Прогрес застосування екзоскопів у нейрохірургічних процедурах

 

Застосуванняхірургічні мікроскопита нейроендоскопи значно підвищили ефективність нейрохірургічних процедур. Проте, через деякі притаманні характеристики самого обладнання, воно все ще має певні обмеження в клінічному застосуванні. З огляду на недолікиопераційні мікроскопиі нейроендоскопи, у поєднанні з прогресом цифрової візуалізації, підключенням до мереж Wi-Fi, технологією екранів та оптичними технологіями, система екзоскопів виникла як місток між хірургічними мікроскопами та нейроендоскопами. Екзоскоп має чудову якість зображення та хірургічне поле зору, кращу ергономічну позу, ефективність навчання, а також ефективнішу участь хірургічної команди, а ефективність його застосування подібна до ефективності хірургічних мікроскопів. Наразі в літературі переважно повідомляється про відмінності між екзоскопами та хірургічними мікроскопами в таких аспектах технічного обладнання, як глибина різкості, поле зору, фокусна відстань та принцип роботи, при цьому бракує узагальнення та аналізу конкретного застосування та хірургічних результатів екзоскопів у нейрохірургії. Отже, ми підсумовуємо застосування екзоскопів у нейрохірургії за останні роки, аналізуємо їхні переваги та обмеження в клінічній практиці, а також пропонуємо рекомендації щодо клінічного використання.

Історія та розвиток екзоскопів

Хірургічні мікроскопи мають чудове глибоке освітлення, високороздільне хірургічне поле зору та стереоскопічні ефекти візуалізації, що може допомогти хірургам чіткіше спостерігати глибокі структури нервової та судинної тканини хірургічного поля та підвищити точність мікроскопічних операцій. Однак глибина різкостіхірургічний мікроскопє неглибоким, а поле зору вузьким, особливо при великому збільшенні. Хірургу потрібно неодноразово фокусуватися та регулювати кут цільової області, що суттєво впливає на хірургічний ритм; з іншого боку, хірургу потрібно спостерігати та працювати через окуляр мікроскопа, що вимагає від хірурга тривалого зберігання фіксованої пози, що може легко призвести до втоми. За останні кілька десятиліть малоінвазивна хірургія швидко розвивалася, і нейроендоскопічні системи широко використовуються в нейрохірургії завдяки високоякісним зображенням, кращим клінічним результатам та вищій задоволеності пацієнтів. Однак, через вузький канал ендоскопічного підходу та наявність важливих нейроваскулярних структур поблизу каналу, а також через такі характеристики черепної хірургії, як неможливість розширення або зменшення порожнини черепа, нейроендоскопія в основному використовується для хірургії основи черепа та шлуночкової хірургії через назальний та ротовий доступи.

З огляду на недоліки хірургічних мікроскопів та нейроендоскопів, а також на досягнення в галузі цифрової візуалізації, підключення до мереж Wi-Fi, технології екранів та оптичних технологій, система зовнішніх дзеркал стала містком між хірургічними мікроскопами та нейроендоскопами. Подібно до нейроендоскопії, система зовнішніх дзеркал зазвичай складається з дзеркала для далекозорості, джерела світла, камери високої чіткості, екрана дисплея та кронштейна. Основною структурою, яка відрізняє зовнішні дзеркала від нейроендоскопії, є дзеркало для далекозорості діаметром близько 10 мм та довжиною близько 140 мм. Його лінза розташована під кутом 0° або 90° до поздовжньої осі корпусу дзеркала, з діапазоном фокусної відстані 250-750 мм та глибиною різкості 35-100 мм. Велика фокусна відстань та велика глибина різкості є ключовими перевагами систем зовнішніх дзеркал над нейроендоскопією.

Розвиток програмного та апаратного забезпечення сприяв розвитку зовнішніх дзеркал, особливо появі 3D-дзеркал, а також новітніх 3D-дзеркал надвисокої чіткості 4K. Система зовнішніх дзеркал постійно оновлюється щороку. Що стосується програмного забезпечення, система зовнішніх дзеркал може візуалізувати хірургічну область, інтегруючи передопераційну магнітно-резонансну дифузійно-тензорну томографію, інтраопераційну навігацію та іншу інформацію, тим самим допомагаючи лікарям проводити точні та безпечні операції. Що стосується апаратного забезпечення, зовнішнє дзеркало може інтегрувати 5-амінолевулінову кислоту та індоціанінові фільтри для ангіографії, пневматичний маніпулятор, регульовану робочу рукоятку, багатоекранний вихід, довшу дистанцію фокусування та більше збільшення, тим самим досягаючи кращих ефектів зображення та зручності експлуатації.

