神经内镜技术.doc

神经内镜技术神经内镜技术简介神经内镜技术是科学技术带给神经外科医生的一双“慧眼”，是微创神经外科理念的突出代表，以神经内镜技术解决神经系统疾病，具有创伤小、安全度高、恢复快和费用低等优点，手术是在内镜监视下进行操作，非常精细，创伤轻，疗效好。作为一种新的诊治手段，它提高了人们对某些疾病的结识，并改变了一些疾病的治疗理念。神经内镜(Neuroendoscope)，又称脑室镜，是近10余年发展起来的一种用于神经外科的内窥镜。整套的神经内镜设备涉及摄像系统，光源系统，冲洗系统，各种专用神经内镜(涉及硬镜和软镜)以及配套器械和设备。神经内镜技术的发展史我国内镜神经外科工作起步较晚，最初在90年代中期才尝试开展，开展的城市重要集中在北京、上海、黑龙江和广州等地。近年来，国内许多省市的神经外科相继购置了神经内镜设备，从不同角度开展了一些工作，神经内镜技术应用的范围现已基本和国际接轨。当前全国累计神经内镜手术上万例。治疗病种以脑肿瘤、脑积水、脑出血、颅内囊肿等为主，其中脑肿瘤占近50%，重要涉及垂体瘤、表皮样囊肿、颅咽管瘤、脊索瘤、脑室内肿瘤。开展的技术内容重要是颅底内镜、脑室脑池内镜，而脊髓脊柱内镜开展的相对较少。近来无论是从手术例数，还是手术效果上都有明显的提高。学术上，1998年至2023年的2023间，我国共发表神经内镜相关的中文论文581篇，英文论文17篇。年发表文章的数量逐年增长。文章的内容以学术论文为主占63%，其他为解剖、综述、基础研究等。在近l0年中，全国性神经内镜技术各种培训班、研讨会平均每年都有1-2次，省或区域性的有2-4次，培训内容涉及了技能训练、理论授课、现场手术演示等，充足发挥了近距离、互动式学术交流的优势。强化国际间交流，促进了神经内镜技术发展的先进性。近l0年间在神经内镜方面的国际间交流不断扩大，据不完全记录，每年都有以学习班、学术会议等形式请来进行学术交流的国际学者，涉及美国、德国、日本、意大利、法国、澳大利亚、韩国等。国内很多专家积极参与国际相关学术会议，促进了新技术研究、开发和应用水平与国际接轨。神经内镜技术的分类随着内镜设备和技术的不断发展，神经内镜的适应证不断扩大，其应用前景也日趋广阔。目前,神经内镜手术按内镜工作环境与操作特点分为两大类：1、水环境神经内镜手术;既以脑脊液为光束媒介，应用鞘式内镜及与之配套的微型内镜器械操作;器械通过鞘内通道与内镜同轴平行到达术区;操作区域在脑室内或脑脊液样囊肿腔内。典型手术如：解决脑积水的内镜第三脑室造口术和解决颅内蛛网膜囊肿的内镜囊肿-脑池穿通术等。2、空气环境神经内镜手术：既以空气为光束媒介，应用观测内镜和显微神经外科器械或特制的内镜器械操作;器械在镜体之外以一定自由与内镜分离成角到达术区;操作区域在脑表面或颅底。典型手术如：内镜鼻内经蝶垂体瘤切除术、内镜脑内血肿清除术等。神经内镜技术的设备1、神经内镜技术的配套设备内镜冷光源：神经内镜常用的冷光源是卤素灯和氙灯，后者光亮度更高内镜成像系统：涉及摄像头和摄像主机两部分组成内镜手术监视器：神经内镜手术时，术者目视电视屏幕(监视器)展现的术野，同时操作进入术区的手术器械，完全不同于手术显微镜下的神经外科手术。监视器是内镜手术中操作者全神贯注的地方图像存储编辑系统：不是神经内镜手术所必须的，但是该系统可完整记录实时视频手术资料，并可将视频资料编辑存储或输出，是学术交流或教学演示不可缺少的内镜设备台车：以上神经内镜设备可装配到一个台车上，便于移动和保管2、神经内镜技术的配套器械神经内镜技术的配套器械：脑室镜配套器械：脑室镜下完毕的代表手术是第三脑室底造口术和囊肿造口/囊壁切除术。