Прогресс применения экзоскопов в нейрохирургических операциях

 

Применениехирургические микроскопыи нейроэндоскопы значительно повысили эффективность нейрохирургических процедур. Тем не менее, из-за некоторых присущих самому оборудованию характеристик, они все еще имеют определенные ограничения в клиническом применении. В свете недостатковоперационные микроскопыи нейроэндоскопы, в сочетании с прогрессом в области цифровой визуализации, подключения к сетям Wi-Fi, экранных технологий и оптических технологий, система экзоскопов появилась как мост между хирургическими микроскопами и нейроэндоскопами. Экзоскоп обладает превосходным качеством изображения и хирургическим полем зрения, лучшей эргономикой положения, эффективностью обучения, а также более эффективным взаимодействием хирургической бригады, а эффективность его применения аналогична эффективности строчных микроскопов. В настоящее время в литературе в основном сообщается о различиях между экзоскопами и хирургическими микроскопами в технических аспектах оборудования, таких как глубина резкости, поле зрения, фокусное расстояние и эксплуатация, при этом отсутствует обзор и анализ конкретного применения и хирургических результатов экзоскопов в нейрохирургии. Поэтому мы суммируем применение экзоскопов в нейрохирургии в последние годы, анализируем их преимущества и ограничения в клинической практике и предлагаем ссылки для клинического использования.

История и развитие экзоскопов

Хирургические микроскопы обладают превосходной глубиной освещения, высоким разрешением поля зрения и стереоскопическим эффектом визуализации, что позволяет хирургам более чётко видеть глубокую структуру нервной и сосудистой ткани операционного поля и повышать точность микроскопических операций. Однако глубина резкостихирургический микроскопнеглубокая, а поле зрения узкое, особенно при большом увеличении. Хирургу необходимо многократно фокусироваться и регулировать угол целевой области, что оказывает значительное влияние на хирургический ритм; С другой стороны, хирургу необходимо наблюдать и оперировать через окуляр микроскопа, требуя от хирурга сохранять фиксированную позу в течение длительного времени, что может легко привести к усталости. В последние несколько десятилетий минимально инвазивная хирургия быстро развивалась, и нейроэндоскопические системы широко использовались в нейрохирургии из-за их высококачественных изображений, лучших клинических результатов и более высокой удовлетворенности пациентов. Однако из-за узкого канала эндоскопического доступа и наличия важных нейроваскулярных структур вблизи канала, в сочетании с такими характеристиками краниальной хирургии, как невозможность расширения или уменьшения полости черепа, нейроэндоскопия в основном используется для хирургии основания черепа и желудочковой хирургии через назальный и оральный доступы.

Учитывая недостатки хирургических микроскопов и нейроэндоскопов, в сочетании с достижениями в области цифровой визуализации, подключения к сетям Wi-Fi, технологии экранов и оптических технологий, система внешних зеркал стала мостом между хирургическими микроскопами и нейроэндоскопами. Подобно нейроэндоскопии, система внешних зеркал обычно состоит из зеркала для дальнозоркости, источника света, камеры высокой четкости, экрана дисплея и кронштейна. Основной конструкцией, которая отличает внешние зеркала от нейроэндоскопии, является зеркало для дальнозоркости диаметром около 10 мм и длиной около 140 мм. Его линза расположена под углом 0° или 90° к длинной оси корпуса зеркала, с диапазоном фокусных расстояний 250-750 мм и глубиной резкости 35-100 мм. Большое фокусное расстояние и большая глубина резкости являются ключевыми преимуществами систем внешних зеркал по сравнению с нейроэндоскопией.

Развитие программных и аппаратных технологий способствовало развитию наружных зеркал, особенно появлению 3D-наружных зеркал, а также новейших 3D-наружных зеркал сверхвысокой четкости 4K. Система наружных зеркал постоянно совершенствуется каждый год. С точки зрения программного обеспечения, система наружных зеркал может визуализировать операционную область, интегрируя предоперационную магнитно-резонансную диффузионно-тензорную визуализацию, интраоперационную навигацию и другую информацию, тем самым помогая врачам проводить точные и безопасные операции. С точки зрения аппаратного обеспечения, наружное зеркало может включать в себя фильтры 5-аминолевулиновой кислоты и индоцианина для ангиографии, пневматический рычаг, регулируемую рабочую рукоятку, многоэкранный вывод, большее фокусное расстояние и большее увеличение, что обеспечивает лучшие результаты изображения и удобство работы.

