顾建文、解放军总医院第九医学中心

神经外科手术中的外视镜系统具有独特优势，如合理人机工程学模式、广视野深度及高图像质量等。目前难以确定其会被哪些技术完全取代。增强现实和虚拟现实技术可提供直观手术信息，但存在图像分辨率不高、操作复杂等问题；人工智能辅助手术技术能提供决策依据，但面临数据与算法难题；纳米技术可开发新型器械材料，但处于实验室研究阶段。未来可能是多种技术融合发展，外视镜系统在短期内仍将在特定手术场景发挥重要作用，为神经外科手术提供安全、精准的解决方案。

一、引言

在神经外科领域，手术辅助设备的不断发展对于提高手术质量和患者预后至关重要。2008 年，MAMELAK 等报道了一种汲取神经内镜技术特点，并与传统手术显微镜定位相同的显微镜系统 —— 外视镜。自那时起，外视镜系统逐渐在神经外科手术中展现出其独特的优势和潜力。本文将深入探讨外视镜在神经外科手术中的应用，包括其优劣势、发展现状及趋势，以及未来的推广前景。

二、外视镜系统的优、劣势

（一）外视镜系统的优势

更合理的人机工程学工作模式与传统手术显微镜相比，外视镜系统为术者提供了更合理的人机工程学工作模式。术者不必低头曲颈注视目镜，而是以直立面向显示屏的方式进行手术操作，并可以自由扭动头部选择舒适角度。这在长时间的手术进程中，能够尽可能降低术者的疲劳程度，尤其在某些特定部位（如枕下或乙状窦后）的手术中，这一优势更加明显。术者以更加舒适的姿势进行手术操作，可能对手术质量产生积极影响，减少因疲劳导致的操作失误。更广视野、更长焦距、更大视野深度外视镜较传统手术显微镜拥有更长的焦距、更广的手术视野及更大的视野深度。镜体通常置于距离术区 250 - 750mm 范围内，这为手术操作提供了更充裕的空间，减少了调焦频率。在复杂的手术中，更大的视野深度可以让术者更好地观察手术区域的整体情况，提高手术的准确性和安全性。更高的手术图像质量得益于高清摄像头与高像素显示屏，外视镜可以提供比手术显微镜更清晰的术区图像。手术观摩者可以在手术显示屏中看到同术者相同质量的图像，这极大地利于教学活动的开展。同时，高质量的手术图像及较大的显示屏可以给术者提供沉浸式的手术体验，增加手术专注度。此外，手术显示屏还可以让手术室内所有成员随时了解手术进程，更积极高效地参与到手术过程中。更加便捷高效的操控传统手术显微镜进行角度调节等操作时，术者需要双手同时操作，而采用气动支架的外视镜系统在调整镜体位置、调焦等操作均可单手完成，操作更加方便、高效。这在紧急情况下或需要快速调整手术视野时，能够节省宝贵的时间，提高手术的效率。体积、重量小，可移动性好，且成本低外视镜系统在体积、重量和成本方面较手术显微镜有明显优势。其结构特点决定了它占用空间小、可移动性好，在仪器设备繁多的手术室更具有兼容性。对于发展中国家或小型医院来说，外视镜的成本优势使其更具推广价值。易与手术室内其他设备进行整合外视镜系统电子成像技术特点及占用空间小的优势，使其更易于同术中导航资料及其他基于显示屏的手术设备进行整合，更具兼容性。这为多模态的神经外科手术提供了便利，提高了手术的精准性和安全性。

（二）手术显微镜的优势

更好的视觉立体感双目镜手术显微镜凭借双眼视觉差异产生立体视觉，这是外视镜目前所欠缺的。多个报道中，神经外科医师均将缺乏立体视觉效果列为外视镜的一项不足。虽然有学者认为三维立体感并非限制手术的关键因素，可通过外科训练克服，或通过术区器械移动为二维手术视觉引入时间维度，以弥补三维空间觉的缺失，但在深部复杂手术时，二维的外视镜系统仍无法取代传统手术显微镜。研究报道显示，在脑深部关键部位手术中，最新的 3D - 外视镜系统依然无法完全替代手术显微镜。在脑深部病变手术及出血时组织辨认中的优势传统手术显微镜在颅脑深部病变手术及出血时组织辨认方面依然有无可替代的优势。OERTEL 和 BURKHARDT 在 3D - 外视镜系统的临床研究中发现，在列入研究的一组由 5 例颅脑手术、11 例脊柱手术组成的研究对象中，3 例颅脑手术在手术关键步骤中手术医生不得不摒弃 3D - 外视镜系统而使用手术显微镜继续完成手术。这 3 例手术中无法使用 3D - 外视镜系统完成整个手术过程的因素可能是多方面的，包括照明、立体视觉、支架调节及对焦等，但无论如何对脑深部复杂手术，手术显微镜仍有一定优势。

三、外视镜系统在神经外科领域的发展现状及趋势

（一）国内外发展现状

2008 年，MAMELAK 等首次报道 2D - 外视镜系统在活体动物模型接受测试。2010 年，MAMELAK 等开始 2D - 外视镜系统的临床应用研究。2017 年，SACK 等首先报道在人体标本上对 3D - 外视镜系统的外科应用进行测试研究。目前，国外已有较多外视镜系统在临床使用的研究报道，其使用技术及经验日趋成熟。

而国内相关研究起步较晚。2013 年，国内学者开始以自制的轻便型显微镜（screen surgical operation mode，SSOM）系统在尸头上进行模拟手术操作研究。但目前商用的标准化外视镜系统的测试研究以及外视镜系统的临床应用研究国内鲜有报道。

