Vooruitgang in de toepassing van exoscopen bij neurochirurgische ingrepen

 

De toepassing vanchirurgische microscopenNeuro-endoscopen hebben de effectiviteit van neurochirurgische ingrepen aanzienlijk verbeterd. Niettemin kennen ze, vanwege enkele inherente eigenschappen van de apparatuur zelf, nog steeds bepaalde beperkingen in klinische toepassingen. Gezien de tekortkomingen vanoperatiemicroscopenIn combinatie met de ontwikkelingen in digitale beeldvorming, wifi-netwerken, schermtechnologie en optische technologie, is het exoscoopsysteem ontstaan ​​als een brug tussen chirurgische microscopen en neuro-endoscopen. De exoscoop biedt een superieure beeldkwaliteit en een groter chirurgisch gezichtsveld, een betere ergonomische houding, is effectiever in het onderwijs en bevordert een efficiëntere samenwerking binnen het chirurgische team. De toepassingsmogelijkheden zijn vergelijkbaar met die van chirurgische microscopen. Momenteel beschrijft de literatuur voornamelijk de verschillen tussen exoscopen en chirurgische microscopen op het gebied van technische aspecten zoals scherptediepte, gezichtsveld, brandpuntsafstand en bediening, maar ontbreekt een samenvatting en analyse van de specifieke toepassingen en chirurgische resultaten van exoscopen in de neurochirurgie. Daarom geven we een overzicht van de toepassingen van exoscopen in de neurochirurgie in de afgelopen jaren, analyseren we hun voordelen en beperkingen in de klinische praktijk en bieden we aanknopingspunten voor klinisch gebruik.

De geschiedenis en ontwikkeling van exoscopen

Chirurgische microscopen beschikken over uitstekende diepteverlichting, een hoge resolutie van het chirurgische gezichtsveld en stereoscopische beeldvormingseffecten. Dit helpt chirurgen om de dieper gelegen zenuw- en vaatweefselstructuur van het operatiegebied duidelijker te observeren en de nauwkeurigheid van microscopische ingrepen te verbeteren. De scherptediepte van de microscoop is echter beperkt.chirurgische microscoopHet gezichtsveld is klein en ondiep, vooral bij hoge vergrotingen. De chirurg moet herhaaldelijk scherpstellen en de hoek van het doelgebied aanpassen, wat een aanzienlijke invloed heeft op het operatieritme. Bovendien moet de chirurg door een oculair van de microscoop kijken en opereren, waardoor hij of zij gedurende lange tijd een vaste houding moet aanhouden, wat gemakkelijk tot vermoeidheid kan leiden. De afgelopen decennia heeft minimaal invasieve chirurgie zich snel ontwikkeld en neuro-endoscopische systemen worden veelvuldig gebruikt in de neurochirurgie vanwege de hoogwaardige beelden, betere klinische resultaten en hogere patiënttevredenheid. Echter, vanwege het smalle kanaal van de endoscopische benadering en de aanwezigheid van belangrijke neurovasculaire structuren in de buurt van dit kanaal, in combinatie met de kenmerken van craniale chirurgie, zoals de onmogelijkheid om de schedelholte te vergroten of te verkleinen, wordt neuro-endoscopie voornamelijk gebruikt voor schedelbasischirurgie en ventriculaire chirurgie via de neus en mond.

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 naar voren gekomen als een brug tussen chirurgische microscopen en neuro-endoscopen. Net als bij neuro-endoscopie bestaat het externe spiegelsysteem meestal uit een verziende spiegel, een lichtbron, een high-definition camera, een beeldscherm en een beugel. De belangrijkste structuur die externe spiegels onderscheidt van neuro-endoscopie is een verziende spiegel met een diameter van ongeveer 10 mm en een lengte van ongeveer 140 mm. De lens ervan staat onder een hoek van 0° of 90° ten opzichte van de lange as van de spiegel, 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 externe spiegels gestimuleerd, met name de opkomst van 3D-externe spiegels en de nieuwste 3D 4K ultra-high-definition externe spiegels. Het externe spiegelsysteem wordt jaarlijks continu bijgewerkt. Qua software kan het externe spiegelsysteem het operatiegebied visualiseren door preoperatieve MRI-beelden, intraoperatieve navigatie en andere informatie te integreren, waardoor artsen nauwkeurige en veilige operaties kunnen uitvoeren. Qua hardware kan de externe spiegel filters voor angiografie (5-aminolevulinezuur en indocyanine), een pneumatische arm, een verstelbare bedieningshendel, meerdere schermen, een grotere focusafstand en een hogere vergroting integreren, wat resulteert in betere beeldresultaten en een prettigere operatie-ervaring.

