精神外科手术的“前世今生”

精神外科是现代神经外科的一个分支学科，是一个充满挑战并极具争议的学科。在这一学科的形成和发展过程中，有辉煌的发展时期，也有灰暗的停滞阶段。但是，精神外科在世界范围内从没有停止，虽然争论不断，但在理论和技术上仍然不断在进步。至此，同济大学附属东方医院功能神经科以图文形式带你回顾精神外科的历史，展望精神外科的未来。

精神外科的历史回顾

精神外科的起源：神灵医学模式时代

远古时代，人们认为世间的一切是由超自然的神灵主宰，疾病乃是神灵的惩罚或者是妖魔鬼怪附身，故把患病称为“得”病，对待疾病则依赖巫术驱凶祛邪。在这样的背景下，人们认为精神病的发病与神鬼作祟有关。公元前1500-2000年，古埃及人在精神患者头部钻孔放气，放出“邪气”。

精神外科的起源：生物医学模式时代

与精神外科起源和发展有直接关系的第一病例出现在十九世纪的美国。1848年9月，年轻的美国铁路工人Phineas Gage在为爆破岩石装炸药的过程中，不幸被一根直径2.5cm，长1.0m的钢条击中，从左侧颌面部传入，矢状窦旁传出。Phineas Gage失血过多，陷入昏迷并开始抽搐。

但是，数分钟后，他恢复了意识，并被送到当地的诊所，Jonh Harlow为他进行了治疗，令人难以置信的是他在战胜感染之后顽强地活了过来，并恢复得不错。 然而，数月之后，他的性格和情绪发生明显的变化，狂躁、反社会、满嘴的谎言，他的朋友说：“ Gage不再是原来的 Gage”。令人惊奇的是他的抽象逻辑思维能力和计算能力没有变化。1848年12月，Hallow在《新英格兰医学杂志》报道了该病例。一百年后的1994年，Hanna和Damasio 用电脑三维成像技术重建了Gage受伤的头颅，将结果发表在Science上，这是第一个有关大脑额叶结构和精神变化联系在一起的临床病例。

近代精神外科的迅速发展(1937-1950)

1888年，瑞士精神病学家Burkhardt开始了第1例精神外科手术，并于1891年发表了6例顽固性精神病患者的双侧额叶切除术的报告：3例成功，2例部分成功，1例死亡。但这一手术方式遭到当时社会的一致反对，使他不得不放弃进一步研究。

1935年，美国耶鲁大学生理学教授John F. Fulton和精神病学家Carlfle Jacobson进行动物实验研究：切断双侧前联合，发现黑猩猩情绪降低，恐怖症状消失，而没有引起明显的记忆和智能的改变。 同年，葡萄牙的神经内科医生 Antonio Egas Moniz在伦敦的神经科学大会上听到Fulton和Jacobson的试验报道后受到启发，设想通过双侧前额叶白质切断术治疗严重的精神病。1935年11月， Moniz与神经外科医生Almeida Lima合作开创了新的外科治疗方法——额叶白质切断术。 开始他们将酒精注入额叶白质以阻断前额叶与丘脑的纤维联系，但后来开发使用了一种特制的带伸缩环的杆状手术器械来完成额叶白质切断术。他们在1936年报道了其研究结果，部分狂躁、焦虑和抑郁的病人，症状得到了改善，但仍有一些病人没有效。Moniz 谨慎地提出额叶白质切除术仅仅适用那些非常无助的严重病例。Moniz发明了额叶白质切除术治疗精神疾病，开创了现代精神外科学，并于1949年获得了医学诺贝尔奖。

白质切割刀和标准的前额叶纤维切断术

在Moniz 报道额叶白质切断术治疗精神性疾病之后3个月内，世界就有5个中心开始施行这一手术。在巴西，著名的神经外科医生Msttos Pimenta 第一个学习施行这一手术，但手术结果值得怀疑。美国精神科医生Walter Freeman从Moniz处学习了额叶白质切除术。 在美国与他的搭档James Watts 迅速开展了这一手术，并且改变了手术方法，命名为“标准的额叶切除术。”他用一个简单的类似“冰橇”的杆状器械，直接从病人的眼眶顶部插入额叶，然后切断额叶白质，从而简化了手术程序，甚至在简陋的办公室里局部麻下用几分钟的时间便可完成一例手术。

