙述的是立体定向放射外科的常见适应症，以及对结果和并发症的讨论。多个临床实践指南的特点是1级和2级推荐建议可以应用立体定向放射外科治疗转移性脑肿瘤，前庭神经鞘瘤和神经胶质瘤。事实上，在2003年，立体定向放射外科提交的其代码下的治疗数量超过了接受肿瘤开颅手术的数字。1979年到2012年之间，2012年，70万患者接受了立体定向放射外科治疗，过去三十年间这个治疗数量呈指数级的增长。到2004年，每年有超过8000人接受治疗。

颅内转移性疾病

到目前为止，最常见的立体定向放射外科适应证是治疗中枢神经系统的转移性疾病。在1950年代和1960年代，全脑放疗(WBRT)开始用作辅助治疗治疗颅内转移性疾病，伴小型研究系列报告大多数病人症状缓解。放射治疗肿瘤协作组（the Radiation Therapy Oncology Group）的多个试验在随后的几十年里，全脑放疗这一技术在技术和剂量应用上得到了改进。从20世纪90年代开始，对立体定向放射外科在单发转移病灶疾病的研究中，或与全脑放疗（WBRT）结合，或作为手术切除的替代治疗也表现出持久的效应。最近意识到全脑放疗（WBRT）的神经认知作用，多种研究评估了主要的或辅助的立体定向放射外科联合全脑放疗（WBRT）对比单独立体定向放射外科用于颅内转移性肿瘤。结果表明，尽管全脑放疗（WBRT）可以降低肿瘤复发率，却不能影响总体生存并可能导致更严重的神经认知功能并发症。

三叉神经痛

在伽玛刀放射外科（GKS）开发之前，Leksell在1951年早期使用他的立体定向正交电压的仪器（stereotactic orthovoltage apparatus）对准三叉神经半月神经节（he gasserian  ganglion）治疗面部疼痛。 由于引入药物治疗这种情况，以及神经根切断术技术（rhizotomy techniques），另外也由于缺乏特定的针对性神经成像，到1990年代，使用伽玛刀立体定向放射外科治疗三叉神经痛的兴趣衰退。随着高分辨率磁共振影像学和放射外科靶区三叉神经半月神经节转换到脑词断的神经，最近的一系列研究表明，术后疼痛缓解率达到>90%，伴有大约20%的患者出现复发性疼痛。然而，可能是由于对剂量和靶区位置的最优方案的争论还在继续，文献中的病人的治疗结果有显著的差异性。

动静脉畸形

立体定向放射外科发展不久之后，就对应用于脑动静脉畸形的治疗很感兴趣。在20世纪70年代早期和80年代使用不同的先锋放射外科技术进行颅内动静脉畸形AVM的照射，有不同的成功率。最近的文献表明，根据AVM大小、位置、既往出血及高危病变特征选择患者，80%的患者出现完全的放射影像上的闭塞。当前AVMs放射外科治疗的问题中包含有：较大AVM的畸形血管巢，放射外科前血管内栓塞的的作用，以及缩短放射外科治疗后AVM闭塞的潜伏效应期的方法。

 结论和未来方向

虽然在立体定向放射外科领域，从不到70年前的第一次尝试到现在已经有了很大的进步 在教育和实践方面还有提高的空间。神经外科和放射肿瘤住院医师应该更好地接受立体定向手术指征的训练和(如果适用)立体定向放射外科手术的程序，和意识到立体定向放射治疗的问题。作者建议在住院医师期间在头颅和脊柱立体定向放射外科方面进行1-3个月的轮转，包括讲座，示教观察，立体定向放射外科计划和仿真模型，能让每个住院医师有时间接受适当的训练。另外，对于那些计划合并立体定向放射外科到他们未来的实践中去的住院医生，作者强烈建议参加一次所提供的有关这方面的专业知识的国家培训课程，也建议考虑接受包括立体定向放射外科训练的专科培训。确保神经外科医生与放射肿瘤学医生之间对未来的病例的合作这一点也很重要。这可以通过结合神经外科医生来进一步发展吗立体定向放射外科病例并保证治疗方式编码是公平和充分的。这样的合作肯定会带来更好的病人安全和临床结果。