Voortgang in de toepassing van exoscopen bij neurochirurgische ingrepen

 

De toepassing vanchirurgische microscopenen neuro-endoscopen hebben de doeltreffendheid van neurochirurgische procedures aanzienlijk verbeterd. Niettemin hebben ze, vanwege enkele inherente kenmerken van de apparatuur zelf, nog steeds bepaalde beperkingen in klinische toepassingen. In het licht van de tekortkomingen vanoperatiemicroscopenen neuro-endoscopen, gekoppeld aan de vooruitgang in digitale beeldvorming, wifi-netwerkconnectiviteit, schermtechnologie en optische technologie, is het exoscoopsysteem ontstaan ​​als een brug tussen chirurgische microscopen en neuro-endoscopen. De exoscoop beschikt over superieure beeldkwaliteit en chirurgisch gezichtsveld, een betere ergonomische houding, leereffectiviteit en efficiëntere betrokkenheid van het chirurgische team, en de toepassingsefficiëntie is vergelijkbaar met die van strische microscopen. Momenteel rapporteert de literatuur voornamelijk de verschillen tussen exoscopen en chirurgische microscopen in technische apparatuuraspecten zoals scherptediepte, gezichtsveld, brandpuntsafstand en operatie, waarbij een samenvatting en analyse van de specifieke toepassing en chirurgische resultaten van exoscopen in de neurochirurgie ontbreekt. Daarom vatten we de toepassingen van exoscopen in de neurochirurgie van de afgelopen jaren samen, analyseren we hun voordelen en beperkingen in de klinische praktijk en bieden we referenties voor klinisch gebruik.

De geschiedenis en ontwikkeling van exoscopen

Chirurgische microscopen bieden uitstekende diepe belichting, een chirurgisch gezichtsveld met hoge resolutie en stereoscopische beeldvormingseffecten, waardoor chirurgen de diepe zenuw- en vaatweefselstructuur van het operatiegebied duidelijker kunnen observeren en de nauwkeurigheid van microscopische operaties kunnen verbeteren. De scherptediepte van dechirurgische microscoopis ondiep en het gezichtsveld is smal, vooral bij hoge vergroting. De chirurg moet herhaaldelijk scherpstellen en de hoek van het doelgebied aanpassen, wat een aanzienlijke invloed heeft op het chirurgische ritme; Aan de andere kant moet de chirurg observeren en opereren door een microscoopoculair, waardoor de chirurg gedurende lange tijd een vaste houding moet aannemen, wat gemakkelijk tot vermoeidheid kan leiden. In de afgelopen decennia heeft minimaal invasieve chirurgie zich snel ontwikkeld en zijn neuro-endoscopische systemen op grote schaal gebruikt in de neurochirurgie vanwege hun hoogwaardige beelden, betere klinische resultaten en hogere patiënttevredenheid. Vanwege het smalle kanaal van de endoscopische benadering en de aanwezigheid van belangrijke neurovasculaire structuren in de buurt van het kanaal, in combinatie met de kenmerken van schedelchirurgie zoals het onvermogen om de schedelholte te vergroten of te verkleinen, wordt neuro-endoscopie echter voornamelijk gebruikt voor schedelbasischirurgie en ventriculaire chirurgie via nasale en orale benaderingen.

Gezien de tekortkomingen van chirurgische microscopen en neuro-endoscopen, in combinatie met de vooruitgang in digitale beeldvorming, wifi-netwerkconnectiviteit, schermtechnologie en optische technologie, is het externe spiegelsysteem uitgegroeid tot een brug tussen chirurgische microscopen en neuro-endoscopen. Net als bij neuro-endoscopie bestaat het externe spiegelsysteem meestal uit een verziendheidsspiegel, een lichtbron, een high-definition camera, een beeldscherm en een beugel. De belangrijkste structuur die externe spiegels onderscheidt van neuro-endoscopie is een verziendheidsspiegel met een diameter van ongeveer 10 mm en een lengte van ongeveer 140 mm. De lens staat in een hoek van 0° of 90° ten opzichte van de lange as van het spiegelhuis, met een brandpuntsafstand van 250-750 mm en een scherptediepte van 35-100 mm. De lange brandpuntsafstand en grote scherptediepte zijn de belangrijkste voordelen van externe spiegelsystemen ten opzichte van neuro-endoscopie.