同时，Freeman也是一个非常成功的倡导者，他几乎仅凭一个人的游说就推动了整个美国的精神病院接受这一治疗方法。1942-1952年，在美国有5万患者接受了手术，其中甚至包括肯尼迪的姐姐。为了治疗她的智力障碍，1941年Freeman为她实施了额叶切除术。手术的结果非常糟糕，肯尼迪小姐手术后智力不增反降，据称只拥有 2 岁儿童的智商，最后落得终身生活不能自理。

一个50年代脑白质切除术病人颅脑CT MR表现

精神外科的迅速萎缩(50年代后期)

1952年，巴黎外科医生Henri Laborit和精神内科医生Pierre Deniker发现氯丙嗪可用于治疗精神疾病。1954年，美国FDA正式通过，开始了精神疾病药理时代，精神外科的黄金时代随之结束。除此之外，造成精神外科迅速萎缩的还有以下几点：

一、精神外科手术的滥用：医院、收容所、私人机构，许多是没有经过培训的医生。

由于第二次世界大战后，美国乃至全世界有大量的精神病人，其社会、家庭、医疗负担相当的重。额叶脑白质切除手术在美国很快变得“泛滥”起来，首先是手术适应症选择非常的不严格，品行障碍或行为不端的病人被大量通行手术。

其次是手术医生的资质限制不严，一些不具备相关资质的“业余医生'在大量的做这样的手术，手术不规范，不严谨,有的甚至在非无菌条件下手术。在短短的几年时间里，仅美国就有数以万计的病人接受了这一手术。

二、破坏正常结构为治疗方式的方法受到来自医学界本身的强烈批评。

很多医生对这样施行“手术”都“看不下去。Watts也和Freeman断绝了合作关系。在日本许多手术的对象是儿童，有些病人只是一些行为表现方面的问题，监狱里的精神病人被大量的手术。

早在1937年，雅各布森便发表了一篇开创前额叶皮层功能研究新纪元的论文，表明前额叶皮层在工作记忆中发挥着至关重要的作用。1944年，有学者撰文认为前脑叶白质切除术会导致病人出现暴力倾向或是奴性和盲从。1947年，瑞典精神病理学家Snorre Wohlfahrt更是多次强调“额叶白质切除术过于危险，不适合用来治疗精神分裂症或其他精神症状。

三、精神外科手术的疗效和并发症逐渐被客观报道，大众舆论对精神外科的强烈反对。

手术后的并发症如:人格改变，肥胖，淡漠，无性欲、癫痫等开始引人注目。有的病人手术后的症状可能还比术前糟糕。

批评的声音开始多了起来，有人质疑这一手术的有效性，有人质疑手术缺乏理论根据。同时也引发了激烈的伦理学争论和政治方面的担忧。伦理的批判，政治面的质疑几近苛刻，媒体电影对它的负面评价和演绎使得大众对精神外科产生非理性的恐惧和反感。

许多人批评手术只是为了“驯服”病人使其平静，而非治疗疾病。有人担心这一手术会成为被用来对付持不同政见者或反对暴力行为的政治工具。有的国家或地区甚至禁止这一手术的实行。

近50年精神外科的发展及其地位的重新确立

1947年，Spiegel和Wycis首次将立体定向技术应用于临床。1948年以后，在历届国际精神病学术会议中关于精神外科的讨论里，对脑立体定向技术的发展进行了鼓励，对精神外科手术的疗效给予了肯定，业界达成的一致意见是：手术对于情感性精神病、精神分裂症、神经症和癫痫性精神病的治疗效果良好，无严重不良反应和并发症。Knight于1960年进行丘脑毁损治疗精神病获得成功。

