Fremskridt inden for anvendelse af exoskoper i neurokirurgiske procedurer

 

Anvendelsen afkirurgiske mikroskoperog neuroendoskoper har markant forbedret effektiviteten af ​​neurokirurgiske procedurer. Ikke desto mindre har de på grund af nogle af udstyrets iboende egenskaber stadig visse begrænsninger i kliniske anvendelser. I lyset af manglerne vedoperationsmikroskoperog neuroendoskoper, kombineret med fremskridtene inden for digital billeddannelse, Wi-Fi-netværksforbindelse, skærmteknologi og optisk teknologi, er exoskopsystemet opstået som en bro mellem kirurgiske mikroskoper og neuroendoskoper. Exoskopet har overlegen billedkvalitet og kirurgisk synsfelt, bedre ergonomisk kropsholdning, undervisningseffektivitet samt mere effektivt engagement i det kirurgiske team, og dets anvendelseseffektivitet ligner den for strenge mikroskoper. I øjeblikket rapporterer litteraturen primært om forskellene mellem exoskoper og kirurgiske mikroskoper inden for tekniske udstyrsaspekter såsom dybdeskarphed, synsfelt, brændvidde og drift, og mangler en opsummering og analyse af den specifikke anvendelse og kirurgiske resultater af exoskoper i neurokirurgi. Derfor opsummerer vi anvendelsen af ​​exoskoper i neurokirurgi i de senere år, analyserer deres fordele og begrænsninger i klinisk praksis og tilbyder referencer til klinisk anvendelse.

Historien og udviklingen af ​​exoskoper

Kirurgiske mikroskoper har fremragende dyb belysning, kirurgisk synsfelt med høj opløsning og stereoskopiske billeddannelseseffekter, hvilket kan hjælpe kirurger med at observere den dybe neurale og vaskulære vævsstruktur i det kirurgiske felt mere tydeligt og forbedre nøjagtigheden af ​​mikroskopiske operationer. Imidlertid er dybdeskarpheden afkirurgisk mikroskoper overfladisk, og synsfeltet er smalt, især ved høj forstørrelse. Kirurgen skal gentagne gange fokusere og justere vinklen på målområdet, hvilket har en betydelig indflydelse på den kirurgiske rytme. På den anden side skal kirurgen observere og operere gennem et mikroskopokular, hvilket kræver, at kirurgen opretholder en fast kropsholdning i lang tid, hvilket let kan føre til træthed. I de seneste årtier har minimalt invasiv kirurgi udviklet sig hurtigt, og neuroendoskopiske systemer er blevet meget anvendt i neurokirurgi på grund af deres billeder af høj kvalitet, bedre kliniske resultater og højere patienttilfredshed. På grund af den smalle kanal i den endoskopiske tilgang og tilstedeværelsen af ​​vigtige neurovaskulære strukturer nær kanalen, kombineret med karakteristikaene ved kraniekirurgi, såsom manglende evne til at udvide eller krympe kraniehulen, anvendes neuroendoskopi dog primært til kraniebasekirurgi og ventrikulær kirurgi via nasale og orale tilgange.

I betragtning af manglerne ved kirurgiske mikroskoper og neuroendoskoper, kombineret med fremskridt inden for digital billeddannelse, WiFi-netværksforbindelse, skærmteknologi og optisk teknologi, er det eksterne spejlsystem opstået som en bro mellem kirurgiske mikroskoper og neuroendoskoper. I lighed med neuroendoskopi består det eksterne spejlsystem normalt af et langsynethedsspejl, en lyskilde, et HD-kamera, en skærm og et beslag. Hovedstrukturen, der adskiller eksterne spejle fra neuroendoskopi, er et langsynethedsspejl med en diameter på ca. 10 mm og en længde på ca. 140 mm. Dets linse er i en vinkel på 0° eller 90° i forhold til spejlhusets længdeakse, med et brændviddeområde på 250-750 mm og en dybdeskarphed på 35-100 mm. Den lange brændvidde og dybe dybdeskarphed er de vigtigste fordele ved eksterne spejlsystemer i forhold til neuroendoskopi.

