Udvikling af det kirurgiske mikroskop

Et klart overblik over anatomiske strukturer er afgørende for en vellykket operation - især ved mikrokirurgi, hvor snævre anatomiske hulrum eller nærhed til sårbare organer og væv kan udgøre betydelige risici for patientens helbred. Det kirurgiske mikroskop har udviklet sig til at blive et kraftfuldt værktøj til at forbedre kirurgisk visualisering.

En omfattende gennemgang af kirurgiske mikroskoper, skrevet af Baowei Fei, professor i bioingeniør og radiologi ved University of Texas i Dallas, og bioingeniør doktorgradskandidat Ling Ma, fortæller om udviklingen af ​​kirurgiske mikroskoper, som de har udviklet sig med bredere forstørrelsesområder, længere arbejdsafstande, bedre belysning, og mere stabile bærende strukturer. Ma og Fei forklarer, hvordan kirurgiske mikroskoper modificeres til lidt forskellige optiske konfigurationer og udstyret med specifikke billeddannelsesmodaliteter og platforme til forskellige kirurgiske applikationer.

Ud over luppen

Det første rapporterede kirurgiske mikroskop i en operationsstue blev brugt af en ung otolaryngologisk kirurg ved navn Carl Olof Nylén i 1921 på Stockholms universitet. Nylén brugte et monokulært Brinell-Leitz-mikroskop under operation på en patient med en kronisk øreinfektion. Dette var et skridt op fra en enkelt linse lupe. Værktøjet blev opdateret et år senere af Gunnar Holmgren, der udviklede et kikkertmikroskop til dybdeopfattelse og en vedhæftet lyskilde til at ledsage forstørrelsen. Holmgren ville næppe genkende nutidens kirurgiske mikroskoper med justerbar forstørrelse, lys og skyggefri belysning, variabel arbejdsafstand for at tillade manipulation af kirurgiske instrumenter, og en stald, uhindret udsigt over hele operationsområdet.

Selvom kirurgiske mikroskoper først blev introduceret i neurokirurgiske operationsstuer i 1957, da Theodor Kurze ved University of Southern California fjernede en godartet tumor fra en kranienerve hos en 5-årig patient, neurokirurgi er nu det førende marked for kirurgiske mikroskoper.

Alsidig visualisering, integrerede billeddannelsesmodaliteter

Kirurgisk mikroskopi er nået langt. Ud over optik med høj præcision og fleksibelt mekanisk design, alsidige visualiseringsfunktioner såsom 3-D-skærm er nu inkluderet, samt integrerede billeddannelsesmodaliteter. Augmented reality-skærme, som overlapper virkelige strukturer med, sige, MR- eller OCT-billeder af strukturerne, forbedre visualiseringen af ​​det kirurgiske felt samt de multimodale billeder. Sådanne avancerede kapaciteter ændrer klinisk praksis på operationsstuen, gør det muligt for kirurger at se bedre og udføre udfordrende procedurer med større lethed og succes.

Hyperspektral billeddannelse (HSI) og laser speckle contrast imaging (LSCI) modaliteter er særligt lovende, da de kan bruges on-demand når som helst under operationen og giver rigelige diagnostiske data i realtid som ikke-kontakt og etiketfri billeddannelsesmodaliteter. Ma og Fei bemærker, at både HSI og LSCI tilføjer meget lidt kompleksitet til systemet og kræver minimal indsats for læger at adoptere.

Visualiseringsmulighederne og de integrerede teknologier i kirurgiske mikroskoper udvides fortsat. Med avancerede kommunikationsteknologier og veludviklede augmented-reality-assisterede platforme, store grupper vil være i stand til at deltage eksternt i kirurgiske procedurer, deler et klart overblik over det kirurgiske område via headset, smartphones, eller store møderumskærme.

Robotiske visualiseringsplatforme tillader bevægelsesfrihed for kirurgen og gør det muligt for hele teamet at observere detaljerede strukturer. Integrerede teknologier, såsom et endoskopisk mikroinspektionsværktøj, kan gøre kirurgen i stand til at 'bogmærke' en position i det kirurgiske felt og visualisere den samme struktur i forskellige vinkler. Sådanne systemer beriger konceptet med det kirurgiske mikroskop med flere banebrydende teknologier og giver også klare fordele i tide, funktionalitet, og ergonomi.

Først anvendt til otolaryngologi, kirurgiske mikroskoper bidrager til en bred vifte af mikrokirurgier, fra lymfatisk rekonstruktion til nervereparation. Stigende klinisk brug af kirurgiske mikroskoper kan forventes, og i en større række kirurgiske applikationer.