神経外科手術における外視鏡の応用の進展

 

の適用手術用顕微鏡神経内視鏡は神経外科手術の有効性を著しく向上させてきたが、機器自体の固有の特性により、臨床応用には依然として一定の制約がある。手術用顕微鏡デジタルイメージング、Wi-Fi ネットワーク接続、スクリーン技術、光学技術の進歩と相まって、神経内視鏡と外鏡システムは、手術用顕微鏡と神経内視鏡の橋渡しとして誕生しました。外鏡は、優れた画像品質と手術視野、より優れた人間工学的姿勢、教育効果、より効率的な手術チームの関与を備えており、その応用効果は手術用顕微鏡と同等です。現在、文献では主に被写界深度、視野、焦点距離、操作などの技術的機器面での外鏡と手術用顕微鏡の相違点が報告されており、神経外科における外鏡の具体的な応用と手術結果の要約と分析が不足しています。そこで、近年の神経外科における外鏡の応用を要約し、臨床実践における利点と限界を分析し、臨床利用のための参考情報を提供します。

外鏡の歴史と発展

手術用顕微鏡は、優れた深部照明、高解像度の手術視野、立体画像効果を備えており、外科医が手術野の深部の神経組織や血管組織の構造をより鮮明に観察し、顕微鏡手術の精度を向上させるのに役立ちます。しかし、手術用顕微鏡の被写界深度は、手術用顕微鏡視野が浅く、特に高倍率では視野が狭い。外科医は標的領域の角度を繰り返し焦点を合わせて調整する必要があり、これは手術のリズムに大きな影響を与える。一方、外科医は顕微鏡の接眼レンズを通して観察および操作する必要があり、外科医は長時間同じ姿勢を維持する必要があり、疲労につながりやすい。過去数十年間、低侵襲手術は急速に発展し、神経内視鏡システムは高画質画像、良好な臨床結果、および高い患者満足度により、神経外科で広く使用されている。しかし、内視鏡アプローチの狭い通路と通路の近くに重要な神経血管構造が存在すること、および頭蓋腔を拡張または縮小できないなどの頭蓋手術の特徴により、神経内視鏡は主に鼻腔および口腔アプローチによる頭蓋底手術および脳室手術に使用されている。

手術用顕微鏡や神経内視鏡の欠点に加え、デジタル画像処理、WiFiネットワーク接続、スクリーン技術、光学技術の進歩により、外部ミラーシステムが手術用顕微鏡と神経内視鏡の橋渡しとして登場しました。神経内視鏡と同様に、外部ミラーシステムは通常、遠視ミラー、光源、高解像度カメラ、ディスプレイ画面、ブラケットで構成されています。外部ミラーと神経内視鏡を区別する主な構造は、直径約10mm、長さ約140mmの遠視ミラーです。そのレンズはミラー本体の長軸に対して0°または90°の角度で配置され、焦点距離は250～750mm、被写界深度は35～100mmです。長い焦点距離と深い被写界深度は、外部ミラーシステムが神経内視鏡よりも優れている主な利点です。

ソフトウェアとハ​​ードウェア技術の進歩により、外部ミラーの開発が促進され、特に3D外部ミラーや最新の3D 4K超高精細外部ミラーが登場しました。外部ミラーシステムは毎年絶えずアップデートされています。ソフトウェア面では、外部ミラーシステムは術前磁気共鳴拡散テンソル画像、術中ナビゲーションなどの情報を統合することで手術部位を可視化し、医師が正確かつ安全な手術を行うのに役立ちます。ハードウェア面では、外部ミラーは血管造影用の5-アミノレブリン酸およびインドシアニンフィルター、空気圧アーム、調整可能な操作ハンドル、マルチスクリーン出力、より長い焦点距離、より大きな倍率を統合することができ、より優れた画像効果と操作体験を実現します。

