Pokrok v aplikaci exoskopů v neurochirurgických postupech

 

Aplikacechirurgické mikroskopya neuroendoskopy výrazně zvýšily účinnost neurochirurgických postupů. Nicméně vzhledem k některým inherentním vlastnostem samotného zařízení mají stále určitá omezení v klinických aplikacích. Vzhledem k nedostatkůmoperační mikroskopya neuroendoskopy, spolu s pokrokem v digitálním zobrazování, připojení k Wi-Fi sítím, technologií obrazovek a optických technologií, vznikl systém exoskopů jako most mezi chirurgickými mikroskopy a neuroendoskopy. Exoskop se vyznačuje vynikající kvalitou obrazu a chirurgickým zorným polem, lepším ergonomickým držením těla, efektivnější výukovou úrovní a efektivnějším zapojením chirurgického týmu a jeho aplikační účinnost je podobná jako u chirurgických mikroskopů. V současné době literatura uvádí především rozdíly mezi exoskopy a chirurgickými mikroskopy v technických aspektech vybavení, jako je hloubka ostrosti, zorné pole, ohnisková vzdálenost a provoz, přičemž chybí shrnutí a analýza specifického použití a chirurgických výsledků exoskopů v neurochirurgii. Proto shrnujeme použití exoskopů v neurochirurgii v posledních letech, analyzujeme jejich výhody a omezení v klinické praxi a nabízíme reference pro klinické využití.

Historie a vývoj exoskopů

Chirurgické mikroskopy mají vynikající hloubkové osvětlení, vysoké rozlišení chirurgického zorného pole a stereoskopické zobrazovací efekty, které mohou chirurgům pomoci jasněji pozorovat hlubokou nervovou a cévní tkáňovou strukturu chirurgického pole a zlepšit přesnost mikroskopických operací. Hloubka ostrosti všakchirurgický mikroskopje mělký a zorné pole je úzké, zejména při vysokém zvětšení. Chirurg musí opakovaně zaostřovat a upravovat úhel cílové oblasti, což má významný vliv na chirurgický rytmus; na druhou stranu musí chirurg pozorovat a operovat přes okulár mikroskopu, což vyžaduje, aby chirurg dlouhodobě udržoval fixní držení těla, což může snadno vést k únavě. V posledních několika desetiletích se minimálně invazivní chirurgie rychle rozvinula a neuroendoskopické systémy se v neurochirurgii široce používají díky vysoce kvalitním obrazům, lepším klinickým výsledkům a vyšší spokojenosti pacientů. Vzhledem k úzkému kanálu endoskopického přístupu a přítomnosti důležitých neurovaskulárních struktur v blízkosti kanálu, spolu s charakteristikami lebeční chirurgie, jako je neschopnost rozšířit nebo zmenšit lebeční dutinu, se však neuroendoskopie používá hlavně pro chirurgii lebeční báze a ventrikulární chirurgii prostřednictvím nosního a orálního přístupu.

Vzhledem k nedostatkům chirurgických mikroskopů a neuroendoskopů a zároveň k pokroku v digitálním zobrazování, síťové konektivitě WiFi, technologii obrazovek a optické technologii se systém externích zrcadel stal mostem mezi chirurgickými mikroskopy a neuroendoskopy. Podobně jako u neuroendoskopie se systém externích zrcadel obvykle skládá z dalekozrakého zrcadla, zdroje světla, kamery s vysokým rozlišením, obrazovky a držáku. Hlavní konstrukcí, která odlišuje externí zrcadla od neuroendoskopie, je dalekozraké zrcadlo o průměru přibližně 10 mm a délce přibližně 140 mm. Jeho čočka svírá úhel 0° nebo 90° s podélnou osou tělesa zrcadla, s rozsahem ohniskové vzdálenosti 250–750 mm a hloubkou ostrosti 35–100 mm. Dlouhá ohnisková vzdálenost a velká hloubka ostrosti jsou klíčovými výhodami systémů externích zrcadel oproti neuroendoskopii.

