2022年01月21日发布 | 3129阅读

新型3D数字手术显微镜(Aesculap Aeos®)在神经外科手术中的评价

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  近日,知名神经外科学杂志《Cancers》在线发表了临床试验研究。该研究旨在对3D数字手术显微镜在神经外科日常工作中的发展和实际应用进行研究讨论。文章第一作者是德国法兰克福大学医院神经外科的Stefanie Maurer,夏里特医学院亦参与了此项研究。


  研究主要通过:(1)肿瘤组织的可视化及其与健康正常组织的区别;(2)人体工程学设计对术者工作状态的影响;(3)3D数字手术显微镜在临床培训中的应用前景。这三大角度对Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜的临床适用性进行了分析。结果表明Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜在显微外科手术中使用是可行且安全的,并以其卓越的景深效果和术野画质、独立变焦功能、优秀的人体工程学设计获得了试验研究中大多数神经外科医生的认可。


研究背景

3D数字手术显微镜在神经外科日常工作中的开发和使用是当前争论的焦点[1-5]。与使用既定的标准手术显微镜(OPMI)相比,卓越的人体工程学舒适度、清晰的图像质量和放大倍率、拓宽的手术视野以及增强住院医师在手术过程中的体验被认为是其主要优势[1,6-8]。在使用外视镜进行颅脑和脊柱手术后,外科医生对其在器械持握和术中重新定位方面给予了高度评价。也有部分神经外科医生认为3D数字手术显微镜在视觉立体感、操作部位深度和焦点的改变等方面还需要进一步的讨论验证。


研究方法

在这项为期9周的前瞻性研究中,德国某大学神经外科大学系使用Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜进行了19例神经外科手术。在这个由10名神经外科医生组成的队列中,包括该部门的负责人、四名高级医师、两名顾问和三名住院医师,他们被安排主刀与他们培训水平相对应的手术(图1)。纳入分析的手术包括颅脑肿瘤手术、脊柱手术、癫痫手术、动脉瘤夹闭术、颅外伤手术和周围神经手术。


图1. 术者在切除脑膜瘤TS 4/5期间使用三维机器人数码显微镜。


在首次使用之前,每个外科医生都接受了制造商提供的关于数字手术显微镜的正式介绍。在手术过程中,外科医生可以在手术的任何步骤中根据外科医生的需要更换到传统显微镜。当且仅当被认为适合外视镜手术的操作才会使用Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜进行。


患者年龄、诊断、手术程序、组织病理学发现、病例复杂性以及手术时间和临床结果都被记录在案。此外,术后,每位医生将完成一份包含43个项目的问卷,该问卷使用5(至6)点Likert量表对图像质量、人体工程学、使用难度和术后身体疲劳方面的术中满意度进行打分。


研究结果

10位不同的神经外科医生,包括1位科室主任、4位高级医生、2名顾问和3名住院医师,总共对19名不同患者进行了19次手术,全部或部分使用Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜进行。总共进行了12台颅脑手术,包括3例胶质母细胞瘤(颞顶叶、颞叶和额叶)(图3)、3例转移瘤(2例小脑,1例枕顶叶)、2例脑膜瘤(额突部、蝶翼)以及2例脑血管病例,包括颈内动脉和大脑内侧动脉动脉瘤夹闭(表2、图4)。1例因外伤所致基底节脑出血的引流管辅助排空血肿清除术(图5)。总共处理了6例脊柱病例,包括1例TS 4/5脑膜瘤(图1)、1例LS3/4血管母细胞瘤(图6)、2例椎管狭窄(LS2/3、CS5-7,两例均为融合手术)和2例L5/S1腰椎间盘突出症。另外还评估了一次与癫痫手术和一次迷走神经刺激术(图7)。


图3. 在5-ALA引导下的PplX荧光铺助下切除多形性胶质母细胞瘤期间使用Aeos进行术中记录的屏幕截图∶(A)常规白光。肿瘤及其边缘在常规白光下较为模糊。(B)蓝光。在较暗的白光和较强的蓝光下,肿瘤散发的强烈荧光清晰可见。(C)同时使用白色和蓝色光源∶肿瘤边缘更容易识别。


图4. 动脉瘤夹闭术中给予吲哚菁绿∶图A、C为Aeos手术中对吲哚菁绿的识别。大脑中动脉未夹闭的动脉瘤在(A)中可视化并被剥离。(B)在普通白光下,动脉瘤可视化并由衫田动脉夹夹闭。(C)Aeos的灯亮起,用于通过吲哚菁绿进行动脉瘤夹闭后的控制。在正确的角度下,动脉瘤夹闭的瘤囊在吲哚菁绿静息态灌注下呈高亮状态。图(D-F)显示了通过图像处理后增强的对比度,但是由于高清背光的LED屏幕,这在术中是不必要的。