Порівняння екзоскопа та хірургічного мікроскопа

Система зовнішніх дзеркал поєднує зовнішні характеристики нейроендоскопії з якістю зображення хірургічних мікроскопів, доповнюючи сильні та слабкі сторони один одного та заповнюючи прогалини між хірургічними мікроскопами та нейроендоскопією. Зовнішні дзеркала мають характеристики великої глибини різкості та широкого поля зору (діаметр хірургічного поля 50-150 мм, глибина різкості 35-100 мм), що забезпечує надзвичайно зручні умови для глибоких хірургічних операцій з великим збільшенням; З іншого боку, фокусна відстань зовнішнього дзеркала може досягати 250-750 мм, що забезпечує більшу робочу відстань та полегшує хірургічні операції [7]. Щодо візуалізації зовнішніх дзеркал, Річчарді та ін., порівнюючи зовнішні дзеркала та хірургічні мікроскопи, виявили, що зовнішні дзеркала мають порівнянну якість зображення, оптичну силу та ефекти збільшення з мікроскопами. Зовнішнє дзеркало також може швидко перемикатися з мікроскопічної перспективи на макроскопічну, але коли хірургічний канал «вузький зверху та широкий знизу» або перекривається іншими тканинними структурами, поле зору під мікроскопом зазвичай обмежене. Перевага системи зовнішніх дзеркал полягає в тому, що вона дозволяє проводити операції в більш ергономічній позі, зменшуючи час, витрачений на огляд операційного поля через окуляр мікроскопа, тим самим зменшуючи хірургічну втому лікаря. Система зовнішніх дзеркал забезпечує однакову якість 3D-хірургічних зображень для всіх учасників хірургічного процесу під час. Мікроскоп дозволяє працювати через окуляр до двох осіб, тоді як зовнішнє дзеркало може відображати одне й те саме зображення в режимі реального часу, що дозволяє кільком хірургам одночасно виконувати хірургічні операції та підвищує ефективність хірургічного втручання, обмінюючись інформацією з усім персоналом. Водночас система зовнішніх дзеркал не заважає взаємного спілкування хірургічної бригади, дозволяючи всьому хірургічному персоналу брати участь в хірургічному процесі.

екзоскоп у нейрохірургії

Гонен та ін. повідомили про 56 випадків ендоскопічної хірургії гліом, з яких лише в 1 випадку виникли ускладнення (кровотеча в хірургічній ділянці) протягом періопераційного періоду, з частотою виникнення лише 1,8%. Ротермунд та ін. повідомили про 239 випадків трансназальної трансфеноїдальної хірургії аденом гіпофіза, і ендоскопічна хірургія не призвела до серйозних ускладнень; водночас, не було суттєвої різниці в часі операції, ускладненнях або діапазоні резекції між ендоскопічною хірургією та мікроскопічною хірургією. Чен та ін. повідомили, що 81 випадок пухлин було видалено хірургічним шляхом через ретросигмоподібний синус. Щодо часу операції, ступеня резекції пухлини, післяопераційної неврологічної функції, слуху тощо, ендоскопічна хірургія була подібною до мікроскопічної хірургії. Порівнюючи переваги та недоліки двох хірургічних методик, зовнішнє дзеркало подібне або перевершує мікроскоп з точки зору якості відеозображення, хірургічного поля зору, операції, ергономіки та участі хірургічної бригади, тоді як сприйняття глибини оцінюється як подібне або гірше, ніж у мікроскопа.

екзоскоп у викладанні нейрохірургії

Одна з головних переваг зовнішніх дзеркал полягає в тому, що вони дозволяють всьому хірургічному персоналу отримувати однаково якісні 3D-зображення хірургічних операцій, що дозволяє йому більше брати участь у хірургічному процесі, обмінюватися та передавати хірургічну інформацію, полегшувати навчання та керівництво хірургічними операціями, збільшувати участь викладачів та підвищувати ефективність навчання. Дослідження показали, що порівняно з хірургічними мікроскопами крива навчання роботі з зовнішніми дзеркалами є відносно коротшою. Під час лабораторного навчання з накладання швів, коли студенти та лікарі-резиденти проходять навчання як роботі з ендоскопом, так і з мікроскопом, більшості студентів легше працювати з ендоскопом. Під час викладання хірургії краніоцервікальних мальформацій усі студенти спостерігали тривимірні анатомічні структури через 3D-окуляри, що покращило їхнє розуміння анатомії краніоцервікальних мальформацій, підвищило їхнє захоплення хірургічними операціями та скоротило період навчання.

Перспектива

Хоча система зовнішніх дзеркал досягла значного прогресу в застосуванні порівняно з мікроскопами та нейроендоскопами, вона також має свої обмеження. Найбільшим недоліком ранніх 2D зовнішніх дзеркал була відсутність стереоскопічного зору при збільшенні глибоких структур, що впливало на хірургічні операції та судження хірурга. Нове 3D зовнішнє дзеркало покращило проблему відсутності стереоскопічного зору, але в рідкісних випадках тривале носіння поляризованих окулярів може викликати у хірурга дискомфорт, такий як головний біль та нудота, що є предметом технічного вдосконалення на наступному етапі. Крім того, в ендоскопічній хірургії черепа іноді необхідно переходити на мікроскоп під час операції, оскільки деякі пухлини потребують візуальної резекції під флуоресцентним контролем або глибина освітлення операційного поля недостатня. Крім того, в ендоскопічній хірургії черепа іноді необхідно переходити на мікроскоп під час операції, оскільки деякі пухлини потребують візуальної резекції під флуоресцентним контролем або глибина освітлення операційного поля недостатня. Через високу вартість обладнання зі спеціальними фільтрами флуоресцентні ендоскопи ще не отримали широкого застосування для резекції пухлин. Під час операції асистент стоїть у протилежному положенні до головного хірурга та іноді бачить обертове зображення. Використовуючи два або більше 3D-дисплеїв, інформація про хірургічне зображення обробляється програмним забезпеченням та відображається на екрані асистента у перевернутому на 180° вигляді, що може ефективно вирішити проблему обертання зображення та дозволити асистенту зручніше брати участь в хірургічному процесі.

Підсумовуючи, зростаюче використання ендоскопічних систем у нейрохірургії являє собою початок нової ери інтраопераційної візуалізації в нейрохірургії. Порівняно з хірургічними мікроскопами, зовнішні дзеркала мають кращу якість зображення та хірургічне поле зору, кращу ергономічну позу під час операції, кращу ефективність навчання та більш ефективну участь хірургічної команди з подібними хірургічними результатами. Тому для більшості поширених черепних та спинальних операцій ендоскоп є безпечним та ефективним новим варіантом. З розвитком технологій, більше інструментів інтраопераційної візуалізації можуть допомогти в хірургічних операціях для досягнення меншої кількості хірургічних ускладнень та кращого прогнозу.