Pokrok v softwarových a hardwarových technologiích podpořil vývoj vnějších zrcátek, zejména vznik 3D vnějších zrcátek a nejnovějších 3D 4K ultra HD vnějších zrcátek. Systém vnějších zrcátek je neustále aktualizován každý rok. Co se týče softwaru, systém vnějších zrcátek dokáže vizualizovat operační oblast integrací předoperačního zobrazování magnetickou rezonancí, difuzního tenzorového zobrazování, intraoperační navigace a dalších informací, čímž pomáhá lékařům provádět přesné a bezpečné operace. Co se týče hardwaru, vnější zrcátko může integrovat filtry s kyselinou 5-aminolevulovou a indocyaninem pro angiografii, pneumatické rameno, nastavitelnou ovládací rukojeť, výstup na více obrazovek, delší zaostřovací vzdálenost a větší zvětšení, čímž se dosahuje lepších obrazových efektů a lepších zkušeností s obsluhou.

Srovnání exoskopu a chirurgických mikroskopů

Systém externích zrcadel kombinuje vnější vlastnosti neuroendoskopie s kvalitou obrazu chirurgických mikroskopů, doplňuje si silné a slabé stránky a vyplňuje mezery mezi chirurgickými mikroskopy a neuroendoskopií. Externí zrcadla se vyznačují velkou hloubkou ostrosti a širokým zorným polem (průměr chirurgického pole 50–150 mm, hloubka ostrosti 35–100 mm), což poskytuje mimořádně výhodné podmínky pro hluboké chirurgické operace s vysokým zvětšením. Na druhou stranu ohnisková vzdálenost externího zrcadla může dosáhnout 250–750 mm, což poskytuje delší pracovní vzdálenost a usnadňuje chirurgické operace [7]. Pokud jde o vizualizaci externích zrcadel, Ricciardi a kol. zjistili porovnáním externích zrcadel a chirurgických mikroskopů, že externí zrcadla mají srovnatelnou kvalitu obrazu, optickou mohutnost a zvětšovací efekty jako mikroskopy. Externí zrcadlo se také může rychle přepnout z mikroskopické perspektivy do makroskopické perspektivy, ale když je chirurgický kanál „úzký nahoře a široký dole“ nebo je blokován jinými tkáňovými strukturami, zorné pole pod mikroskopem je obvykle omezené. Výhodou systému externích zrcadel je, že umožňuje provádět operace v ergonomičtější poloze, čímž se zkracuje doba strávená sledováním operačního pole okulárem mikroskopu, a tím se snižuje únava lékaře při operaci. Systém externích zrcadel poskytuje 3D chirurgické obrazy stejné kvality všem účastníkům chirurgického zákroku během chirurgického procesu. Mikroskop umožňuje operaci až dvěma lidem přes okulár, zatímco externí zrcadlo může sdílet stejný obraz v reálném čase, což umožňuje více chirurgům provádět chirurgické operace současně a zvyšuje chirurgickou efektivitu sdílením informací se všemi pracovníky. Zároveň systém externích zrcadel nenarušuje vzájemnou komunikaci chirurgického týmu, což umožňuje veškerému chirurgickému personálu zapojit se do chirurgického procesu.

exoskop v neurochirurgii

Gonen a kol. popsali 56 případů endoskopické chirurgie gliomů, z nichž pouze 1 případ měl komplikace (krvácení v operační oblasti) během perioperačního období s incidencí pouze 1,8 %. Rotermund a kol. popsali 239 případů transnasální transsfenoidální chirurgie adenomů hypofýzy a endoskopická operace nevedla k závažným komplikacím. Mezi endoskopickou a mikroskopickou chirurgií nebyl zjištěn žádný významný rozdíl v operační době, komplikacích ani rozsahu resekce. Chen a kol. uvedli, že 81 případů nádorů bylo chirurgicky odstraněno přístupem retrosigmoidálního sinu. Z hlediska operační doby, stupně resekce nádoru, pooperační neurologické funkce, sluchu atd. byla endoskopická chirurgie podobná mikroskopické chirurgii. Při porovnání výhod a nevýhod dvou chirurgických technik je vnější zrcátko podobné nebo lepší než mikroskop, pokud jde o kvalitu obrazu videa, zorné pole chirurgického pohledu, obsluhu, ergonomii a zapojení chirurgického týmu, zatímco vnímání hloubky je hodnoceno jako podobné nebo horší než u mikroskopu.