重要的外科操作是组织分离、扩张、止血、切开、活检和移除等。因此，所用的重要器械有微型单极或双极电凝器(用于止血、组织脆化与分离)、微型剪刀、微型抓钳、微型活检钳和特制的微球囊导管等观测镜配套器械：观测镜下的神经内镜手术，大多是内镜取代手术显微镜的神经外科手术，所用器械多是常规显微神经外科器械的改良，近年来各厂家根据不同手术的临床需要推出了多品种多规格的相关器械。3、神经内镜技术辅助设备进行内镜手术除内镜手术器械外，还需要一些辅助设备，这些辅助设备有：1立体定向仪： 立体定向仪可根据CT、MRI 提供的影像学资料作出准确的病灶定位，同时为内镜提供可靠的固定装置。常用的定向仪有Leksel 定向仪、BRW 定向仪、Ramai 定向仪等。2B 型超声仪： B 型超声仪重要用于术中病灶定位和导向，常用B 超探头为7.5MHz 的弧形探头，直径为11.2cm。3多普勒超声仪： 用来探测靶点和穿刺途中的血管。20MHz 高分辨率多普勒超声仪可以探及直径为0.1mm的小血管。在多普勒超声仪的监视下可以比较安全地对血供丰富的肿瘤进行活检和切除，可以避免损伤血管所导致的严重后果。常用超声探针有三种，外径分别为1、2、3mm。4超声吸引器： 用来清除不能吸除的血凝块和切除质地较硬的肿瘤，但需要特殊细长的管芯。目前尚未普及应用。5激光： 用来止血和汽化肿瘤。常用激光为Nd：YAG 激光，直径600m，波长1.06m。6电视摄像系统： 涉及彩色电视接受机、摄像机，能将镜下操作显示在电视屏幕上，可术中录像。7冷光源：供照明用。内镜冷光源常需高功率冷光源，为150W 或300W 氙灯光源。神经内镜技术的工作原理不同类型的内镜的成像原理各不相同，硬性内镜重要靠多个柱状凸透镜成像，而纤维内镜和电子内镜成像原理相对复杂。(一)硬性内镜1895年研制出硬性内镜，由3根管子组成，呈同心圆状排列，中心管为光学结构，第二层管腔内为灯泡和水冷结构，外层壁上刻有刻度，显示进镜深度。192023设计了新的光学系统，使内镜的视野更加清楚，并制出不同角度的内镜。1953年试制出棱镜和透镜组成导光系统的硬质胆道镜，其照明和成像均较前有明显的改善。1951年Hopkins开始改善传统内镜。1961年，Hopkins和J.G.Gow改善了杆状透镜系统，提高光线投射50倍，奠定了现代硬性内镜的基础，目前临床所采用的硬性内镜绝大多数是基于Hopkins系统的。1.近端，用于连接摄像头;2.目镜罩;3.工作长度;4.视向角;5.光照角度;6.视角;7.内镜直径;8.内镜中心线;9.光轴，与内镜中心线常不一致Hopkins系统光学原理：内镜传递光的亮度与透镜间介质折射率的平方成正比，空气的折射率是1.0，玻璃的折射率约为1.5，如用玻璃做介质，则光传递将增长1倍左右。经典内镜是由一长金属管内含许多间隔较远的玻璃透镜组成的，Hopkins将内镜中的空气/玻璃间隔颠倒，用玻璃作为导光介质，显著改善了光传递。采用Hopkins透镜系统的内镜大部分长度被杆状透镜占据。光线由物镜折射后，经中继系统汇聚光线、消除色差后，成像于目镜。(二)纤维软镜1.纤维光学原理光导纤维直径为十几到几十微米，可以任意弯曲，光线进入后，经折射到达其内表面，如此反复地折射，光就从一端传到另一端。当玻璃丝弯曲时，反射角相应地变化，光线就随弯曲的纤维传导。2.