Pokrok v aplikácii exoskopov v neurochirurgických zákrokoch

 

Aplikáciachirurgické mikroskopya neuroendoskopy výrazne zvýšili účinnosť neurochirurgických postupov. Napriek tomu majú kvôli niektorým inherentným vlastnostiam samotného zariadenia stále určité obmedzenia v klinických aplikáciách. Vzhľadom na nedostatkyoperačné mikroskopya neuroendoskopy, spolu s pokrokom v digitálnom zobrazovaní, pripojení k Wi-Fi sieťam, technológii obrazoviek a optickej technológii, vznikol exoskopický systém ako most medzi chirurgickými mikroskopmi a neuroendoskopmi. Exoskop sa vyznačuje vynikajúcou kvalitou obrazu a chirurgickým zorným poľom, lepším ergonomickým držaním tela, efektívnejším vyučovaním, ako aj efektívnejším zapojením chirurgického tímu a jeho aplikačná účinnosť je podobná ako pri chirurgických mikroskopoch. V súčasnosti literatúra uvádza najmä rozdiely medzi exoskopmi a chirurgickými mikroskopmi v aspektoch technického vybavenia, ako je hĺbka ostrosti, zorné pole, ohnisková vzdialenosť a prevádzka, pričom chýba súhrn a analýza špecifického použitia a chirurgických výsledkov exoskopov v neurochirurgii. Preto zhŕňame použitie exoskopov v neurochirurgii v posledných rokoch, analyzujeme ich výhody a obmedzenia v klinickej praxi a ponúkame referencie pre klinické využitie.

História a vývoj exoskopov

Chirurgické mikroskopy majú vynikajúce hlboké osvetlenie, vysoké rozlíšenie chirurgického zorného poľa a stereoskopické zobrazovacie efekty, ktoré môžu chirurgom pomôcť jasnejšie pozorovať hlbokú nervovú a cievnu tkanivovú štruktúru chirurgického poľa a zlepšiť presnosť mikroskopických operácií. Hĺbka ostrosti všakchirurgický mikroskopje plytký a zorné pole je úzke, najmä pri vysokom zväčšení. Chirurg musí opakovane zaostrovať a upravovať uhol cieľovej oblasti, čo má významný vplyv na chirurgický rytmus; na druhej strane chirurg musí pozorovať a operovať cez okulár mikroskopu, čo vyžaduje, aby chirurg dlhodobo udržiaval fixnú polohu, čo môže ľahko viesť k únave. V posledných desaťročiach sa minimálne invazívna chirurgia rýchlo rozvinula a neuroendoskopické systémy sa v neurochirurgii široko používajú vďaka vysokokvalitným obrazom, lepším klinickým výsledkom a vyššej spokojnosti pacientov. Avšak kvôli úzkemu kanálu endoskopického prístupu a prítomnosti dôležitých neurovaskulárnych štruktúr v blízkosti kanála, spolu s charakteristikami lebečnej chirurgie, ako je neschopnosť rozšíriť alebo zmenšiť lebečnú dutinu, sa neuroendoskopia používa hlavne na chirurgiu lebečnej bázy a komorovú chirurgiu prostredníctvom nazálneho a orálneho prístupu.

Vzhľadom na nedostatky chirurgických mikroskopov a neuroendoskopov v spojení s pokrokom v digitálnom zobrazovaní, pripojení k WiFi sieťam, technológii obrazoviek a optickej technológii sa systém vonkajších zrkadiel stal mostom medzi chirurgickými mikroskopmi a neuroendoskopmi. Podobne ako pri neuroendoskopii, systém vonkajších zrkadiel zvyčajne pozostáva zo zrkadla pre ďalekozrakosť, zdroja svetla, kamery s vysokým rozlíšením, obrazovky a držiaka. Hlavnou štruktúrou, ktorá odlišuje vonkajšie zrkadlá od neuroendoskopie, je zrkadlo pre ďalekozrakosť s priemerom približne 10 mm a dĺžkou približne 140 mm. Jeho šošovka zviera uhol 0° alebo 90° s pozdĺžnou osou tela zrkadla, s rozsahom ohniskovej vzdialenosti 250 – 750 mm a hĺbkou ostrosti 35 – 100 mm. Dlhá ohnisková vzdialenosť a veľká hĺbka ostrosti sú kľúčovými výhodami systémov vonkajších zrkadiel oproti neuroendoskopii.

