Framsteg i tillämpningen av exoskop i neurokirurgiska ingrepp

 

Tillämpningen avkirurgiska mikroskopoch neuroendoskop har avsevärt förbättrat effektiviteten hos neurokirurgiska ingrepp. På grund av vissa inneboende egenskaper hos själva utrustningen har de dock fortfarande vissa begränsningar i kliniska tillämpningar. Mot bakgrund av bristerna hosoperationsmikroskopoch neuroendoskop, i kombination med framstegen inom digital avbildning, Wi-Fi-nätverksanslutning, skärmteknik och optisk teknik, har exoskopsystemet uppstått som en brygga mellan kirurgiska mikroskop och neuroendoskop. Exoskopet har överlägsen bildkvalitet och kirurgiskt synfält, bättre ergonomisk hållning, undervisningseffektivitet samt ett mer effektivt engagemang av det kirurgiska teamet, och dess tillämpningseffektivitet liknar den för strikta mikroskop. För närvarande rapporterar litteraturen huvudsakligen skillnaderna mellan exoskop och kirurgiska mikroskop i tekniska utrustningsaspekter som skärpedjup, synfält, brännvidd och drift, och saknar en sammanfattning och analys av den specifika tillämpningen och de kirurgiska resultaten av exoskop inom neurokirurgi. Därför sammanfattar vi tillämpningen av exoskop inom neurokirurgi under senare år, analyserar deras fördelar och begränsningar i klinisk praxis och erbjuder referenser för klinisk användning.

Exoskopens historia och utveckling

Kirurgiska mikroskop har utmärkt djup belysning, högupplöst kirurgiskt synfält och stereoskopiska avbildningseffekter, vilket kan hjälpa kirurger att observera den djupa neurala och vaskulära vävnadsstrukturen i det kirurgiska fältet tydligare och förbättra noggrannheten i mikroskopiska operationer. Dock skärpedjupet hoskirurgiskt mikroskopär grunt och synfältet är smalt, särskilt vid hög förstoring. Kirurgen måste upprepade gånger fokusera och justera vinkeln på målområdet, vilket har en betydande inverkan på den kirurgiska rytmen. Å andra sidan måste kirurgen observera och operera genom ett mikroskopokular, vilket kräver att kirurgen bibehåller en fast hållning under lång tid, vilket lätt kan leda till trötthet. Under de senaste decennierna har minimalinvasiv kirurgi utvecklats snabbt, och neuroendoskopiska system har använts i stor utsträckning inom neurokirurgi på grund av deras högkvalitativa bilder, bättre kliniska resultat och högre patientnöjdhet. På grund av den smala kanalen i den endoskopiska metoden och närvaron av viktiga neurovaskulära strukturer nära kanalen, i kombination med egenskaperna hos kranialkirurgi, såsom oförmågan att expandera eller krympa kranialhålan, används neuroendoskopi huvudsakligen för skallbaskirurgi och ventrikulär kirurgi via nasala och orala metoder.

Med tanke på bristerna hos kirurgiska mikroskop och neuroendoskop, i kombination med framsteg inom digital avbildning, WiFi-nätverksanslutning, skärmteknik och optisk teknik, har det externa spegelsystemet framstått som en brygga mellan kirurgiska mikroskop och neuroendoskop. I likhet med neuroendoskopi består det externa spegelsystemet vanligtvis av en långsynthetsspegel, en ljuskälla, en HD-kamera, en skärm och ett fäste. Huvudstrukturen som skiljer externa speglar från neuroendoskopi är en långsynthetsspegel med en diameter på cirka 10 mm och en längd på cirka 140 mm. Dess lins är i en vinkel på 0° eller 90° mot spegelkroppens långa axel, med ett brännviddsområde på 250–750 mm och ett skärpedjup på 35–100 mm. Den långa brännvidden och det stora skärpedjupet är de viktigaste fördelarna med externa spegelsystem jämfört med neuroendoskopi.