纤维光束导像原理导像纤维束由几万根光学纤维丝按顺序平行地排列起来，运用光学上的全反射原理，将物像由一端传至另一端，不失真地传递图像。3.成像原理冷光源的光束经光导纤维束(导光束)照射于手术野内，照射得到的反射光即成为成像光线，先后通过直角屋脊棱镜、成像物镜、玻璃纤维导像束、目镜等一系列光学元件，在目镜上显示手术野的图像。(三)电子软镜电子内镜成像依赖于内镜前端装备的微型图像传感器，冷光源发出的光线经内镜内的光导纤维进入手术野，图像传感器接受到手术野的反射光，将其转换成电信号并传送到视频解决系统，后者将其解决后传输到显示器中，显示为手术野的彩色图像。其图像比普通光导纤维内镜的图像更清楚，色泽更逼真，分辨率更高。决定电子内镜成像质量的核心部件是光电耦合元件(CCD)，CCD的性状决定内镜的成像质量和操作特性。安装CCD的方法有两种，一种是CCD的受光面垂直于物镜光轴方向，使CCD直接接受从物镜射来的光，结构较简朴，但CCD的尺寸受内镜粗细的限制;另一种是CCD的受光面平行于物镜光轴，物镜射来的光通过直角转向棱镜照射到CCD受光面上，CCD的面积可以扩大，以提高CCD的像素数。虽然加工难度加大，但可获得更清楚的图像，目前逐渐趋向于采用第二种方法安装CCD。CCD只能感受光信号的强弱，电子内镜的彩色还原是通过在CCD的摄像光路中添加彩色滤光片，并对彩色视频信号进行解决后获得的。彩色滤光片的放置有顺次方式和同步方式。目前临床应用的新型软镜多采用同步方式放置CCD，它在CCD的受光面上镶嵌原色和补色的滤光片，当反射光作用于CCD时，直接产生彩色信号，传送并储存在图像解决器中，图像清楚，色彩还原性好，缺陷是镶嵌式滤光片位于内镜头端，为缩小内镜的直径和缩短头端硬性部增长了技术难度。神经内镜技术治疗疾病1、脑积水：梗阻性脑积水、复杂性脑积水等。婴幼儿和儿童的脑积水，若进行分流术，术后并发症多，随着患儿长大，还需再次手术更换分流管。采用神经内镜手术，创伤小，疗效好，不需放置和更换分流管。2、脑室内囊肿、脑囊虫病、脑脓肿、脑室炎都可采用神经内镜手术治疗。3、颅内蛛网膜囊肿：外侧裂蛛网膜囊肿、枕大池囊肿、鞍上囊肿等，其中鞍上囊肿常被误诊为脑积水，进行分流术治疗，术后囊肿继续增大，病情加重;而采用内镜手术，、在内镜下打开囊壁，彻底缓解脑积水。4、垂体瘤：绝大多数垂体瘤可采用内镜下经鼻入路切除，术中操作都在内镜监视下进行，比显微手术更安全，肿瘤全切率高，创伤更小，不需填塞鼻腔，患者术后痛苦小。5、斜坡脊索瘤，拉克氏囊肿，脑脊液鼻漏，视神经损伤等都可采用经鼻腔入路的内镜手术治疗，外部没有切口。6、脑肿瘤：一些颅内胶质瘤可采用内镜手术切除，胆脂瘤在内镜下更利于彻底切除。一些囊性肿瘤，如血管母细胞瘤、胶样囊肿和颅咽管瘤也可在内镜下切除。7、慢性硬膜下血肿、脑室出血和脑出血：同传统手术相比，手术创伤小，术后并发症少。8、三叉神经痛，半侧面肌痉挛，顽固性眩晕和舌咽神经痛都可在内镜下进行神经血管减压术。9、Chiari畸形：即小脑扁桃体下疝畸形。一些患者合并脑积水，可进行第三脑室底造瘘术;另一些患者，可在内镜下行枕大孔减压术，创伤很小，术后恢复快。神经内镜技术的典型手术1.神经内窥镜第三脑室底造瘘术脑积水概述脑积水发病率较高，常见于儿童，目前最常用的手术方式是脑室腹腔分流术，存在许多问题，并发症多，花费不小，有时需再次手术调整、更换引流管，甚至不得不拔除，迫使神经外科医生探寻更好的手术方式。自上个世纪90年代起，内镜成为微侵袭神经外科的重要工具。