Pokrok v softvérovej a hardvérovej technológii podporil vývoj vonkajších zrkadiel, najmä vznik 3D vonkajších zrkadiel, ako aj najnovších 3D 4K ultra vysokorozlišovacích vonkajších zrkadiel. Systém vonkajších zrkadiel sa neustále aktualizuje každý rok. Pokiaľ ide o softvér, systém vonkajších zrkadiel dokáže vizualizovať operovanú oblasť integráciou predoperačného zobrazovania magnetickou rezonanciou s difúziou, intraoperačnej navigácie a ďalších informácií, čím pomáha lekárom vykonávať presné a bezpečné operácie. Pokiaľ ide o hardvér, vonkajšie zrkadlo môže integrovať filtre kyseliny 5-aminolevulínovej a indokyanínu pre angiografiu, pneumatické rameno, nastaviteľnú ovládaciu rukoväť, výstup na viac obrazoviek, dlhšiu zaostrovaciu vzdialenosť a väčšie zväčšenie, čím sa dosahujú lepšie obrazové efekty a lepšie prevádzkové skúsenosti.

Porovnanie exoskopu a chirurgických mikroskopov

Systém externých zrkadiel kombinuje externé vlastnosti neuroendoskopie s kvalitou obrazu chirurgických mikroskopov, pričom sa navzájom dopĺňajú silné a slabé stránky a vypĺňajú medzery medzi chirurgickými mikroskopmi a neuroendoskopiou. Externé zrkadlá sa vyznačujú veľkou hĺbkou ostrosti a širokým zorným poľom (priemer chirurgického poľa 50 – 150 mm, hĺbka ostrosti 35 – 100 mm), čo poskytuje mimoriadne pohodlné podmienky pre hlboké chirurgické operácie pri vysokom zväčšení. Na druhej strane, ohnisková vzdialenosť externého zrkadla môže dosiahnuť 250 – 750 mm, čo poskytuje dlhšiu pracovnú vzdialenosť a uľahčuje chirurgické operácie [7]. Pokiaľ ide o vizualizáciu externých zrkadiel, Ricciardi a kol. zistili porovnaním externých zrkadiel a chirurgických mikroskopov, že externé zrkadlá majú porovnateľnú kvalitu obrazu, optickú silu a zväčšovacie účinky ako mikroskopy. Externé zrkadlo sa tiež dokáže rýchlo prepnúť z mikroskopickej perspektívy na makroskopickú perspektívu, ale keď je chirurgický kanál „úzky hore a široký dole“ alebo je blokovaný inými tkanivovými štruktúrami, zorné pole pod mikroskopom je zvyčajne obmedzené. Výhodou systému externých zrkadiel je, že umožňuje vykonávať operácie v ergonomickejšej polohe, čím sa skracuje čas strávený sledovaním operačného poľa cez okulár mikroskopu, a tým sa znižuje únava lekára počas operácie. Systém externých zrkadiel poskytuje rovnakú kvalitu 3D chirurgických obrazov všetkým účastníkom operácie počas chirurgického procesu. Mikroskop umožňuje operáciu cez okulár až dvom osobám, zatiaľ čo externé zrkadlo môže zdieľať rovnaký obraz v reálnom čase, čo umožňuje viacerým chirurgom vykonávať chirurgické operácie súčasne a zlepšuje chirurgickú efektivitu zdieľaním informácií so všetkým personálom. Zároveň systém externých zrkadiel neruší vzájomnú komunikáciu chirurgického tímu, čo umožňuje všetkému chirurgickému personálu zúčastniť sa chirurgického procesu.

exoskop v neurochirurgii

Gonen a kol. uviedli 56 prípadov endoskopickej chirurgie gliómu, z ktorých iba 1 prípad mal komplikácie (krvácanie v chirurgickej oblasti) počas perioperačného obdobia s incidenciou iba 1,8 %. Rotermund a kol. uviedli 239 prípadov transnazálnej transsfenoidálnej chirurgie adenómov hypofýzy a endoskopická chirurgia neviedla k závažným komplikáciám. Zároveň nebol zistený žiadny významný rozdiel v operačnom čase, komplikáciách alebo rozsahu resekcie medzi endoskopickou chirurgiou a mikroskopickou chirurgiou. Chen a kol. uviedli, že 81 prípadov nádorov bolo chirurgicky odstránených prístupom cez retrosigmoidálny sínus. Z hľadiska operačného času, stupňa resekcie nádoru, pooperačnej neurologickej funkcie, sluchu atď. bola endoskopická chirurgia podobná mikroskopickej chirurgii. Pri porovnaní výhod a nevýhod dvoch chirurgických techník je vonkajšie zrkadlo podobné alebo lepšie ako mikroskop, pokiaľ ide o kvalitu obrazu videa, chirurgické zorné pole, operáciu, ergonómiu a účasť chirurgického tímu, zatiaľ čo vnímanie hĺbky je hodnotené ako podobné alebo horšie ako mikroskop.