Udviklingen af ​​software- og hardwareteknologi har fremmet udviklingen af ​​udvendige spejle, især fremkomsten af ​​3D-udvendige spejle, såvel som de nyeste 3D 4K ultra high definition udvendige spejle. Udvendige spejle opdateres konstant hvert år. Med hensyn til software kan det udvendige spejlsystem visualisere det kirurgiske område ved at integrere præoperativ magnetisk resonansdiffusionstensorbilleddannelse, intraoperativ navigation og anden information, hvilket hjælper læger med at udføre præcise og sikre operationer. Med hensyn til hardware kan det udvendige spejl integrere 5-aminolevulinsyre- og indocyaninfiltre til angiografi, pneumatisk arm, justerbart betjeningshåndtag, multiskærmsoutput, længere fokusafstand og større forstørrelse, hvorved der opnås bedre billedeffekter og betjeningsoplevelse.

Sammenligning mellem eksoskop og kirurgiske mikroskoper

Det eksterne spejlsystem kombinerer de eksterne funktioner fra neuroendoskopi med billedkvaliteten fra kirurgiske mikroskoper, komplementerer hinandens styrker og svagheder og udfylder hullerne mellem kirurgiske mikroskoper og neuroendoskopi. Udvendige spejle har karakteristika som dyb dybdeskarphed og bredt synsfelt (kirurgisk feltdiameter på 50-150 mm, dybdeskarphed på 35-100 mm), hvilket giver ekstremt bekvemme betingelser for dybe kirurgiske operationer under høj forstørrelse. På den anden side kan brændvidden på det eksterne spejl nå 250-750 mm, hvilket giver en længere arbejdsafstand og letter kirurgiske operationer [7]. Med hensyn til visualisering af eksterne spejle fandt Ricciardi et al. gennem sammenligning mellem eksterne spejle og kirurgiske mikroskoper, at eksterne spejle har sammenlignelig billedkvalitet, optisk styrke og forstørrelseseffekter med mikroskoper. Det eksterne spejl kan også hurtigt skifte fra et mikroskopisk perspektiv til et makroskopisk perspektiv, men når den kirurgiske kanal er "smal i toppen og bred i bunden" eller blokeret af andre vævsstrukturer, er synsfeltet under mikroskopet normalt begrænset. Fordelen ved det eksterne spejlsystem er, at det kan udføre kirurgi i en mere ergonomisk stilling, hvilket reducerer den tid, der bruges på at se det kirurgiske felt gennem mikroskopets okular og derved reducerer lægens kirurgiske træthed. Det eksterne spejlsystem giver 3D-kirurgiske billeder af samme kvalitet til alle kirurgiske deltagere under den kirurgiske proces. Mikroskopet giver op til to personer mulighed for at operere gennem okularet, mens det eksterne spejl kan dele det samme billede i realtid, hvilket giver flere kirurger mulighed for at udføre kirurgiske operationer samtidigt og forbedrer den kirurgiske effektivitet ved at dele information med alt personale. Samtidig forstyrrer det eksterne spejlsystem ikke den gensidige kommunikation mellem det kirurgiske team, hvilket giver alt kirurgisk personale mulighed for at deltage i den kirurgiske proces.

eksoskop i neurokirurgisk kirurgi

Gonen et al. rapporterede 56 tilfælde af endoskopisk kirurgi for gliomer, hvoraf kun 1 tilfælde havde komplikationer (blødning i det kirurgiske område) i den perioperative periode, med en incidensrate på kun 1,8%. Rotermund et al. rapporterede 239 tilfælde af transnasal transsfenoidal kirurgi for hypofyseadenomer, og den endoskopiske kirurgi resulterede ikke i alvorlige komplikationer. Der var imidlertid ingen signifikant forskel i operationstid, komplikationer eller resektionsområde mellem endoskopisk kirurgi og mikroskopisk kirurgi. Chen et al. rapporterede, at 81 tilfælde af tumorer blev kirurgisk fjernet via retrosigmoid sinus-tilgangen. Med hensyn til operationstid, graden af ​​tumorresektion, postoperativ neurologisk funktion, hørelse osv. var endoskopisk kirurgi lig mikroskopisk kirurgi. Sammenligner man fordele og ulemper ved de to kirurgiske teknikker, er det eksterne spejl ens eller bedre end mikroskopet med hensyn til videobilledkvalitet, kirurgisk synsfelt, betjening, ergonomi og deltagelse af det kirurgiske team, mens dybdeopfattelsen vurderes som ens eller ringere end mikroskopet.