脑积水是神经内镜治疗最重要、最佳的适应证，神经内窥镜第三脑室底造瘘术(ETV)使脑脊液的引流更接近生理通路，根据记录大约70%的脑积水患者可以不做分流术，而通过ETV获得治疗。手术指征ETV的重要手术指征是中脑导水管狭窄、闭塞，或中脑、松果体区、后颅窝的占位性病变、Chiari畸形等引起的梗阻性脑积水。目前发现ETV也可以治疗一些交通性脑积水，也许是由于在后颅窝脑脊液沿蛛网膜下腔流动时受到梗阻，ETV建立了新通路从而解除梗阻。ETV还适合于分流术失败者、患有腹水、腹腔感染等分流术禁忌证的患者以及脑膜炎、脑室出血后脑积水患者。神经内窥镜第三脑室底造瘘术的优点(对比脑室-腹腔分流术)三脑室底造瘘术无异物(脑室-腹腔分流管)植入，无异物引起的不适感;三脑室底造瘘术所重建的脑脊液循环更接近生理循环，无分流过度、分流局限性及因虹吸导致的分流速度随体位改变而产生的波动，因而疗效好，术后不适症状少;三脑室底造瘘术所重建的通路为直径5mm的薄膜瘘口，很少堵塞，因而一次手术，终身治愈。而脑室-腹腔分流管细长，管腔小，装置复杂，较易堵塞至手术失败;三脑室底造瘘术不受儿童生长发育的影响，而脑室-腹腔分流术随儿童身体长高需反复重新手术更换分流管;三脑室底造瘘术可以同时消除病因，如脑室内囊肿、出血等;用于分流失败或感染粘连的非交通性脑积水患者也获得了较好的疗效。三脑室底造瘘术手术创伤小，死亡率极低，很少发生严重并发症。ETV作为一种新的手术方式，已成为梗阻性脑积水和部分交通性脑积水的首选治疗方法。手术方法病人取全麻仰卧位，头部抬高15，右侧冠状缝前2cm、中线旁开2cm处颅骨钻孔，皮层造瘘穿刺右侧脑室额角, 镜鞘沿造瘘管通道进入侧脑室额角，导入内镜，先观测侧脑室、室间孔及周边解剖标志( 由膈静脉、丘纹静脉、脉络丛组成的“Y”形结构前方即为室间孔)，通过室间孔进入第三脑室, 造瘘 点选择第三脑室底中线位于双侧乳头体与漏斗隐窝之间变薄的无血管区, 使用点状双极电凝进行造瘘,在初步形成造瘘口后，应用球囊导管进行扩张瘘口，达成 1cm左右，看到基底动脉及大脑后动脉为造瘘成功的标志。手术全程生理盐水冲洗。2.神经内窥镜经单鼻孔垂体腺瘤切除术近十年来，经单鼻孔神经内镜下切除各类的垂体腺瘤，具有微创、并发症少、手术时间短、肿瘤切除彻底等优点。与经口鼻蝶人路相比，避免唇眼切开、鼻中隔游离及鼻戮膜大面积剥离等鼻腔结构的损伤，减少萎缩性鼻炎、 唇眼感觉缺失及牙眼萎缩等并发症。在狭长的腔隙孔道中操作，内镜较显微镜在成像上明显存在优势，多角度内镜可观测深部术野侧方情况，便于掌握肿瘤的切除情 况，基本可以将包膜内的肿瘤切除干净，可以减少垂体和周边重要结构的损伤;此外，直视下止血可靠，减少术后出血的并发症。切除脑室内微小病灶运用内镜的监 视系统可辅助显微神经外科手术，在切除脑室内微小病变，如脑室和脑池病变、颅内囊性病变、脑室出血、脑脓肿等。神经内镜下不仅能看清楚脑室内形态和结构，还能让术者明确脑室内病变的位置，多发病变的数目，避免盲目操作。在脑深部病变的切除过程中，可以观测和切除显微手术盲区、阴影区的残留肿瘤，对手术有重要的指导作用。3.神经内窥镜辅助颅内动脉瘤夹闭术20世纪90年代，神经内镜广泛用于动脉瘤夹闭手术。目前，神经内镜用于动脉瘤手术重要是采用EAM方式，即运用神经内镜技术辅助观测动脉瘤结构， 动脉瘤与周边血管神经关系以及观测夹闭动脉瘤后动脉瘤夹闭是否位置合适，是否存在误夹和夹闭不全。