exoskop vo výučbe neurochirurgie

Jednou z hlavných výhod vonkajších zrkadiel je, že umožňujú všetkým chirurgickým pracovníkom zdieľať 3D chirurgické obrazy rovnakej kvality, čo im umožňuje viac sa zapojiť do chirurgického procesu, komunikovať a prenášať chirurgické informácie, uľahčiť výučbu a vedenie chirurgických operácií, zvýšiť účasť na výučbe a zlepšiť efektívnosť výučby. Výskum zistil, že v porovnaní s chirurgickými mikroskopmi je krivka učenia sa pri používaní vonkajších zrkadiel relatívne kratšia. V laboratórnom výcviku šitia, keď študenti a lekári v rezidencii absolvujú výcvik v práci s endoskopom aj mikroskopom, väčšina študentov považuje prácu s endoskopom za jednoduchšiu. Pri výučbe chirurgie kraniocervikálnych malformácií všetci študenti pozorovali trojrozmerné anatomické štruktúry prostredníctvom 3D okuliarov, čím sa prehĺbilo ich pochopenie anatómie kraniocervikálnych malformácií, zvýšilo sa ich nadšenie pre chirurgické operácie a skrátila sa doba výcviku.

Výhľad

Hoci systém vonkajších zrkadiel dosiahol v porovnaní s mikroskopmi a neuroendoskopmi významný pokrok v aplikácii, má aj svoje obmedzenia. Najväčšou nevýhodou skorých 2D vonkajších zrkadiel bol nedostatok stereoskopického videnia pri zväčšovaní hlbokých štruktúr, čo ovplyvňovalo chirurgické operácie a úsudok chirurga. Nové 3D vonkajšie zrkadlo zlepšilo problém nedostatku stereoskopického videnia, ale v zriedkavých prípadoch môže dlhodobé nosenie polarizačných okuliarov spôsobiť chirurgovi nepohodlie, ako sú bolesti hlavy a nevoľnosť, čo je cieľom technického vylepšenia v ďalšom kroku. Okrem toho je pri endoskopickej lebečnej chirurgii niekedy potrebné počas operácie prejsť na mikroskop, pretože niektoré nádory vyžadujú fluorescenčne riadenú vizuálnu resekciu alebo hĺbka osvetlenia operačného poľa je nedostatočná. Vzhľadom na vysoké náklady na vybavenie so špeciálnymi filtrami sa fluorescenčné endoskopy zatiaľ na resekciu nádorov široko nepoužívajú. Počas operácie stojí asistent v opačnej polohe ako hlavný chirurg a niekedy vidí rotujúci obraz. Pomocou dvoch alebo viacerých 3D displejov sú informácie o chirurgickom obraze spracované softvérom a zobrazené na obrazovke asistenta v otočenej o 180° forme, čo môže efektívne vyriešiť problém rotácie obrazu a umožniť asistentovi pohodlnejšie sa zúčastňovať chirurgického procesu.

Stručne povedané, rastúce používanie endoskopických systémov v neurochirurgii predstavuje začiatok novej éry intraoperačnej vizualizácie v neurochirurgii. V porovnaní s chirurgickými mikroskopmi majú vonkajšie zrkadlá lepšiu kvalitu obrazu a chirurgické zorné pole, lepšie ergonomické držanie tela počas operácie, lepšiu efektivitu výučby a efektívnejšiu účasť chirurgického tímu s podobnými chirurgickými výsledkami. Preto je endoskop bezpečnou a účinnou novou možnosťou pre väčšinu bežných operácií lebky a chrbtice. S pokrokom a rozvojom technológií môže viac intraoperačných vizualizačných nástrojov pomôcť pri chirurgických operáciách dosiahnuť nižší počet chirurgických komplikácií a lepšiu prognózu.