De vooruitgang in software- en hardwaretechnologie heeft de ontwikkeling van buitenspiegels bevorderd, met name de opkomst van 3D-buitenspiegels en de nieuwste 3D 4K ultra high definition buitenspiegels. Het buitenspiegelsysteem wordt jaarlijks voortdurend bijgewerkt. Wat betreft de software kan het buitenspiegelsysteem het operatiegebied visualiseren door preoperatieve magnetische resonantie diffusie tensor beeldvorming (MRI), intraoperatieve navigatie en andere informatie te integreren, waardoor artsen nauwkeurige en veilige operaties kunnen uitvoeren. Wat betreft de hardware kan de buitenspiegel 5-aminolevulinezuur- en indocyaninefilters integreren voor angiografie, een pneumatische arm, een verstelbare bedieningshendel, meerdere schermen, een langere focusafstand en een grotere vergroting, wat resulteert in betere beeldeffecten en een betere operatie-ervaring.

Vergelijking tussen exoscoop en chirurgische microscopen

Het externe spiegelsysteem combineert de externe kenmerken van neuro-endoscopie met de beeldkwaliteit van chirurgische microscopen, waardoor elkaars sterke en zwakke punten worden aangevuld en de kloof tussen chirurgische microscopen en neuro-endoscopie wordt gedicht. Externe spiegels hebben de kenmerken van een grote scherptediepte en een breed gezichtsveld (diameter van het operatieveld van 50-150 mm, scherptediepte van 35-100 mm), waardoor uiterst gunstige omstandigheden worden geboden voor diepe chirurgische operaties onder hoge vergroting; Aan de andere kant kan de brandpuntsafstand van de externe spiegel 250-750 mm bereiken, waardoor een langere werkafstand wordt geboden en chirurgische operaties worden vergemakkelijkt [7]. Met betrekking tot de visualisatie van externe spiegels ontdekten Ricciardi et al. door vergelijking tussen externe spiegels en chirurgische microscopen dat externe spiegels vergelijkbare beeldkwaliteit, optisch vermogen en vergrotingseffecten hebben als microscopen. De buitenspiegel kan ook snel schakelen van een microscopisch perspectief naar een macroscopisch perspectief, maar wanneer het chirurgische kanaal "smal van boven en breed van onder" is of wordt geblokkeerd door andere weefselstructuren, is het gezichtsveld onder de microscoop meestal beperkt. Het voordeel van het buitenspiegelsysteem is dat het operaties in een meer ergonomische houding kan uitvoeren, waardoor de tijd die wordt besteed aan het bekijken van het operatiegebied door het oculair van de microscoop wordt verkort en de chirurgische vermoeidheid van de arts wordt verminderd. Het buitenspiegelsysteem biedt alle chirurgische deelnemers 3D-beelden van dezelfde kwaliteit tijdens het chirurgische proces. De microscoop maakt het mogelijk dat maximaal twee personen door het oculair opereren, terwijl de buitenspiegel hetzelfde beeld in realtime kan delen, waardoor meerdere chirurgen tegelijkertijd chirurgische ingrepen kunnen uitvoeren en de chirurgische efficiëntie wordt verbeterd door informatie met alle medewerkers te delen. Tegelijkertijd verstoort het buitenspiegelsysteem de onderlinge communicatie binnen het chirurgische team niet, waardoor al het chirurgische personeel kan deelnemen aan het chirurgische proces.

exoscoop in de neurochirurgische chirurgie

Gonen et al. rapporteerden 56 gevallen van endoscopische glioomchirurgie, waarvan slechts 1 geval complicaties (bloedingen in het operatiegebied) had tijdens de perioperatieve periode, met een incidentiepercentage van slechts 1,8%. Rotermund et al. rapporteerden 239 gevallen van transnasale transsfenoidale chirurgie voor hypofyseadenomen, en de endoscopische chirurgie resulteerde niet in ernstige complicaties; er was echter geen significant verschil in operatietijd, complicaties of resectiebereik tussen endoscopische chirurgie en microscopische chirurgie. Chen et al. rapporteerden dat 81 gevallen van tumoren operatief werden verwijderd via de retrosigmoïdale sinusbenadering. Qua operatietijd, mate van tumorresectie, postoperatieve neurologische functie, gehoor, enz. was endoscopische chirurgie vergelijkbaar met microscopische chirurgie. Bij het vergelijken van de voor- en nadelen van twee chirurgische technieken is de buitenspiegel vergelijkbaar met of beter dan de microscoop op het gebied van videobeeldkwaliteit, chirurgisch gezichtsveld, bediening, ergonomie en deelname van het operatieteam. De diepteperceptie wordt daarentegen als vergelijkbaar met of slechter beoordeeld dan die van de microscoop.

