Развитие применения экзоскопов в нейрохирургических процедурах.

 

Применениехирургические микроскопыИспользование нейроэндоскопов значительно повысило эффективность нейрохирургических процедур. Тем не менее, из-за некоторых присущих этому оборудованию особенностей, оно все еще имеет определенные ограничения в клиническом применении. В свете недостатковоперационные микроскопыБлагодаря развитию цифровой визуализации, Wi-Fi-сетей, экранных технологий и оптических технологий, а также нейроэндоскопов, появилась экзоскопическая система, ставшая мостом между хирургическими микроскопами и нейроэндоскопами. Экзоскоп обладает превосходным качеством изображения и хирургическим полем зрения, лучшей эргономичной посадкой, эффективностью обучения, а также более эффективным взаимодействием хирургической бригады, и его эффективность применения сопоставима с эффективностью стриктурных микроскопов. В настоящее время в литературе в основном сообщается о различиях между экзоскопами и хирургическими микроскопами в технических аспектах, таких как глубина резкости, поле зрения, фокусное расстояние и режим работы, но отсутствует обзор и анализ конкретного применения и хирургических результатов использования экзоскопов в нейрохирургии. Поэтому мы обобщаем применение экзоскопов в нейрохирургии за последние годы, анализируем их преимущества и ограничения в клинической практике и предлагаем рекомендации по клиническому использованию.

История и развитие экзоскопов

Хирургические микроскопы обладают превосходной глубокой подсветкой, высоким разрешением операционного поля и стереоскопическими эффектами, что позволяет хирургам более четко наблюдать за глубокой структурой нервной и сосудистой ткани в операционном поле и повышать точность микроскопических операций. Однако глубина резкости микроскопа ограничена.хирургический микроскопНеглубокий канал и узкое поле зрения, особенно при большом увеличении. Хирургу приходится многократно фокусироваться и корректировать угол целевой области, что существенно влияет на ритм операции; с другой стороны, хирургу необходимо наблюдать и оперировать через окуляр микроскопа, что требует от него длительного сохранения фиксированной позы, что легко может привести к усталости. В последние несколько десятилетий малоинвазивная хирургия быстро развивалась, и нейроэндоскопические системы получили широкое распространение в нейрохирургии благодаря высококачественным изображениям, лучшим клиническим результатам и большей удовлетворенности пациентов. Однако из-за узкого канала эндоскопического доступа и наличия важных нейрососудистых структур вблизи канала, а также особенностей черепно-мозговой хирургии, таких как невозможность расширения или сужения черепной полости, нейроэндоскопия в основном используется для хирургии основания черепа и желудочковой хирургии через носовой и ротовой доступы.

Учитывая недостатки хирургических микроскопов и нейроэндоскопов, а также достижения в области цифровой визуализации, подключения к сетям Wi-Fi, экранных технологий и оптических технологий, система внешних зеркал стала связующим звеном между хирургическими микроскопами и нейроэндоскопами. Подобно нейроэндоскопии, система внешних зеркал обычно состоит из дальнозоркого зеркала, источника света, камеры высокого разрешения, дисплея и кронштейна. Основная конструкция, отличающая внешние зеркала от нейроэндоскопии, — это дальнозоркое зеркало диаметром около 10 мм и длиной около 140 мм. Его линза расположена под углом 0° или 90° к продольной 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-зеркал, а также новейших 3D-зеркал сверхвысокой четкости 4K. Система наружных зеркал постоянно обновляется каждый год. С точки зрения программного обеспечения, система наружных зеркал позволяет визуализировать операционное поле, интегрируя предоперационную магнитно-резонансную томографию с диффузионно-тензорной визуализацией, интраоперационную навигацию и другую информацию, тем самым помогая врачам проводить точные и безопасные операции. С точки зрения аппаратного обеспечения, наружное зеркало может интегрировать фильтры 5-аминолевулиновой кислоты и индоцианина для ангиографии, пневматический манипулятор, регулируемую рукоятку управления, многоэкранный вывод, большее фокусное расстояние и большее увеличение, тем самым обеспечивая лучшие результаты изображения и удобство при проведении операции.