新时期的手术一开始是历经坎坷的，人们还沉浸在上一阶段手术滥用和严重并发症的阴影里，表示强烈的不支持、不认同。1972年的两例强迫症患者术后成功的报道：一位科学家术后工作能力完全恢复，获得国际技术工程奖;一位舞蹈演员奇迹般恢复了创造力，能如以前一样登台表演芭蕾舞，以上案例让瑞士人对手术的争论在事实面前平息。

然而，1974年在美国，第35届立体定向神经外科会议在芝加哥召开，当地工会打出“痴呆制造者滚出芝加哥”的口号。

由于这起事故，美国成立了“人类生物医学与行为保护国家委员会”，对1971-1973年进行过的精神外科手术的病人进行系统调查研究，委员会的成员绝大多数都曾经是精神外科的反对者。调查结果表明半数患者疗效肯定，手术并未导致严重的精神缺陷，也没有发现人们担心的政治迫害或对少数民族滥用手术的问题。

他们在写给国会和总统的报告中提到“我们研究了这些病例资料，结果并不支持我们原有的成见，我们看到那些非常严重的精神病人得到了手术的帮助和好处......这一手术看来不应该是被禁止的，”1976年世界卫生组织确定了精神外科的定义：“选择性切除或损毁某些神经通路以达到缓解精神行为障碍的目的。”

1977年，发表了令人振奋的报告，结果表明半数患者疗效肯定，手术并未导致严重的精神缺陷，驳斥了外科手术无效的理论，重新确立了精神外科的地位。

随着科技的不断发展，现代神经影像学、神经解剖学、立体定向技术、计算机辅助导航技术极大的促进了精神外科的发展，我们有理由相信神经外科治疗精神性疾病和药物学治疗一样是有前景的。

精神外科的基本原理及靶点设计原则

难治性精神疾病外科治疗原理

1946年美国神经外科专家Papez就提出了所谓 “情绪环路理论”，1948年他提出阻断情绪环路及联系纤维治疗精神病理论。1960年瑞典著名神经外科专家利用情绪环路理论，治疗精神分裂症49例，有效率达86%，其中26例能正常工作，且并发症少。由于现代手术损伤小，定位精确，效果好，所以现代手术治疗精神病很快取代过去额叶切除术，使精神外科进入了一个新的发展阶段。 近年功能性核磁共振成像技术的发展，为精神疾病定位研究提供了理论依据，有证据表明精神分裂症与中脑边缘系统多巴胺能神经功能异常有关：

1、VTA-NAC-ACC系统：中脑边缘多巴胺系统，中脑腹侧被盖-伏隔核-扣带回系统介导了精分的阳性症状(情感异常);

2、VTA-MPFC-DLPFC系统：中脑皮质多巴胺系统，中脑腹侧被盖-广泛前额叶皮质系统介导了精分的阴性症状(认知异常);

3、Yakovlev环路: 杏仁核为核心的与疾病的启动有关;

4、Papez环路: 海马为核心的与疾病的强化或固化有关。

(一)海马环路：Papez环路

1878年法国神经病学家Pierre Pacel Broca注意到扣带回至海马的一圈环节脑结构，组成每侧大脑半球的内侧壁，称之为大边缘叶。1901年Cajal发现扣带回-海马-穹隆为嗅觉的传导通路。Herrick(1993年)认为这一行为、学习和记忆有关。动物试验证明，破坏这些结构可以使动物的行为和情绪发现变化。1937年Papez综合以前的研究资料，提出情感环路理论，即由隔区开始经扣带回至海马，又经穹隆至乳头体，再又乳头体丘脑通路至丘脑前核，最后由前丘脑通路回到扣带回，形成边缘系统的内侧环路，认为此系统可能是情感、感觉和行为中枢，具有协调中枢情感活动的功能。