Сравнение экзоскопа и хирургического микроскопа

Система внешних зеркал сочетает в себе внешние особенности нейроэндоскопии с качеством изображения хирургических микроскопов, дополняя сильные и слабые стороны друг друга и заполняя пробелы между хирургическими микроскопами и нейроэндоскопией. Внешние зеркала обладают характеристиками большой глубины резкости и широкого поля зрения (диаметр операционного поля 50–150 мм, глубина резкости 35–100 мм), что обеспечивает чрезвычайно удобные условия для глубоких хирургических операций под большим увеличением; С другой стороны, фокусное расстояние внешнего зеркала может достигать 250–750 мм, обеспечивая большее рабочее расстояние и облегчая хирургические операции [7]. Что касается визуализации внешних зеркал, Риккарди и соавторы обнаружили путем сравнения внешних зеркал и хирургических микроскопов, что внешние зеркала имеют сопоставимое качество изображения, оптическую силу и эффекты увеличения с микроскопами. Внешнее зеркало также позволяет быстро переключаться с микроскопической перспективы на макроскопическую, но когда хирургический канал «узкий сверху и широкий снизу» или перекрыт другими тканевыми структурами, поле зрения под микроскопом обычно ограничено. Преимущество системы внешних зеркал заключается в том, что она позволяет проводить операцию в более эргономичной позе, сокращая время, затрачиваемое на осмотр операционного поля через окуляр микроскопа, тем самым снижая утомляемость врача. Система внешних зеркал обеспечивает одинаковое качество трёхмерных хирургических изображений для всех участников операции во время операции. Микроскоп позволяет работать через окуляр до двух человек, при этом внешнее зеркало может передавать одно и то же изображение в режиме реального времени, что позволяет нескольким хирургам проводить операции одновременно и повышает эффективность хирургического вмешательства за счёт обмена информацией со всем персоналом. При этом система внешних зеркал не мешает общению хирургической бригады, позволяя всему хирургическому персоналу участвовать в хирургическом процессе.

экзоскоп в нейрохирургии

Gonen et al. сообщили о 56 случаях эндоскопической хирургии глиомы, из которых только в 1 случае возникли осложнения (кровотечение в области операции) в периоперационный период, с частотой всего 1,8%. Rotermund et al. сообщили о 239 случаях трансназальной транссфеноидальной хирургии аденом гипофиза, и эндоскопическая хирургия не привела к серьезным осложнениям; Между тем, не было значительной разницы во времени операции, осложнениях или диапазоне резекции между эндоскопической хирургией и микроскопической хирургией. Chen et al. сообщили о 81 случае хирургического удаления опухолей через ретросигмовидный синус. С точки зрения времени операции, степени резекции опухоли, послеоперационной неврологической функции, слуха и т. д. эндоскопическая хирургия была аналогична микроскопической хирургии. Сравнивая преимущества и недостатки двух хирургических методов, можно сказать, что внешнее зеркало аналогично микроскопу или превосходит его с точки зрения качества видеоизображения, операционного поля зрения, эксплуатации, эргономики и участия хирургической бригады, в то время как восприятие глубины оценивается как аналогичное микроскопу или уступающее ему.

экзоскоп в преподавании нейрохирургии

Одним из главных преимуществ внешних зеркал является то, что они позволяют всему хирургическому персоналу обмениваться одинаковыми качественными 3D-хирургическими изображениями, что позволяет всему хирургическому персоналу больше участвовать в хирургическом процессе, обмениваться и передавать хирургическую информацию, облегчать обучение и руководство хирургическими операциями, повышать участие в обучении и повышать эффективность обучения. Исследования показали, что по сравнению с хирургическими микроскопами, кривая обучения работе с внешними зеркалами относительно короче. В лабораторной практике наложения швов, когда студенты и врачи-ординаторы обучаются как работе с эндоскопом, так и с микроскопом, большинству студентов легче работать с эндоскопом. В процессе обучения хирургии краниоцервикальных мальформаций все студенты наблюдали трехмерные анатомические структуры через 3D-очки, что улучшало их понимание анатомии краниоцервикальных мальформаций, повышало их энтузиазм к хирургическим операциям и сокращало период обучения.

Перспективы

Хотя система наружных зеркал достигла значительного прогресса в применении по сравнению с микроскопами и нейроэндоскопами, она также имеет свои ограничения. Главным недостатком ранних двумерных наружных зеркал было отсутствие стереоскопического зрения при увеличении глубоких структур, что влияло на хирургические операции и решения хирурга. Новое трёхмерное наружное зеркало решило проблему отсутствия стереоскопического зрения, однако в редких случаях длительное ношение поляризованных очков может вызывать у хирурга дискомфорт, такой как головная боль и тошнота. Это является целью технического усовершенствования на следующем этапе. Кроме того, в эндоскопической краниальной хирургии иногда возникает необходимость переключения на микроскоп во время операции, поскольку некоторые опухоли требуют визуальной резекции под флуоресцентным контролем или глубины освещения операционного поля недостаточно. Кроме того, в эндоскопической краниальной хирургии иногда возникает необходимость переключения на микроскоп во время операции, поскольку некоторые опухоли требуют визуальной резекции под флуоресцентным контролем или глубины освещения операционного поля недостаточно. Из-за высокой стоимости оборудования со специальными фильтрами флуоресцентные эндоскопы пока не получили широкого распространения для резекции опухолей. Во время операции ассистент находится напротив главного хирурга и иногда видит вращающееся изображение на дисплее. При использовании двух или более 3D-дисплеев информация о хирургическом изображении обрабатывается программным обеспечением и отображается на экране ассистента в перевёрнутом на 180° виде. Это позволяет эффективно решить проблему поворота изображения и повысить удобство участия ассистента в хирургическом процессе.

Подводя итог, можно сказать, что растущее использование эндоскопических систем в нейрохирургии знаменует собой начало новой эры интраоперационной визуализации в этой области. По сравнению с хирургическими микроскопами, внешние зеркала обеспечивают лучшее качество изображения и расширенное поле зрения, более эргономичную позу во время операции, более эффективное обучение и более эффективное участие хирургической бригады при схожих результатах хирургического вмешательства. Таким образом, для большинства распространённых операций на черепе и позвоночнике эндоскоп является безопасным и эффективным новым вариантом. С развитием технологий всё больше инструментов интраоперационной визуализации могут помочь в проведении хирургических операций, снижая риск хирургических осложнений и улучшая прогноз.