Сравнение экзоскопа и хирургического микроскопа

Система внешних зеркал сочетает в себе внешние характеристики нейроэндоскопии с качеством изображения хирургических микроскопов, дополняя друг друга и заполняя пробелы между хирургическими микроскопами и нейроэндоскопией. Внешние зеркала обладают такими характеристиками, как большая глубина резкости и широкое поле зрения (диаметр хирургического поля 50-150 мм, глубина резкости 35-100 мм), что обеспечивает чрезвычайно удобные условия для глубоких хирургических операций при большом увеличении; с другой стороны, фокусное расстояние внешнего зеркала может достигать 250-750 мм, обеспечивая большее рабочее расстояние и облегчая хирургические операции [7]. Что касается визуализации с помощью внешних зеркал, Риччиарди и др., сравнивая внешние зеркала с хирургическими микроскопами, обнаружили, что внешние зеркала обладают сопоставимым качеством изображения, оптической мощностью и эффектами увеличения с микроскопами. Внешнее зеркало также позволяет быстро переключаться с микроскопического на макроскопическое изображение, но когда операционный канал «узок сверху и широк снизу» или заслонен другими тканевыми структурами, поле зрения под микроскопом обычно ограничено. Преимущество системы внешнего зеркала заключается в том, что она позволяет проводить операцию в более эргономичной позе, сокращая время, затрачиваемое на наблюдение за операционным полем через окуляр микроскопа, тем самым снижая хирургическую усталость врача. Система внешнего зеркала обеспечивает одинаковое качество трехмерных хирургических изображений для всех участников операции на протяжении всего процесса. Микроскоп позволяет двум людям оперировать через окуляр, в то время как внешнее зеркало может передавать одно и то же изображение в режиме реального времени, позволяя нескольким хирургам одновременно проводить операции и повышая эффективность хирургического вмешательства за счет обмена информацией со всем персоналом. В то же время система внешнего зеркала не мешает взаимной коммуникации хирургической бригады, позволяя всему хирургическому персоналу участвовать в операционном процессе.

экзоскоп в нейрохирургии

Гонен и др. сообщили о 56 случаях эндоскопической хирургии глиомы, из которых только в 1 случае наблюдались осложнения (кровотечение в области операции) в периоперационном периоде, с частотой всего 1,8%. Ротермунд и др. сообщили о 239 случаях трансназальной транссфеноидальной хирургии аденом гипофиза, и эндоскопическая хирургия не привела к серьезным осложнениям; при этом не было существенной разницы во времени операции, осложнениях или объеме резекции между эндоскопической и микроскопической хирургией. Чен и др. сообщили, что 81 случай опухолей был хирургически удален через ретросигмоидный 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 методик, можно отметить, что внешнее зеркало по качеству видеоизображения, полю зрения хирургического вмешательства, удобству работы, эргономике и участию хирургической бригады превосходит или даже превосходит микроскоп, в то время как восприятие глубины оценивается как аналогичное или уступающее микроскопу.

Экзоскоп в обучении нейрохирургии

Одним из главных преимуществ внешних зеркал является то, что они позволяют всему хирургическому персоналу обмениваться качественными трехмерными хирургическими изображениями, что дает возможность всем хирургам активнее участвовать в хирургическом процессе, обмениваться информацией о ходе операции, облегчать обучение и руководство хирургическими операциями, повышать вовлеченность в процесс обучения и улучшать его эффективность. Исследования показали, что по сравнению с хирургическими микроскопами кривая обучения работе с внешними зеркалами относительно короче. В лабораторных занятиях по наложению швов, когда студенты и врачи-резиденты проходят обучение работе как с эндоскопом, так и с микроскопом, большинству студентов легче работать с эндоскопом. При обучении 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.

Outlook

Хотя система внешних зеркал значительно продвинулась в применении по сравнению с микроскопами и нейроэндоскопами, она также имеет свои ограничения. Самым большим недостатком ранних 2D внешних зеркал было отсутствие стереоскопического зрения при увеличении глубоких структур, что влияло на хирургические операции и оценку ситуации хирургом. Новое 3D внешнее зеркало улучшило проблему отсутствия стереоскопического зрения, но в редких случаях длительное ношение поляризованных очков может вызывать дискомфорт, такой как головная боль и тошнота, у хирурга, что является предметом технического совершенствования на следующем этапе. Кроме того, в эндоскопической краниальной хирургии иногда необходимо переключаться на микроскоп во время операции, поскольку некоторые опухоли требуют визуальной резекции под контролем флуоресценции, или глубина освещения операционного поля недостаточна. Из-за высокой стоимости оборудования со специальными фильтрами флуоресцентные эндоскопы пока не получили широкого распространения для резекции опухолей. Во время операции ассистент находится в противоположном от главного хирурга положении и иногда видит вращающееся изображение на экране. Используя два или более 3D-дисплея, информация об операционном изображении обрабатывается программным обеспечением и отображается на экране ассистента в перевернутом на 180° виде, что позволяет эффективно решить проблему вращения изображения и обеспечивает ассистенту более удобное участие в хирургическом процессе.

В заключение, растущее использование эндоскопических систем в нейрохирургии знаменует начало новой эры интраоперационной визуализации в нейрохирургии. По сравнению с хирургическими микроскопами, внешние зеркала обеспечивают лучшее качество изображения и поле зрения во время операции, более удобную эргономичную позу, более эффективное обучение и более эффективное участие хирургической бригады при аналогичных результатах операции. Поэтому для большинства распространенных операций на черепе и позвоночнике эндоскоп является безопасным и эффективным новым вариантом. С развитием технологий появляется все больше инструментов интраоперационной визуализации, которые могут помочь в хирургических операциях, снижая количество хирургических осложнений и улучшая прогноз.