作者：王楠，賀宜春，藍北武，高宇飛，吉林大學中日聯誼醫院神經外一科
2008年，MAMELAK等報導一種汲取神經內鏡技術特點，並與傳統手術顯微鏡定位相同的顯微鏡系統——外視鏡，該系統中鏡體置於術野數十釐米處，將手術圖像進行光電轉換並實時傳遞至高清顯示屏上，術者通過顯示屏觀察術區情況。2010年，外視鏡系統開始在神經外科手術中應用，並以其獨特的結構功能特點逐漸展現出其區別於神經內鏡系統及傳統手術顯微鏡的優勢。
1.外視鏡系統的結構及特點
1.1外視鏡系統的結構組成
該系統通常有以下部分組成：遠視鏡、光源、高清攝像頭、顯示屏、支架。
①遠視鏡。術區圖像傳導的最基本光學通路，其擁有一個硬性、長杆狀鏡體，直徑約10mm，長度約140mm，鏡頭與鏡體長軸成0°或90°，焦距範圍250~750mm，視野深度35~100mm。該鏡體的諸多特質可為外科醫生爭取到一定手術操作空間的同時避免頻繁聚焦調節。
②光源。目前，外視鏡系統光源主要為光纖傳導的氙氣燈光源，或者由2顆LED燈提供光源，燈體位於鏡頭旁，為術區提供充足、精準照明的同時儘可能減少產生偽影。
③高清攝像頭。高清攝像頭連接於遠視鏡後，進行光電信號轉換的同時可為視頻圖像提供變焦、聚焦等調節，上置焦距調節、圖像放大等控制鍵，是手術醫生與外視鏡系統的主要交互元件。
④顯示屏。實時顯示術區影像，為手術醫生及助手提供手術畫面，如術者和助手位於手術臺兩側，可分別於手術臺兩側放置顯示屏供術者及助手使用。且最新的外視鏡系統可將手術影像信息經後期處理，以翻轉180°的形式顯示於助手顯示屏上，從而使助手能更便捷參與手術進程。
⑤支架。用以固定、承託鏡體。可與神經內鏡共用支架系統，目前廣泛使用的氣動支架系統活動度大，可通過按鍵迅速便捷的調整鏡體位置；更新一代的支架系統將更輕巧、靈活，更適合術者操控。
1.2外視鏡系統的獨特性
外視鏡的結構組成不難看出其技術特點源於神經內鏡技術，可理解為加強版神經內鏡系統，但其功能定位類似傳統手術顯微鏡，這就決定其不具備神經內鏡可以憑藉體積小通過自然腔道或人造竇道進行神經系統深部手術的特點；因此，其與傳統顯微鏡在臨床應用中不存在明顯互補性。外視鏡系統的出現是一種新的手術輔助顯微鏡系統嘗試取代傳統手術顯微鏡的開始。
2.外視鏡系統的優、劣勢
外視鏡功能定位類似與傳統手術顯微鏡，因此，探討其優劣勢主要指外視鏡系統與傳統手術顯微鏡的優劣勢比較。
2.1外視鏡系統的優勢
①更合理的人機工程學工作模式。與傳統手術顯微鏡比較，術者不必低頭曲頸注視目鏡，而是以直立面向顯示屏的方式進行手術操作，並可以自由扭動頭部選擇舒適角度，從而在長時間的手術進程中儘可能降低術者疲勞程度，此優勢在某些部位（如枕下或乙狀竇後）手術時將會更明顯。術者以更加舒適的姿勢進行手術操作可能對手術質量產生一定影響。
②更廣視野、更長焦距、更大視野深度。外視鏡較傳統手術顯微鏡擁有更長的焦距、更廣的手術視野及更大的視野深度，鏡體通常置於距離術區250~750mm範圍內，從而為手術操作提供更充裕的操作空間，並減少調焦頻率。
③更高的手術圖像質量。得益於高清攝像頭與高像素顯示屏，外視鏡可以提供比手術顯微鏡更清晰的術區圖像，手術觀摩者可以在手術顯示屏中看到同術者相同質量的圖像，利於教學活動的開展。同時，高質量手術圖像及較大顯示屏可以給術者提供沉浸式的手術體驗，增加手術專注度；手術顯示屏還可以讓手術室內所有成員隨時了解手術進程，更積極高效地參與到手術過程中。
④更加便捷高效的操控。傳統手術顯微鏡進行角度調節等操作時，術者需要雙手同時操作，而採用氣動支架的外視鏡系統在調整鏡體位置、調焦等操作均可單手完成，操作更加方便、高效。
⑤體積、重量小，可移動性好，且成本低。此方面外視鏡系統較手術顯微鏡有明顯優勢，其結構特點決定其佔用空間小、可移動性好，在儀器設備繁多的手術室更具有兼容性。且外視鏡較手術顯微鏡有明顯的成本優勢，使其在發展中國家或小型醫院更具推廣價值。
⑥易與手術室內其他設備進行整合。外視鏡系統電子成像技術特點及佔用空間小的優勢，更易於同術中導航資料及其他基於顯示屏的手術設備進行整合，更具兼容性。
2.2手術顯微鏡的優勢