eksoskop i neurokirurgiundervisning

En af de største fordele ved eksterne spejle er, at de giver alt kirurgisk personale mulighed for at dele de samme 3D-kirurgiske billeder af samme kvalitet, hvilket giver alt kirurgisk personale mulighed for at deltage mere i den kirurgiske proces, kommunikere og overføre kirurgisk information, lette undervisning og vejledning i kirurgiske operationer, øge undervisningsdeltagelsen og forbedre undervisningens effektivitet. Forskning har vist, at læringskurven for eksterne spejle er relativt kortere sammenlignet med kirurgiske mikroskoper. I laboratorietræning i suturering, hvor studerende og speciallæger modtager træning i både endoskopet og mikroskopet, finder de fleste studerende det lettere at betjene endoskopet. I undervisningen i kraniocervikal misdannelseskirurgi observerede alle studerende tredimensionelle anatomiske strukturer gennem 3D-briller, hvilket forbedrede deres forståelse af kraniocervikal misdannelses anatomi, forbedrede deres entusiasme for kirurgiske operationer og forkortede træningsperioden.

Udsigter

Selvom det eksterne spejlsystem har gjort betydelige fremskridt i anvendelse sammenlignet med mikroskoper og neuroendoskoper, har det også sine begrænsninger. Den største ulempe ved tidlige 2D eksterne spejle var manglen på stereoskopisk syn ved forstørrelse af dybe strukturer, hvilket påvirkede kirurgiske operationer og kirurgens dømmekraft. Det nye 3D eksterne spejl har forbedret problemet med manglende stereoskopisk syn, men i sjældne tilfælde kan det at bære polariserede briller i lang tid forårsage ubehag såsom hovedpine og kvalme for kirurgen, hvilket er fokus for teknisk forbedring i det næste trin. Derudover er det i endoskopisk kraniekirurgi nogle gange nødvendigt at skifte til et mikroskop under operationen, fordi nogle tumorer kræver fluorescensstyret visuel resektion, eller dybden af ​​​​det kirurgiske feltbelysning er utilstrækkelig. Derudover er det i endoskopisk kraniekirurgi nogle gange nødvendigt at skifte til et mikroskop under operationen, fordi nogle tumorer kræver fluorescensstyret visuel resektion, eller dybden af ​​​​det kirurgiske feltbelysning er utilstrækkelig. På grund af de høje omkostninger til udstyr med specielle filtre er fluorescensendoskoper endnu ikke blevet udbredt til tumorresektion. Under operationen står assistenten i den modsatte position af den ledende kirurg og ser nogle gange et roterende displaybillede. Ved hjælp af to eller flere 3D-skærme behandles de kirurgiske billedoplysninger af software og vises på assistentens skærm i en 180°-vendt form, hvilket effektivt kan løse problemet med billedrotation og gøre det muligt for assistenten at deltage i den kirurgiske proces mere bekvemt.

Kort sagt repræsenterer den stigende brug af endoskopiske systemer i neurokirurgi begyndelsen på en ny æra inden for intraoperativ visualisering. Sammenlignet med kirurgiske mikroskoper har eksterne spejle bedre billedkvalitet og kirurgisk synsfelt, bedre ergonomisk kropsholdning under operationen, bedre undervisningseffektivitet og mere effektiv deltagelse af det kirurgiske team med lignende kirurgiske resultater. Derfor er et endoskop en sikker og effektiv ny mulighed for de fleste almindelige kranie- og rygkirurgiske operationer. Med fremskridt og udvikling af teknologi kan flere intraoperative visualiseringsværktøjer hjælpe i kirurgiske operationer for at opnå færre kirurgiske komplikationer og bedre prognose.