由于内镜需要有清楚的术野和适当的操作空间，因此，神经 内镜最适合用于未破裂的动脉瘤，或是已破裂但蛛网膜下腔出血已经吸取的动脉瘤手术，特别是深部动脉瘤的手术，它不仅可以帮助术者清楚的了解动脉瘤结构，还 可以探查到瘤蒂具体位置以及动脉瘤后壁下隐藏的穿通支血管，从而减少了对周边脑组织、重要神经和血管的损伤，减少手术后并发症的发生率，有助于病人早日康 复。用ECM完毕动脉瘤夹闭是指在显微手术下，暴露显示动脉瘤及其周边结构后，采用内镜观测动脉瘤具体情况，然后在内镜下完毕动脉瘤的夹闭等操作。以 ECM方式进行动脉瘤手术的优点是，避免过度频繁的进行内镜一显微镜的互换，根据内镜所见的情况，选择最佳视角来夹闭动脉瘤，减少误夹或夹闭不全的几率。 ECM与EAM的重要区别在于，在ECM方式下内镜发挥了更大的作用，但缺陷是内镜占用一定的手术空间，有时会防碍进一步的手术操作，对术者有更高的要 求，术者不仅有高超的显微血管外科技术，丰富的临床经验，并且还要纯熟的掌握内镜操作，以及熟悉内镜下解剖。神经内镜技术的特点神经内镜技术是微创神经外科理念的突出代表。以神经内镜技术解决神经系统疾病，具有创伤小、安全度高、恢复快和费用低等优点，神经内镜专业性很强，对人员素质、器械设备规定很高，与传统的显微神经外科技术有着很大的区别：1.与显微镜下的三维图像不同，内镜所见为二维图像，景深差，成像会有轻微的变形，在视野边沿尤为严重(鱼眼效应，图2- 4-0- 1)，需要长期的训练适应。2.内镜下眼手分离操作需要长期的训练和反复才干得心应手。3.内镜手术器械与传统显微器械也有所不同，同时与腹腔镜、宫腔镜等其他内镜相比，神经内镜的操作空间更为狭小，周边重要结构更多，对技术精细限度的规定更高，多需在狭窄空间内操作多种手术器械，假如没有足够的训练难以纯熟掌握。4.由于所谓的现场效应(scene effect)，光线从内镜头端发出，因此看不到物镜后方和上方的区域，不能运用视野后的解剖标志，非鞘内操作时应注意避免损伤周边结构。5.内镜技术与显微神经外科技术优势互补，对两种技术优、缺陷的结识，手术的适应证、禁忌证的理解需要长期经验的积累。神经内镜技术的优势目前神经内镜治疗脑积水，已经成为重要的新兴方法，与传统手术相比,采用神经内镜治疗脑积水的方法有以下几种优势:1、不易导致颅内或腹腔感染,将术中并发症减小到最低;2、不受儿童生长发育的影响,避免多次换管手术的痛苦;3、手术操作相对较简朴,与传统手术相比时间较短;4、不会出现传统经终板三脑室造瘘术也许引起的蛛网膜下腔闭锁而致手术失败。5、神经内镜技术具有创伤小、疗效好、术后并发症少、恢复快、且更符合人体生理特点。6、同显微镜相比，内镜手术创伤更小，视野更清楚，显露范围更广泛，可以 近距离观测病变，手术操作精确、细致，大大减轻了手术损伤，减少了并发症，提高了手术疗效。且术后痛苦小，恢复快，住院时间短，费用低。7、神经内镜技术和其他新技术相结合，采用小切口，使一些神经外科手术更准确、更精细，使手术创伤进一步减小，甚至达成“踏雪无痕”。与手术显微镜相比神经内镜手术有三个优势：1内镜视管自身带有侧方视角，可消除术中视野盲区。神经内镜辅助显微神经外科克服了显微外科在视觉上许多死角，使手术更加精细效果更好。到达病变时可获得全景化视野，对病变进行“特写”，并放大图像，辨认病变侧方和周边重要的神经、血管结构，引导切除周边病变组织。有角度内镜显示一些手术显微镜所无法达成的脑桥小脑三角、基底池等角落。此外，在神经内镜直视下操作可避免盲目穿刺导致的出血。2借助立体定向或神经导航技术可精拟定位，能解决常规手术难以达成的部位，对脑深部或中线部位的病变手术尤为适合。