外鏡と手術用顕微鏡の比較

外部ミラーシステムは、神経内視鏡の外部特性と手術用顕微鏡の画像品質を組み合わせ、互いの長所と短所を補完し、手術用顕微鏡と神経内視鏡の間のギャップを埋めます。外部ミラーは、被写界深度が深く視野が広い（手術野の直径が50～150 mm、被写界深度が35～100 mm）という特徴があり、高倍率での深部手術に非常に便利な条件を提供します。一方、外部ミラーの焦点距離は250～750 mmに達することができ、作業距離が長くなり、手術操作が容易になります[7]。外部ミラーの視覚化に関して、Ricciardiらは、外部ミラーと手術用顕微鏡を比較して、外部ミラーは顕微鏡と同等の画像品質、光学パワー、および拡大効果を持っていることを発見しました。外部ミラーは、顕微鏡的視点から巨視的視点へ素早く切り替えることもできますが、手術経路が「上部が狭く下部が広い」場合や、他の組織構造によって遮られている場合、顕微鏡下の視野は通常制限されます。外部ミラーシステムの利点は、より人間工学に基づいた姿勢で手術を行うことができ、顕微鏡の接眼レンズを通して手術野を見る時間を短縮し、医師の手術疲労を軽減できることです。外部ミラーシステムは、手術プロセス中にすべての手術参加者に同じ品質の3D手術画像を提供します。顕微鏡では最大2人が接眼レンズを通して操作できますが、外部ミラーは同じ画像をリアルタイムで共有できるため、複数の外科医が同時に手術を行うことができ、すべてのスタッフと情報を共有することで手術効率が向上します。同時に、外部ミラーシステムは手術チームの相互コミュニケーションを妨げないため、すべての手術スタッフが手術プロセスに参加できます。

脳神経外科手術における外鏡

Gonen らは、グリオーマの内視鏡手術 56 例を報告し、周術期に合併症 (手術部位の出血) があったのは 1 例のみで、発生率はわずか 1.8% であった。Rotermund らは、下垂体腺腫に対する経鼻経蝶形骨手術 239 例を報告し、内視鏡手術では重篤な合併症は発生しなかった。また、内視鏡手術と顕微鏡手術の間で、手術時間、合併症、切除範囲に有意差はなかった。Chen らは、81 例の腫瘍を後頭蓋洞アプローチで外科的に切除したと報告した。手術時間、腫瘍切除の程度、術後の神経機能、聴力などに関して、内視鏡手術は顕微鏡手術と同様であった。 2つの手術手法の長所と短所を比較すると、外部ミラーは、ビデオ画像品質、手術視野、操作性、人間工学、手術チームの参加という点では顕微鏡と同等かそれ以上である一方、奥行き知覚に関しては顕微鏡と同等かそれ以下と評価される。

脳神経外科教育におけるエクソスコープ

外部ミラーの主な利点の 1 つは、すべての手術スタッフが同じ品質の 3D 手術画像を共有できるため、すべての手術スタッフが手術プロセスにより積極的に参加し、手術情報を伝達し、手術の指導や監督を容易にし、教育への参加を増やし、教育の効果を高めることができることです。研究によると、手術用顕微鏡と比較して、外部ミラーの学習曲線は比較的短いことがわかっています。縫合の実習では、学生や研修医が内視鏡と顕微鏡の両方でトレーニングを受けた場合、ほとんどの学生は内視鏡での操作が容易だと感じています。頭蓋頸部奇形手術の教育では、すべての学生が 3D メガネを通して三次元の解剖学的構造を観察し、頭蓋頸部奇形の解剖学に対する理解を深め、手術への意欲を高め、トレーニング期間を短縮しました。

見通し

外部ミラーシステムは、顕微鏡や神経内視鏡に比べて応用面で大きな進歩を遂げていますが、限界もあります。初期の2D外部ビューミラーの最大の欠点は、深部構造を拡大する際に立体視が得られないことで、これが手術や外科医の判断に影響を与えていました。新しい3D外部ミラーは立体視が得られないという問題を改善しましたが、まれに偏光メガネを長時間装着すると、外科医に頭痛や吐き気などの不快感が生じることがあり、これが次のステップでの技術改善の焦点となっています。また、内視鏡下頭蓋手術では、腫瘍によっては蛍光誘導による視覚的切除が必要な場合や、手術野の照明深度が不十分な場合があるため、手術中に顕微鏡に切り替える必要があることがあります。特殊フィルターを備えた機器のコストが高いため、蛍光内視鏡は腫瘍切除にはまだ広く使用されていません。手術中、助手は執刀医の反対側に立ち、回転する表示画像を見ることがあります。2つ以上の3Dディスプレイを使用することで、手術画像情報をソフトウェアで処理し、180°反転した形で助手用画面に表示することができ、画像の回転の問題を効果的に解決し、助手がより便利に手術プロセスに参加できるようになります。

要約すると、脳神経外科における内視鏡システムの利用拡大は、脳神経外科における術中可視化の新時代の幕開けを告げるものです。手術用顕微鏡と比較して、外部ミラーは画像品質と手術視野が優れており、手術中の人間工学的姿勢が改善され、教育効果が高く、手術チームの参加効率も向上し、手術成績も同程度です。したがって、一般的な頭蓋および脊椎手術のほとんどにおいて、内視鏡は安全かつ効果的な新たな選択肢となります。技術の進歩と発展に伴い、より多くの術中可視化ツールが手術を支援し、手術合併症の低減と予後の改善に貢献することが期待されます。