exoscoop in het onderwijs in neurochirurgie

Een van de belangrijkste voordelen van buitenspiegels is dat alle chirurgische medewerkers dezelfde kwaliteit 3D-chirurgische beelden kunnen delen, waardoor ze meer kunnen deelnemen aan het chirurgische proces, chirurgische informatie kunnen communiceren en overdragen, het lesgeven en begeleiden van chirurgische ingrepen kunnen vergemakkelijken, de deelname aan het lesgeven kunnen vergroten en de effectiviteit van het lesgeven kunnen verbeteren. Onderzoek heeft aangetoond dat de leercurve van buitenspiegels relatief korter is dan bij chirurgische microscopen. Tijdens de laboratoriumopleiding voor hechting vinden de meeste studenten het gemakkelijker om met de endoscoop te werken wanneer studenten en arts-assistenten training krijgen met zowel de endoscoop als de microscoop. Bij het onderwijs in craniocervicale malformatiechirurgie observeerden alle studenten driedimensionale anatomische structuren door een 3D-bril, waardoor hun begrip van de anatomie van craniocervicale malformaties werd vergroot, hun enthousiasme voor chirurgische ingrepen toenam en de trainingsperiode werd verkort.

Vooruitzichten

Hoewel het externe spiegelsysteem aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt in de toepassing ten opzichte van microscopen en neuro-endoscopen, kent het ook zijn beperkingen. Het grootste nadeel van de eerste 2D-buitenspiegels was het gebrek aan stereoscopisch zicht bij het vergroten van diepe structuren, wat chirurgische ingrepen en het oordeel van de chirurg beïnvloedde. De nieuwe 3D-buitenspiegel heeft het probleem van gebrek aan stereoscopisch zicht opgelost, maar in zeldzame gevallen kan het langdurig dragen van een polarisatiebril ongemak veroorzaken, zoals hoofdpijn en misselijkheid, voor de chirurg. Dit is het aandachtspunt voor technische verbetering in de volgende stap. Bovendien is het bij endoscopische schedelchirurgie soms nodig om tijdens de operatie over te schakelen op een microscoop, omdat sommige tumoren fluorescentiegeleide visuele resectie vereisen of de diepte van de chirurgische veldbelichting onvoldoende is. Bovendien is het bij endoscopische schedelchirurgie soms nodig om tijdens de operatie over te schakelen op een microscoop, omdat sommige tumoren fluorescentiegeleide visuele resectie vereisen of de diepte van de chirurgische veldbelichting onvoldoende is. Vanwege de hoge kosten van apparatuur met speciale filters worden fluorescentie-endoscopen nog niet op grote schaal gebruikt voor tumorresectie. Tijdens de operatie staat de assistent tegenover de hoofdchirurg en ziet soms een roterend scherm. Met behulp van twee of meer 3D-schermen wordt de informatie van de chirurgische beelden door software verwerkt en 180° gedraaid op het scherm van de assistent weergegeven. Dit kan het probleem van beeldrotatie effectief oplossen en de assistent in staat stellen om gemakkelijker deel te nemen aan het chirurgische proces.

Kortom, het toenemende gebruik van endoscopische systemen in de neurochirurgie markeert het begin van een nieuw tijdperk van intraoperatieve visualisatie in de neurochirurgie. Vergeleken met chirurgische microscopen bieden buitenspiegels een betere beeldkwaliteit en een beter chirurgisch gezichtsveld, een betere ergonomische houding tijdens de operatie, effectievere instructie en een efficiëntere deelname van het operatieteam, met vergelijkbare chirurgische resultaten. Daarom is een endoscoop voor de meest voorkomende schedel- en wervelkolomoperaties een veilige en effectieve nieuwe optie. Met de vooruitgang en ontwikkeling van technologie kunnen meer intraoperatieve visualisatietools chirurgische ingrepen ondersteunen om het aantal chirurgische complicaties en de prognose te verminderen.