在较深的术野，手术显微镜的光源亮度出现衰减，而神经内镜系近距离照明，虽然图像的立体感较显微镜图像略有差距，但是深部术野的清楚限度明显优于手术显微镜。3神经内镜更适合用微骨窗入路，手术侵袭性小。神经内镜直径从0.66mm大小不等，对脑组织损伤很小;大多数神经内镜手术采用微骨窗入路，避免了骨瓣开颅手术对脑组织的创伤。内镜身长，横截面小，适合于在狭长的腔隙、孔道内操作。神经内镜这些特性有助于更好地显示病灶或颅内周边重要结构，特别是在显微外科中狭小间隙内进行深部病变操作(如基底动脉瘤)十分有帮助，可以减小开颅范围，避免过多地暴露。手术显微镜;可增长局部照明，光亮度更加柔和。神经内镜技术的发展前景一. 内窥镜辅助显微外科(Endoscope-assisted Micro neurosurgery，EAM)由于手术显微镜提供的直视视野存有死角，因此为了获得满意的暴露，经常需要牵拉脑组织，结果也许引起脑组织 挫伤或脑缺血梗塞，导致神经功能损害。而神经内镜具有各种视角，不用牵拉脑组织即可显示显微镜无法暴露的区域，如动脉瘤的术野背侧面及其邻近血管走行等， 同时可以增长局部照明，对近距离物体的细节显示尤为清楚，因此将内窥镜与显微外科技术结合，可以相辅相成，提高手术的疗效。“匙孔(Keyhole)”手 术是目前内镜辅助显微外科技术应用的典型代表。二.立体定向神经内窥镜(Stereotactic Neuroendocrine)80年代后期以来，内窥镜技术与立体定向技术渐被结合运用，并且，立体定向神经内窥镜技术为了不断适应现代神经外科学的飞速发展的需要而处在不断革新之中，目前神经导航技术与内镜技术的结合应用已被广大神经外科医师所接受，它使手术定位更精确，手术时间缩短，疗效进一步提高。神经导航辅助神经内镜技术的 重要工作原理是：采用神经导航系统的器械适配器系统(如Stealth Station神经导航系统的SureTrak)，将其固定于内镜工作鞘之上，运用 SureTrak的红外线反射装置，由神经导航系统发射和接受红外线，再经工作站解决，动态显示内镜工作鞘头端的三维空间位置和工作鞘杆的投射轨迹。当导 航探针注册成功后，根据导航显示器重建后的三维影像学资料，结合术前拟定的手术目的和方案，来拟定脑室内病灶的位置、手术入路轨迹和相应的手术切口位置。 然后将适配器SureTrak与内镜工作鞘杆牢固连接，SureTrak表面安装有4个能反射红外线的铝合金球，运用被动红外线定位原理，通过校正过程确 定出工作鞘的头端的空间位置及其与尾端之间的长轴连线，该连线方向表达工作鞘的运动轨迹。随后将工作鞘的头端放置于参考架的注册点进行确认。此时，内镜工 作鞘已经完全具有导航探针的功能，作为定位工具在导航显示器上进行三维同步显示。采用该技术已经成功治疗了涉及5例侧脑室囊肿在内的各种侧脑室内病变，手术效果令人满意。脑室内镜、颅底内镜和脊柱内镜已经逐渐应用于神经外科各个领域之中，其发展前景难于预计。国外关于人工智能机器人的研究正在内镜外科领域内进行，目前已经可以完全取代扶镜手的工作，靠听从术者的语言命令自动调节视野，机器人在计算机控制下进行内镜手术的研究正在实行，使远距离遥控手术有也许实现。三维图像的摄像机已经面市，能反馈触觉的传感器也正在研究，目的旨在克服目前内镜技术上术者触觉丧失的缺陷。随着神经内镜的不断使用和经验积累，内镜系列将分工更加专业化，同时随着配套操作器械的不断完善，将进一步扩大内镜的使用范围，方便内镜的使用，减少对病人正常结构的损害和术后并发症的发生，并将在各级医院推广应用。