Vergelijking tussen exoscoop en chirurgische microscopen

Het externe spiegelsysteem combineert de externe kenmerken van neuro-endoscopie met de beeldkwaliteit van chirurgische microscopen, waarbij de sterke en zwakke punten van beide systemen elkaar aanvullen en de kloof tussen chirurgische microscopen en neuro-endoscopie wordt overbrugd. Externe spiegels hebben de kenmerken van een grote scherptediepte en een breed gezichtsveld (diameter van het chirurgische veld van 50-150 mm, scherptediepte van 35-100 mm), wat uiterst gunstige omstandigheden biedt voor diepe chirurgische ingrepen onder hoge vergroting; bovendien kan de brandpuntsafstand van de externe spiegel 250-750 mm bedragen, wat een grotere werkafstand oplevert en chirurgische ingrepen vergemakkelijkt [7]. Wat betreft de visualisatie met externe spiegels, hebben Ricciardi et al. door middel van een vergelijking tussen externe spiegels en chirurgische microscopen vastgesteld dat externe spiegels een vergelijkbare beeldkwaliteit, optisch vermogen en vergrotingseffecten hebben als microscopen. De externe spiegel maakt het ook mogelijk om snel te schakelen tussen een microscopisch en een macroscopisch perspectief. Echter, wanneer het operatiekanaal "smal aan de bovenkant en breed aan de onderkant" is, of wordt belemmerd door andere weefselstructuren, is het gezichtsveld onder de microscoop doorgaans beperkt. Het voordeel van een extern spiegelsysteem is dat operaties in een meer ergonomische houding kunnen worden uitgevoerd, waardoor de tijd die nodig is om het operatieveld door het oculair van de microscoop te bekijken, wordt verkort en de vermoeidheid van de arts tijdens de operatie wordt verminderd. Het externe spiegelsysteem biedt alle betrokkenen tijdens de operatie dezelfde hoogwaardige 3D-beelden. De microscoop maakt het mogelijk dat maximaal twee personen door het oculair opereren, terwijl de externe spiegel hetzelfde beeld in realtime kan delen. Hierdoor kunnen meerdere chirurgen tegelijkertijd operaties uitvoeren en wordt de efficiëntie van de operatie verbeterd doordat informatie met al het personeel wordt gedeeld. Tegelijkertijd interfereert het externe spiegelsysteem niet met de onderlinge communicatie binnen het operatieteam, waardoor al het personeel kan deelnemen aan de operatie.

exoscopie bij neurochirurgie

Gonen et al. rapporteerden 56 gevallen van endoscopische glioomchirurgie, waarvan slechts 1 geval complicaties (bloeding in het operatiegebied) vertoonde tijdens de perioperatieve periode, met een incidentie van slechts 1,8%. Rotermund et al. rapporteerden 239 gevallen van transnasale transsphenoidale chirurgie voor hypofyseadenomen, waarbij de endoscopische chirurgie niet leidde tot ernstige complicaties. Bovendien was er geen significant verschil in operatietijd, complicaties of resectiebereik tussen endoscopische en microscopische chirurgie. Chen et al. rapporteerden dat 81 tumoren chirurgisch werden verwijderd via de retrosigmoïde sinusbenadering. Wat betreft operatietijd, mate van tumorresectie, postoperatieve neurologische functie, gehoor, enz., was endoscopische chirurgie vergelijkbaar met microscopische chirurgie. Bij een vergelijking van de voor- en nadelen van twee chirurgische technieken blijkt de externe spiegel qua videobeeldkwaliteit, operatieveld, bediening, ergonomie en deelname van het operatieteam vergelijkbaar met of zelfs beter dan de microscoop, terwijl de diepteperceptie als vergelijkbaar met of slechter wordt beoordeeld dan bij de microscoop.