(二)杏仁核环路：Yakovlev环路

1948年，Yakovlev补充了一条由额叶眶回、脑岛颞叶前区、杏仁核投射到丘脑背内侧核，又投射到额叶眶回的纤维环路，变参与情绪和行为活动的调节，称为基底外侧边缘环路。内侧环路与外侧环路共有的区域是隔区、丘脑下部和“边缘中脑区”。其中心区主管内脏活动，中间区主管情绪活动，外层区与周围环境改变活动相联系。边缘内侧环路与中脑网状结构有较多联系，这一环路被破坏将引起行为与精神活动减低，刺激将引起动作及精神活动过多综合征。因此手术破坏内侧环路可治疗运动过多综合征，而破坏外侧环路则可改善情绪异常和行为障碍。

(三) 情感环路、犒赏环路

难治性精神疾病外科治疗：适应症

1、精神分裂症：存在幻想、各种妄想、行为冲动、殴人毁物、自伤、伤人、影响自身和他人安全等阳性症状，以及情感淡漠、懒散等阴性症状。

2、抑郁症：存在消极悲观、轻生、有自杀行为。躁狂症：有人格障碍、冲动、毁物、伤人行为。

3、偏执性精神病：妄想对象固定，有强烈报复念头和行为。

4、癫痫性精神病：顽固性癫痫大发作，有明显精神症状，自私、冷漠、冲动、自控能力差。

5、强迫症：包括强迫性思维如强迫回忆、强迫意想、强迫性穷思极虑等和强迫行为如强迫洗涤、强迫检查、强迫仪式动作、强迫记数等。

6、人格障碍：主要适应于冲动性人格、反社会性人格、长期足量抗精神病药物治疗无效，有自伤、伤人行为，对自身、他人和社会造成危害。

难治性精神疾病外科治疗：禁忌症

1、药物、心理或电休克治疗有效的轻型精神病患者不适合。

2、智力和社会功能严重衰退的患者不适合做。这主要是由于一部分精神病患者由于患病时间太长或治疗不及时，患者进入了衰退期，智力低下，适应社会和周围生活的能力，甚至生活生理的能力都严重减退，这一类的病人不适合做。

3、心脏、肺脏等重要器官有严重疾患的病人不适合做，比如严重的心脏病、严重的糖尿病等。

4、就是年龄小于18岁的患者我们认为大脑发育可能未完全熟 ，不适合手术治疗，另外年龄大于70岁，大脑严重萎缩的患者也影响手术的效果。

精神外科常用靶点或靶点组合

难治性精神疾病外科治疗：新 3 + X

如今难治性精神疾病外科治疗主要运用“3+x'的方式进行调控，“3”代表三个经典的精神外科手术靶点，即：扣带回、伏隔核、杏仁核，它们是情绪、情感调节环路中最重要的三个节点，基于亚核团理论、精神病发病机制中的递质调控学说、受体功能亢进学说，以及以往的临床实践，选择性地部分毁损阻断，能有效控制症状。“X”代表根据患者核心症状，再选择其它相应靶点进调控，以达到理想疗效，实现个体化治疗。

一、扣带回临床应用

1、动物实验：切除后动物恐惧感消失，没有侵犯行为，同时该区皮质的自发性的广泛电活动被抑制，这使Ward提出破坏扣带回皮质应是治疗精神病最合适的方法。

2、自主神经功能的运用。

3、扣带回下皮质切断术的病例证实它对各类精神病确有良效，对有情感障碍的精神病，如焦虑症有紧张、动作过度性扰动，强迫症和精神运动性症状者疗效最好。一般认为，扣带回毁损对精神及运动过度性失常效果好。在难治性精神疾病领域，多以扣带回为基准靶点，进行不同组合来增加手术效果，改善患者症状。如:扣带回+尾核下束，扣带回+内囊前肢，扣带回+杏仁核等。

