История стереотаксиса - навигационных систем в хирургии уха и основания черепа
В традиционных методах обучения хирургической технике - делается акцент на обеспечение достаточно широкого раскрытия тканей для постепенной идентификации хирургических ориентиров, что позволяет безопасно продвигаться к цели. Однако визуализация за пределами открытой поверхности часто неполная, поскольку в открытом хирургическом поле не хватает пространственных ориентиров, дающих хирургу возможность работать в более глубоких слоях целевой области.
В прошлом действия в оперативном поле опирались на интуитивное восприятие хирурга и данные предоперационной визуализации. Хирург полагался на свою способность мысленно выполнять трехмерную реконструкцию изображения и сопоставлять ее результаты с видом операционного поля. Возможно, этот метод подходит для простых случаев с минимальным искажением нормальной анатомии.
Однако, когда обычные анатомические ориентиры искажены патологическим процессом, хирург не всегда может визуально дифференцировать поврежденные и интактные структуры.
На традиционный хирургический подход существенно повлияли финансовые аспекты современной системы здравоохранения, а также быстрый прогресс технических достижений в области медицины. Появились так называемые минимально инвазивные техники или техники с минимальным доступом, которые придают особое значение более раннему функциональному восстановлению и косметическому эффекту, что достигается с использованием множества технологий, обеспечивающих минимальное сопутствующее повреждение ткани в ходе достижения хирургической цели.
Такие минимально инвазивные хирургические техники часто применяются в условиях ограниченного доступа и ограниченной видимости и таким образом требуют точного знания анатомии. Ошибки в определении хирургического местоположения могут привести к повреждению нормально функционирующей ткани или невозможности устранить патологический процесс.
С активным введением минимально инвазивных хирургических методов увеличилась потребность в сложной интерактивной рентгенографической навигации, дополняющей видимое глазом возможностью «видеть» под поверхностью тканей. Теперь мультимодальные данные, получаемые на основе анализа изображений, могут интегрироваться в реальном времени для отображения в программе с интуитивно-понятным интерфейсом. Это облегчает точную дооперационную визуализацию патологически измененных структур, а также интерактивное определение местоположения структур в режиме реального времени и ориентацию во время хирургического вмешательства.
Классическая рамочная стереотактическая система.
Термин стереотаксическая хирургия, первоначально введенный Clarke в 1908 году, относится к хирургическим вмешательствам с использованием устройств, обеспечивающих пространственное соответствие между хирургическим инструментом и изображением операционного поля. Термин виртуальная реальность был описан как комбинация интерфейсов человек-компьютер, графики, сенсорной технологии, высокоточных вычислений и организации сетей, чтобы позволить пользователю погрузиться в искусственную реальность и взаимодействовать с ней. Эти условия хорошо знакомы современным хирургам, поскольку технология все больше и больше включается в дооперационное планирование, минимально инвазивную хирургию, хирургическое образование и исследования.
В области отоларингологии недавно было засвидетельствовано быстрое развитие навигационных систем, в основном в хирургии передних отделов основания черепа (например, в функциональной эндоскопической хирургии околоносовых пазух). В меньшей степени эти системы нашли применение в определенных вмешательствах на латеральных отделах основания черепа.
Цель этой и следующих статей на сайте заключается в том, чтобы представить исторический обзор и технические аспекты современных навигационных систем, общее и частное применение в отиатрии/отонейрохирургии и потенциал для будущего.
Стереотаксис, до появления компьютерной томографии (КТ), полностью базировался на использовании экваториальных систем голова-рамка. Эти системы основаны на наложении прямоугольной системы координат, отсчет в которых ведется относительно рамки, надежно прикрепляемой к голове и калибровке путем ориентации по линии, проведенной через переднюю и заднюю комиссуры; в моделях на животных был разработан атлас для нацеливания на пораженные зоны мозга. Hoarsley и Clarke использовали эти ранние стереотаксические системы для размещения электродов в определенных областях мозга животных и, хотя система была достаточно точна для целей их экспериментов, ее не сочли достаточно точной или практичной для использования на человеке.
В 1947 году Spiegel адаптировал вышеупомянутые стереотаксические концепции для использования на человеке, с применением пневмоэнцефалографии и внутричерепных, а не внешних ориентиров. Эта техника была более точной, чем используемая Hoarsley и Clarke, но методология была утомительной и трудоемкой. С увеличивающейся потребностью точно локализовать глубокорасположенные внутричерепные структуры, например, для абляции определенных областей мозга при лечении болезни Паркинсона, в скором времени возник огромный спрос на более легкие в использовании стереотаксические системы.
С появлением КТ цифровые базы данных изображений, полученных при проведении томографии, в сочетании с более современной хирургической аппаратурой значительно ускорили развитие стереотаксической хирургии. Введенная впервые Brown, Kelly и другими нейрохирургами, современная традиционная стереотаксическая хирургия использует рамку для головы для совмещения изображения и хирургического пространства. Предоперационные цифровые данные томографии получают с использованием КТ или магнитно-резонансной томографии (МРТ) с локализатором (с координатными точками), прикрепленным к рамке, установленной на голове.
Рамка, которая накладывает Декартову систему координат на голову, обеспечивает точки крепления локализаторов, которые устанавливаются перед томографией. Томографические координаты привязываются к системе координат, определяющей положение этих точек по отношению к рамке на голове (стереотаксические координаты). Таким образом задается стереотаксическое пространство.
Хотя системы с рамкой на голове громоздкие и тяжелые, они точны в нацеливании на внутричерепные очаги при стереотаксической биопсии. Самая простая форма дооперационного планирования с рамочными системами включает выбор точки в пределах томограммы головы. Эта точка будет преобразована в стереотаксическую координату для хирургического нацеливания на очаг поражения, например, при биопсии опухоли головного мозга. Более сложное дооперационное планирование может включать моделирование траектории, чтобы должным образом ориентировать хирурга и безопаснее производить оперативный доступ, минимизируя сопутствующее повреждение нормальных тканей.
Поскольку точность рамочных систем связана с жесткой фиксацией рамки к черепу, вся конструкция должна быть надежно закреплена на голове, что вызывает значительный дискомфорт у пациента. Этот процесс часто требует общей анестезии перед размещением рамки и проведением томографии; таким образом, время анестезии увеличивается. Рамка остается на месте на все время операции, обязывая как хирурга, так и анестезиолога занимать определенное положение по отношению к телу пациента. Рамочная система представляет собой механическое препятствие, ограничивающее возможности хирурга в доступе к определенным областям, таким как задняя черепная ямка и основание черепа.
Из-за этих недостатков рамочный стереотаксис не имеет широкого применения в хирургии, особенно в случаях отонейрохирургического вмешательства.