Exoscoop in het neurochirurgisch onderwijs

Een van de belangrijkste voordelen van externe spiegels is dat ze al het operatiepersoneel in staat stellen om dezelfde hoogwaardige 3D-beelden van de operatie te delen. Dit maakt een grotere participatie in het operatieproces mogelijk, vergemakkelijkt de communicatie en uitwisseling van informatie, vereenvoudigt het onderwijs en de begeleiding van chirurgische ingrepen, verhoogt de betrokkenheid bij het onderwijs en verbetert de effectiviteit ervan. Onderzoek heeft aangetoond dat de leercurve voor externe spiegels relatief korter is dan die van chirurgische microscopen. Bij laboratoriumtrainingen voor het hechten van wonden, waarbij studenten en artsen in opleiding zowel met de endoscoop als met de microscoop werken, vinden de meeste studenten het gemakkelijker om met de endoscoop te werken. Bij het onderwijs in craniocervicale malformatiechirurgie bekeken alle studenten driedimensionale anatomische structuren door middel van 3D-brillen, wat hun begrip van de anatomie van craniocervicale malformaties vergrootte, hun enthousiasme voor chirurgische ingrepen aanwakkerde en de trainingsperiode verkortte.

Vooruitzicht

Hoewel het externe spiegelsysteem aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt in de toepassing ervan in vergelijking met microscopen en neuro-endoscopen, kent het ook zijn beperkingen. Het grootste nadeel van de vroege 2D-externe spiegels was het gebrek aan stereoscopisch zicht bij het vergroten van dieper gelegen structuren, wat de chirurgische ingrepen en het beoordelingsvermogen van de chirurg beïnvloedde. De nieuwe 3D-externe spiegel heeft dit probleem verholpen, maar in zeldzame gevallen kan het langdurig dragen van een gepolariseerde bril ongemakken zoals hoofdpijn en misselijkheid veroorzaken bij de chirurg. Dit is een aandachtspunt voor de volgende technische verbetering. Daarnaast is het bij endoscopische craniale chirurgie soms nodig om tijdens de operatie over te schakelen naar een microscoop, omdat sommige tumoren een resectie onder fluorescentiegeleiding vereisen of de diepte van het operatieveld onvoldoende verlicht is. Vanwege de hoge kosten van apparatuur met speciale filters worden fluorescentie-endoscopen nog niet op grote schaal gebruikt voor tumorresectie. Tijdens een operatie staat de assistent tegenover de hoofdchirurg en ziet soms een roterend beeld. Door gebruik te maken van twee of meer 3D-schermen wordt de informatie van het operatiebeeld door software verwerkt en 180° gedraaid op het scherm van de assistent weergegeven. Dit lost het probleem van beeldrotatie effectief op en stelt de assistent in staat om gemakkelijker aan de operatie deel te nemen.

Samenvattend markeert het toenemende gebruik van endoscopische systemen in de neurochirurgie het begin van een nieuw tijdperk van intraoperatieve visualisatie in de neurochirurgie. Vergeleken met chirurgische microscopen bieden externe spiegels een betere beeldkwaliteit en een groter gezichtsveld, een betere ergonomische houding tijdens de operatie, een grotere effectiviteit bij het onderwijs en een efficiëntere samenwerking binnen het chirurgisch team, met vergelijkbare chirurgische resultaten. Daarom is een endoscoop voor de meeste gangbare craniale en spinale operaties een veilige en effectieve nieuwe optie. Met de vooruitgang en ontwikkeling van de technologie kunnen meer intraoperatieve visualisatietools bijdragen aan chirurgische ingrepen, waardoor minder complicaties optreden en de prognose verbetert.