Framstegen inom mjukvaru- och hårdvaruteknik har främjat utvecklingen av ytterspeglar, särskilt framväxten av 3D-ytterspeglar, såväl som de senaste 3D 4K ultrahögupplösta ytterspeglarna. Ytterspegelsystemet uppdateras ständigt varje år. När det gäller mjukvara kan det yttre spegelsystemet visualisera operationsområdet genom att integrera preoperativ magnetisk resonansdiffusionstensoravbildning, intraoperativ navigering och annan information, vilket hjälper läkare att utföra exakta och säkra operationer. När det gäller hårdvara kan den yttre spegeln integrera 5-aminolevulinsyra- och indocyaninfilter för angiografi, pneumatisk arm, justerbart manöverhandtag, flerskärmsutgång, längre fokusavstånd och större förstoring, vilket ger bättre bildeffekter och operationsupplevelse.

Jämförelse mellan exoskop och kirurgiska mikroskop

Det externa spegelsystemet kombinerar neuroendoskopins externa egenskaper med bildkvaliteten hos kirurgiska mikroskop, kompletterar varandras styrkor och svagheter och fyller luckorna mellan kirurgiska mikroskop och neuroendoskopi. Externa speglar har egenskaper som djupt skärpedjup och brett synfält (kirurgiskt fältdiameter 50–150 mm, skärpedjup 35–100 mm), vilket ger extremt bekväma förhållanden för djupa kirurgiska operationer under hög förstoring. Å andra sidan kan den externa spegelns brännvidd nå 250–750 mm, vilket ger ett längre arbetsavstånd och underlättar kirurgiska operationer [7]. Beträffande visualisering av externa speglar fann Ricciardi et al. genom jämförelse mellan externa speglar och kirurgiska mikroskop att externa speglar har jämförbar bildkvalitet, optisk effekt och förstoringseffekter med mikroskop. Den externa spegeln kan också snabbt växla från ett mikroskopiskt perspektiv till ett makroskopiskt perspektiv, men när den kirurgiska kanalen är "smal upptill och bred nedtill" eller skymd av andra vävnadsstrukturer är synfältet under mikroskopet vanligtvis begränsat. Fördelen med det externa spegelsystemet är att det kan utföra kirurgi i en mer ergonomisk ställning, vilket minskar tiden som spenderas på att betrakta operationsfältet genom mikroskopets okular och därigenom minskar läkarens kirurgiska trötthet. Det externa spegelsystemet ger samma kvalitet på 3D-kirurgiska bilder till alla kirurgiska deltagare under den kirurgiska processen. Mikroskopet tillåter upp till två personer att operera genom okularet, medan den externa spegeln kan dela samma bild i realtid, vilket gör att flera kirurger kan utföra kirurgiska operationer samtidigt och förbättrar den kirurgiska effektiviteten genom att dela information med all personal. Samtidigt stör det externa spegelsystemet inte den ömsesidiga kommunikationen mellan det kirurgiska teamet, vilket gör att all kirurgisk personal kan delta i den kirurgiska processen.

exoskop i neurokirurgisk kirurgi

Gonen et al. rapporterade 56 fall av endoskopisk gliomkirurgi, varav endast 1 fall hade komplikationer (blödning i operationsområdet) under den perioperativa perioden, med en incidens på endast 1,8 %. Rotermund et al. rapporterade 239 fall av transnasal transsfenoidal kirurgi för hypofysadenom, och den endoskopiska operationen resulterade inte i allvarliga komplikationer. Samtidigt fanns det ingen signifikant skillnad i operationstid, komplikationer eller resektionsintervall mellan endoskopisk kirurgi och mikroskopisk kirurgi. Chen et al. rapporterade att 81 fall av tumörer avlägsnades kirurgiskt genom retrosigmoid sinus-metoden. När det gäller operationstid, tumörresektionsgrad, postoperativ neurologisk funktion, hörsel etc. var endoskopisk kirurgi lik mikroskopisk kirurgi. Vid en jämförelse av fördelar och nackdelar med två kirurgiska tekniker är den externa spegeln lik eller överlägsen mikroskopet när det gäller videobildkvalitet, kirurgiskt synfält, operation, ergonomi och deltagande i kirurgiskt team, medan djupuppfattningen bedöms som lik eller sämre än mikroskopet.