exoskop ve výuce neurochirurgie

Jednou z hlavních výhod externích zrcadel je, že umožňují veškerému chirurgickému personálu sdílet 3D chirurgické snímky ve stejné kvalitě, což umožňuje všem chirurgickým pracovníkům více se zapojit do chirurgického procesu, sdělovat a přenášet chirurgické informace, usnadnit výuku a vedení chirurgických operací, zvýšit účast ve výuce a zlepšit efektivitu výuky. Výzkum zjistil, že ve srovnání s chirurgickými mikroskopy je křivka učení se externím zrcátkům relativně kratší. V laboratorním výcviku šití, když studenti a lékaři v rezidenčním centru absolvují školení jak v endoskopu, tak v mikroskopu, většina studentů shledává práci s endoskopem snazší. Při výuce chirurgie kraniocervikálních malformací všichni studenti pozorovali trojrozměrné anatomické struktury pomocí 3D brýlí, což prohloubilo jejich chápání anatomie kraniocervikálních malformací, zvýšilo jejich nadšení pro chirurgické operace a zkrátilo dobu školení.

Výhled

Přestože systém externích zrcadel dosáhl ve srovnání s mikroskopy a neuroendoskopy významného pokroku v aplikaci, má i svá omezení. Největší nevýhodou raných 2D externích zrcadel byl nedostatek stereoskopického vidění při zvětšování hlubokých struktur, což ovlivňovalo chirurgické operace a úsudek chirurga. Nové 3D externí zrcadlo zlepšilo problém nedostatku stereoskopického vidění, ale ve vzácných případech může dlouhodobé nošení polarizačních brýlí způsobovat chirurgovi nepohodlí, jako je bolest hlavy a nevolnost, což je cílem technického vylepšení v dalším kroku. Kromě toho je při endoskopické lebeční chirurgii někdy nutné během operace přejít na mikroskop, protože některé nádory vyžadují fluorescenčně naváděnou vizuální resekci nebo je hloubka osvětlení chirurgického pole nedostatečná. Vzhledem k vysokým nákladům na vybavení se speciálními filtry se fluorescenční endoskopy dosud pro resekci nádorů široce nepoužívají. Během operace stojí asistent v opačné pozici než hlavní chirurg a někdy vidí rotující obraz. Pomocí dvou nebo více 3D displejů jsou informace o chirurgickém obrazu zpracovávány softwarem a zobrazovány na obrazovce asistenta v otočeném tvaru o 180°, což může efektivně vyřešit problém s rotací obrazu a umožnit asistentovi pohodlnější účast na chirurgickém procesu.

Stručně řečeno, rostoucí používání endoskopických systémů v neurochirurgii představuje začátek nové éry intraoperační vizualizace v neurochirurgii. Ve srovnání s chirurgickými mikroskopy mají externí zrcátka lepší kvalitu obrazu a chirurgické zorné pole, lepší ergonomické držení těla během operace, lepší efektivitu výuky a efektivnější zapojení chirurgického týmu s podobnými chirurgickými výsledky. Proto je endoskop pro většinu běžných lebečních a spinálních operací bezpečnou a účinnou novou možností. S pokrokem a rozvojem technologií může více intraoperačních vizualizačních nástrojů pomoci při chirurgických operacích k dosažení nižšího počtu chirurgických komplikací a lepší prognózy.