①更好的視覺立體感。雙目鏡手術顯微鏡憑藉雙眼視覺差異產生立體視覺。多個報導中，神經外科醫師均將缺乏立體視覺效果列為外視鏡的一項不足，即使有學者認為三維立體感並非限制手術的關鍵因素，可通過外科訓練克服，或通過術區器械移動為二維手術視覺引入時間維度，以彌補三維空間覺的缺失；但在深部複雜手術時，二維的外視鏡系統仍無法取代傳統手術顯微鏡。研究報導顯示：在腦深部關鍵部位手術中，最新的3D-外視鏡系統依然無法完全替代手術顯微鏡。
②在腦深部病變手術及出血時組織辨認中的優勢。最新的3D-外視鏡系統可以提供良好的立體視覺，但傳統手術顯微鏡在顱腦深部病變手術及出血時組織辨認方面依然有無可替代的優勢，OERTEL和BURKHARDT在3D-外視鏡系統的臨床研究中發現，在列入研究的一組由5例顱腦手術、11例脊柱手術組成的研究對象中，3例顱腦手術在手術關鍵步驟中手術醫生不得不摒棄3D-外視鏡系統而使用手術顯微鏡繼續完成手術。這3例手術中無法使用3D-外視鏡系統完成整個手術過程的因素可能是多方面的，包括照明、立體視覺、支架調節及對焦等，但無論如何對腦深部複雜手術，手術顯微鏡仍有一定優勢。
3.外視鏡系統在神經外科領域的發展現狀及趨勢
3.1國內外發展現狀
2008年，MAMELAK等首次報導2D-外視鏡系統在活體動物模型接受測試。2010年，MAMELAK等開始2D-外視鏡系統的臨床應用研究。2017年，SACK等首先報導在人體標本上對3D-外視鏡系統的外科應用進行測試研究。目前，國外已有較多外視鏡系統在臨床使用的研究報導，其使用技術及經驗日趨成熟。而國內相關研究起步較晚。2013年，國內學者開始以自制的輕便型顯微鏡（screen surgical operation mode，SSOM）系統在屍頭上進行模擬手術操作研究。但目前商用的標準化外視鏡系統的測試研究以及外視鏡系統的臨床應用研究國內鮮有報導。
3.2發展趨勢
外視鏡系統的功能定位類似於傳統手術顯微鏡，其只有突出比較優勢才能在手術顯微鏡技術業已成熟的背景中繼續發展。
①利用其兼容性好的優勢同多種術中輔助設備結合。如與術中導航或管狀牽開器等儀器整合，開展多模態的神經外科手術；外視鏡系統也可通過添加濾鏡進行膠質瘤螢光手術，也有報導整合使用外視鏡系統與神經內鏡系統來消除傳統內鏡手術時由硬腦膜開口處到內鏡鏡頭之間的視覺盲區的案例。
②通過與手術顯微鏡的比較研究，揚長避短，找出更適合外視鏡系統的手術部位或術式。脊柱手術由於神經血管結構相對簡單，術野相對較淺，適合進行外視鏡手術治療，且外視鏡鏡體與術區距離較手術顯微鏡遠，易於操縱等特性使其可以更高效進出手術區域，適合脊柱手術時複雜固定器械、植入物使用及需術中頻繁透視檢查的手術，有時在使用C臂時也可不必調整鏡體位置；外視鏡系統在表淺的顱腦手術或需要術者以一種不舒適的姿勢進行較長時間手術的術式中均具有一定優勢。
4.外視鏡系統的推廣
外視鏡系統的推廣發展與以下兩方面息息相關：①外視鏡系統技術的繼續升級改進。隨著各項技術的發展，在可期的未來，外視鏡系統將繼續改進發展，比如照明系統升級、3D-外視鏡系統的完善及推廣等，使外視鏡系統展現出更多優勢。②神經外科醫生的接受和學習。鑑於外視鏡系統存在區別與傳統手術顯微鏡的獨特優勢，外視鏡系統的操作使用應該成為神經外科醫生必備的操作技能之一，且對有神經外科顯微操作經驗，尤其是神經內鏡操作經驗的醫師其學習難度並不大，外科醫師的接受是其發展的基本要素之一。
5.結語
19世紀中期，外科手術室窗戶通常朝向東南，且室內需裝反光鏡，以達到良好的手術照明及顯露效果。這是為滿足外科手術的3個基本要素：照明、顯露和視野。技術進步推動手術輔助設備的不斷升級，從最初手術顯微鏡的應用到如今各種新的手術成像系統出現，每一次嘗試都是對已有技術的補充和完善。目前，外視鏡系統尚不能完全取代手術顯微鏡在神經外科手術中的地位，但其展現出的獨特優勢應引起廣大神經外科醫師的重視，並將熟練掌握外視鏡手術作為一項必備技能，一個合格的神經外科醫生應該選擇最適合手術方式來進行疾病治療，手術顯微鏡、神經內鏡和外視鏡都應該是手術備選項。隨著技術的持續升級進步，外視鏡系統也將繼續升級改進，相信其會開啟一個新的時代。
來源：王楠,賀宜春,藍北武.外視鏡在神經外科手術中的應用[J].中國微侵襲神經外科雜誌,2019(09):426-428.
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