exoskop i neurokirurgiundervisning

En av de största fördelarna med externa speglar är att de gör det möjligt för all kirurgisk personal att dela samma högkvalitativa 3D-kirurgiska bilder, vilket gör att all kirurgisk personal kan delta mer i den kirurgiska processen, kommunicera och överföra kirurgisk information, underlätta undervisning och vägledning av kirurgiska operationer, öka undervisningsdeltagandet och förbättra undervisningens effektivitet. Forskning har visat att inlärningskurvan för externa speglar är relativt kortare jämfört med kirurgiska mikroskop. I laboratorieutbildning för suturering, när studenter och ST-läkare får utbildning i både endoskop och mikroskop, tycker de flesta studenter att det är lättare att använda endoskopet. I undervisningen i kraniocervikal missbildningskirurgi observerade alla studenter tredimensionella anatomiska strukturer genom 3D-glasögon, vilket förbättrade deras förståelse av kraniocervikal missbildningsanatomi, ökade deras entusiasm för kirurgiska operationer och förkortade utbildningsperioden.

Syn

Även om det externa spegelsystemet har gjort betydande framsteg i tillämpning jämfört med mikroskop och neuroendoskop, har det också sina begränsningar. Den största nackdelen med tidiga 2D-externspeglar var bristen på stereoskopisk syn vid förstoring av djupa strukturer, vilket påverkade kirurgiska operationer och kirurgens bedömningsförmåga. Den nya 3D-externspegeln har förbättrat problemet med bristande stereoskopisk syn, men i sällsynta fall kan långvarig användning av polariserade glasögon orsaka obehag som huvudvärk och illamående för kirurgen, vilket är fokus för teknisk förbättring i nästa steg. Dessutom är det vid endoskopisk kranialkirurgi ibland nödvändigt att byta till ett mikroskop under operationen eftersom vissa tumörer kräver fluorescensstyrd visuell resektion, eller djupet av operationsfältsbelysningen är otillräckligt. Dessutom är det vid endoskopisk kranialkirurgi ibland nödvändigt att byta till ett mikroskop under operationen eftersom vissa tumörer kräver fluorescensstyrd visuell resektion, eller djupet av operationsfältsbelysningen är otillräckligt. På grund av den höga kostnaden för utrustning med specialfilter har fluorescensendoskop ännu inte använts i stor utsträckning för tumörresektion. Under operationen står assistenten i motsatt position jämfört med chefskirurgen och ser ibland en roterande bild. Med hjälp av två eller flera 3D-skärmar bearbetas den kirurgiska bildinformationen av programvara och visas på assistentens skärm i en 180°-vänd form, vilket effektivt kan lösa problemet med bildrotation och göra det möjligt för assistenten att delta i den kirurgiska processen mer bekvämt.

Sammanfattningsvis representerar den ökande användningen av endoskopiska system inom neurokirurgi början på en ny era av intraoperativ visualisering. Jämfört med kirurgiska mikroskop har externa speglar bättre bildkvalitet och kirurgiskt synfält, bättre ergonomisk hållning under operation, bättre undervisningseffektivitet och effektivare deltagande i kirurgiska team, med liknande kirurgiska resultat. Därför är ett endoskop ett säkert och effektivt nytt alternativ för de flesta vanliga kraniala och spinala operationer. Med teknikens framsteg och utveckling kan fler intraoperativa visualiseringsverktyg hjälpa till vid kirurgiska operationer för att uppnå färre kirurgiska komplikationer och bättre prognos.