(一)扣带回位置及毗邻

扣带回绕胼胝体的轮廓走行，从胼胝体下区到压部，构成了扣带回的大部分。经过压部后，在海马回内继续前行，几乎到达颞体。

(二)扣带回纤维联系

扣带回是皮质之间的联系纤维，大量神经纤维向背、腹、内侧辐射至颞、顶、枕页，分别使扣回带与纹状体、胼胝体、壳核、海马、杏仁核、额叶、颞极、额叶眶回等发生联系。由于扣带回的纤维联系广泛，成为边缘系统的重要环节。

(三)眶额回

自1909年Brodmann首次描述眶额皮质(orbitofrontal cortex，OFC)区的解剖特征以来，动物疾病模型研究和影像学显示前额叶皮质在评估患者预后和手术风险中有重要的地位。目前，人们对前额叶的了解逐渐深入到行为和认知功能领域。神经功能学研究资料表明，OFC及其白质纤维联系网络参与人类的执行功能。因此，确定OFC的准确位置和解剖联系有助于改善该区域手术后功能的变化。

(一)伏隔核解剖及毗邻

伏隔核,亦称伏隔核是基底前脑的一个较大的核团。伏隔核位于基底核与边缘系统交界处需区的外下方,尾壳核的内下方,前方与嗅前核相连,后续终纹床核、腹侧为腹侧苍白球和嘎结节。其纤维联系与边缘系统较为密切，细胞构筑又接近新纹状体,因此其归属难定。根据细胞免疫组织化学和纤维联系的不同伏隔核分为腹内侧新月形的壳和围绕前联合的背外侧的核回,两者有着不同的纤维联系。

(二)纹状体系统内多巴胺分布

基底神经节包括尾(状)核、壳核、苍白球、丘脑底核、黑质和杏仁核。尾核、壳核和苍白球统称为纹状体,其中苍白球是最古老的部分,称为旧纹状体，而尾核和壳核进化教新，称为新纹状体。

脑内多巴胺细胞主要的集群有:位于中脑腹侧区，一般称为中脑多巴胺神经元;位于下丘脑正中隆起处的细胞群;嗅球的树突状神经元。

(三)伏隔核的功能：奖赏环路

中脑边缘多巴胺系统被认为是奖赏效应的神经基础,伏隔核在奖赏效应中的作用很早就被人们所重视。支持伏隔核在奖赏效应中作用的最直接证据是动物自我给予多巴胺类似物(即直接用多巴胺受体激动剂)或增加细胞外多巴胺的药物。这些奖赏物质可作为强化剂使动物不断地重复某种行为以获得奖赏或欣快的感觉。 有研究者记录了猴子接受奖赏时中脑边缘系统多巴胺神经元的放电活动。当在猴子面前展现一个促进食欲的食物。如水果汁，多巴胺神经元会出现一个短时程的放电活动。如果奖赏与视听刺激多次结合,多巴胶神经元活动的时程会改变,放电出现的时间从奖赏投递后转变为奖赏刚一出现时，多巴胺神经元活动的转变类似动物对有欲望刺激的反应从非条件反射向条件反射转变。伏隔核多巴胺不仅在介导自然奖赏(水、食物)的即刻快乐方面是重要的，而且介导预示即将发生奖赏的唤醒效应。当然在奖赏回路中处多巴胺外还有其他的递质，如阿片肽等参与。

(一) 隔核及其毗邻

(二)隔核及其纤维联系

(一)海马结构解剖

海马结构位于人脑边缘叶深部，颞叶内侧的复杂结构，占据侧脑室下角和三角区的底及内侧壁，因形如海马而得名，人类海马结构由灰质和白质两种结构组成。 海马结构在解剖结构上属于边缘前脑皮质结构，与下丘脑，杏仁核、 脑干等结构关系密切，并且与人类学习，记忆活动，尤其是短时记忆和空间记忆有关。在记忆过程中，海马结构与杏仁核一起主要充当转换站的角色。当大脑皮质中的神经元接收到各种感官或知觉讯息时，便把讯息传递给海马结构,再由杏仁核判断是否储存或抛弃这些讯息，如果杏仁核“认可'，海马结构随后再将这些讯息暂时存留为短期记忆，以便快速存取，同时大脑皮质中的其他神经元开始形成持久的网络，如果海马结构没有反应，那么脑部接收到的经验稍后便自动清逝无踪。 海马结构是人脑的易损区，对各种激素的反应较为敏感。研究证实，许多神经精神疾病如阿尔茨海默病、颞叶癫痫、精神分裂症，抑郁症，缺氧后健忘症等，以及各种原因引发的生活事件(或遗传因素)等均可造成人体内高水平应激反应，血浆内糖皮质激素显著增高，继而引发海马结构内谷氨酸上升、神经肽降低，导致个体主观上情绪低落、思维迟缓和运动意志等症状，并伴随齿状回颗粒细胞的增殖能力受到抑制。