图5. 引流管的辅助下清除脑内出血。Aeos可对出血部位进行术中可视化。


图6. 通过Aeos切除椎管内、腰椎的血管母细胞瘤。(A)手术中硬脑膜切开后蛛网膜和脊髓的可视化。(B)硬膜内肿瘤的暴露。


图7. 难治性抑郁症患者接受迷走神经刺激术术中记录的截图。(A)迷走神经在电极放置期间如图所示。(B)电极放置后的最终视图。


在所有病例中,患者平均年龄为59.3±17.3岁(范围为26-85岁),病例复杂度“高”的有10.53%,“难度增加”的36.84%,“中等复杂”为42.11%。其中10.53%的病例被评为“相对较低”(n=19)。就病例的复杂性而言,没有任何手术被评为“低”或“非常高”。外科医生平均在手术室的时间为221min(±71min),平均手术时间为154min(±61.5min)。2例胶质母细胞瘤行全切除(已证实),其中第3例被计划为肿瘤次全切除。颞叶和杏仁核切除术后出现1例并发症(滑车神经麻痹)。术中未发现任何并发症。在患者的预后方面,7例患者术后情况有所改善(4例患者的疼痛减轻,3例患者的肌力减退有所改善)。


问卷评估了术者对Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜适用性满意度的评估。共有78.95%的外科医生对手术的满意度评价为“高”,26.32%的评价为“非常高”。19名外科医生中没有人报告手术中操作体验差强人意。此外,Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜的人体工程学设计得到了84.21%的外科医生的认可;3D深度感知得到了73.68%的外科医生的认可;94.74%的外科医生对显示器的画面清晰度表示满意;78.95%的外科医生对景深效果表示满意;94.74%的外科医生对照明效果表示满意。


图8. 第一份问卷评估了术者对Aeos的适用性的满意度。在y轴上列出了影响其适用性的因素。x轴表示同意的程度,其中0表示完全不同意,5表示完全同意。箱式图画出了中位数。

研究小结


总之,Aesculap Aeos® 3D数字手术显微镜可以安全地用于神经外科的各种显微手术中。在我们的研究中,大多数神经外科医生对使用3D数字手术显微镜进行手术都表示非常满意。与传统的基于目镜的显微镜相比,该显微镜可以提供更清晰的术野画面,更卓越的景深效果和变焦技术,更先进的人体工程学设计,助力术者以更便捷舒适的方式高效完成显微外科手术。


参考文献


1. Amoo, M.; Henry, J.; Javadpour, M. Beyond magnification and illumination: Preliminary clinical experience with the 4K 3D ORBEYE™ exoscope and a literature review. Acta Neurochir. 2021, 163, 2107–2115. 
2. Khalessi, A.A.; Rahme, R.; Rennert, R.C.; Borgas, P.; Steinberg, J.A.; White, T.G.; Santiago-Dieppa, D.R.; Boockvar, J.A.; Hatefi, D.; Pannell, J.S. First-in-man clinical experience using a high-definition 3-dimensional exoscope system for microneurosurgery. Oper. Neurosurg. 2019, 16, 717–725. 
3. Langer, D.J.; White, T.G.; Schulder, M.; Boockvar, J.A.; Labib, M.; Lawton, M.T. Advances in intraoperative optics: A brief review of current exoscope platforms. Oper. Neurosurg. 2020, 19, 84–93. 
4. Murai, Y.; Sato, S.; Yui, K.; Morimoto, D.; Ozeki, T.; Yamaguchi, M.; Tateyama, K.; Nozaki, T.; Tahara, S.; Yamaguchi, F. Preliminary clinical microneurosurgical experience with the 4K3-dimensional microvideoscope (ORBEYE) system for microneurological surgery: Observation study. Oper. Neurosurg. 2019, 16, 707–716.
5. Rösler, J.; Georgiev, S.; Roethe, A.L.; Chakkalakal, D.; Acker, G.; Dengler, N.F.; Prinz, V.; Hecht, N.; Faust, K.; Schneider, U. Clinical implementation of a 3D4K-exoscope (Orbeye) in microneurosurgery. Neurosurg. Rev. 2021, 1–9. 
6. Shimizu, T.; Toyota, S.; Nakagawa, K.; Murakami, T.; Mori, K.; Kishima, H.; Taki, T. Retrosigmoid Approach in the Supine Position Using ORBEYE: A Consecutive Series of 14 Cases. Neurol. Med.-Chir. 2021, 61, 55–61. 
7. Ricciardi, L.; Chaichana, K.L.; Cardia, A.; Stifano, V.; Rossini, Z.; Olivi, A.; Sturiale, C.L. The exoscope in neurosurgery: An innovative “point of view”. A systematic review of the technical, surgical, and educational aspects. World Neurosurg. 2019, 124, 136–144.
8. Beez, T.; Munoz-Bendix, C.; Beseoglu, K.; Steiger, H.-J.; Ahmadi, S.A. First clinical applications of a high-definition threedimensional exoscope in pediatric neurosurgery. Cureus 2018, 10, e2108. 


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