(二)杏仁核解剖、杏仁核功能

杏仁核又称杏仁核复合体，分为两大核群:皮质内侧核和基底外侧核。杏仁核的传入纤维来自嗅球及前嗅核，经外侧嗅纹终止于皮质内侧核;来自梨状区及间脑的纤维终止于基底外侧核。杏仁核的传出纤维通过终纹隔区、内侧视前核、丘脑下部前区和视前区，越过前连合后，部分纤维经髓纹终止于缰核，而另一部分不进入髓纹而直接终止于丘脑下部、丘脑背内侧核、梨状区和中脑被盖网状结构。另外，杏仁核与前额区皮质、扣带回、颞叶前部、岛叶腹侧之间有往返纤维联系。 杏仁核的功能仍不十分清楚，大量动物试验和临床实践证明，杏仁核与情感、行为、内脏活动及自主神经功能等有关，有研究发现，杏仁核参与了中脑边缘DA奖赏回路并接受下丘脑、丘脑、脑干网状结构和新皮质的纤维。电刺激杏仁核，病人可表现恐惧、记忆障碍等精神异常，呼吸节律、频率和幅度改变，以及血压、脉搏、瞳孔和唾液分泌变化。

计算机手术计划的优越性

计算机辅助立体定向手术规划及手术导航技术具有手术创伤小、定位精度高等优点,在国外已经逐步成为神经外科手术的常规治疗手段之一。目前,立体定向设备在我国部分医院的神经外科已经投入使用，其中计算机手术计划系统占据了重要的地位。 Target软件是核心软件，可以将患者的各种资料进行图像融合，使病人解剖、病理、生理等多方面的数据进行整合。本系统应用的是CT/MR图像融合技术。CT图像利用X线扫描技术成像，可以清晰的显示大脑的骨性标志，图像稳定，具有很高的空间分辨率，但对大脑组织分辨率差，很难区分大脑灰白质和脑内常用神经核团，特别是对于后颅窝结构显示不清;MR图像具有极高的组织分辨率，可以清晰显示灰白质结构，对基底节、丘脑、黑质、红核、杏仁核、内囊前肢、尾核下束等结构有清晰的显示。但是由于MR是磁源性成像，磁场容易受到地磁等多种因素的干扰，同时，磁力线通过定位框架、头皮和颅骨不同的界面时，磁力线发生偏转，从而使图像发生漂移，特别是外周的脑组织。

另外，尽管目前定位框架采用的合金对磁场影响很小，但其作用仍不可低估。而我们应用图像融合技术，病人不装头架行常规MR扫描，带头架后行CT扫描，然后在计划系统内应用互感技术进行图像融合，充分利用了CT图像的高空间分辨率和MR图像的高组织分辨率，大大减少了MR图像的漂移，从而使定位的准确性大大提高。在手术计划系统中，我们将患者的MR资料进行标准化或格子化处理，再和标准的脑立体定向图谱进行融合，从而使丘脑各亚核的直视定位成为可能。

计算机辅助立体定向手术流程

(本号的医学科普文章由同济大学附属东方医院功能神经科医编小组发布，禁止抄袭)

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医院科室：同济大学附属东方医院(南院)功能神经科

医院性质：公立三级甲等医院 全国医保定点单位