（二）发展趋势

外视镜系统的功能定位类似于传统手术显微镜，其只有突出比较优势才能在手术显微镜技术业已成熟的背景中继续发展。

利用其兼容性好的优势同多种术中辅助设备结合外视镜系统可以与术中导航或管状牵开器等仪器整合，开展多模态的神经外科手术。外视镜系统也可通过添加滤镜进行胶质瘤荧光手术，还有报道整合使用外视镜系统与神经内镜系统来消除传统内镜手术时由硬脑膜开口处到内镜镜头之间的视觉盲区。通过与手术显微镜的比较研究，扬长避短，找出更适合外视镜系统的手术部位或术式脊柱手术由于神经血管结构相对简单，术野相对较浅，适合进行外视镜手术治疗。且外视镜镜体与术区距离较手术显微镜远，易于操纵等特性使其可以更高效进出手术区域，适合脊柱手术时复杂固定器械、植入物使用及需术中频繁透视检查的手术，有时在使用 C 臂时也可不必调整镜体位置。

外视镜系统在表浅的颅脑手术或需要术者以一种不舒适的姿势进行较长时间手术的术式中均具有一定优势。

四、外视镜系统的推广

外视镜系统的推广发展与以下两方面息息相关：

（一）外视镜系统技术的继续升级改进

随着各项技术的发展，在可期的未来，外视镜系统将继续改进发展。比如照明系统升级，提供更均匀、明亮的手术视野；3D - 外视镜系统的完善及推广，进一步提高手术的立体视觉效果。这些改进将使外视镜系统展现出更多优势，提高其在神经外科手术中的应用价值。

（二）神经外科医生的接受和学习

鉴于外视镜系统存在区别与传统手术显微镜的独特优势，外视镜系统的操作使用应该成为神经外科医生必备的操作技能之一。对于有神经外科显微操作经验，尤其是神经内镜操作经验的医师，其学习难度并不大。外科医师的接受是外视镜系统发展的基本要素之一。通过培训和实践，神经外科医生可以更好地掌握外视镜系统的操作技巧，发挥其在手术中的优势。

五、未来技术的迭代更新

一方面，外视镜系统在神经外科手术中具有独特的优势，如更合理的人机工程学工作模式、更广的视野和深度、更高的图像质量、便捷的操控、易与其他设备整合等。这些优势使得它在特定的手术场景中发挥着重要作用。在可预见的未来，以下技术的发展可能会与外视镜系统相互补充和协同发展，但不太可能完全取代它：

（一）、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术

应用方式在神经外科手术中，AR 和 VR 技术可以通过将患者的三维医学影像数据与手术视野相结合，为医生提供更加直观和全面的手术信息。医生可以通过佩戴 AR 或 VR 设备，在手术过程中实时看到患者的内部解剖结构，以及手术器械的位置和操作效果。例如，在进行复杂的脑部手术时，医生可以利用 AR 技术在手术视野中显示出肿瘤的位置、大小和周围的神经血管结构，从而更加精准地进行手术操作。优势与局限优势：提供更加直观的手术信息，帮助医生更好地理解手术部位的解剖结构，提高手术的准确性和安全性。局限：目前 AR 和 VR 技术在神经外科手术中的应用还处于初级阶段，存在图像分辨率不够高、设备笨重、操作复杂等问题。此外，该技术还需要进一步的临床验证和规范，以确保其安全性和有效性。

（二）、人工智能辅助手术技术

应用方式人工智能可以通过对大量的神经外科手术数据进行学习和分析，为医生提供手术方案建议、风险评估和预后预测等。在手术过程中，人工智能可以实时监测手术进展，识别手术中的关键结构和风险因素，并及时向医生发出警报。例如，人工智能可以通过分析患者的脑部影像数据，预测手术中可能出现的出血风险，并为医生提供相应的预防措施。优势与局限优势：提高手术的准确性和安全性，减少手术风险和并发症。同时，人工智能可以为医生提供更加客观和科学的决策依据，提高手术的成功率。局限：目前人工智能在神经外科手术中的应用还存在一些技术难题，如数据质量和数量不足、算法的准确性和可靠性有待提高等。此外，人工智能辅助手术技术还需要进一步的临床验证和规范，以确保其安全性和有效性。

（三）、纳米技术

应用方式纳米技术可以用于开发新型的手术器械和材料，如纳米机器人、纳米药物载体等。在神经外科手术中，纳米机器人可以通过微创手术的方式进入患者的脑部，进行肿瘤切除、神经修复等操作。纳米药物载体可以将药物精准地输送到病变部位，提高药物的疗效，减少副作用。例如，纳米机器人可以通过血液循环进入患者的脑部，在肿瘤部位释放药物或进行热疗，从而达到治疗肿瘤的目的。优势与局限优势：提供更加精准和微创的手术方式，减少手术创伤和并发症。同时，纳米技术可以为神经外科手术带来新的治疗手段和方法，提高手术的疗效。局限：目前纳米技术在神经外科手术中的应用还处于实验室研究阶段，存在技术难度大、成本高、安全性不确定等问题。此外，纳米技术还需要进一步的临床验证和规范，以确保其安全性和有效性。

六、结语

19 世纪中期，外科手术室窗户通常朝向东南，且室内需装反光镜，以达到良好的手术照明及显露效果。这是为满足外科手术的三个基本要素：照明、显露和视野。技术进步推动手术辅助设备的不断升级，从最初手术显微镜的应用到如今各种新的手术成像系统出现，每一次尝试都是对已有技术的补充和完善。

目前，外视镜系统尚不能完全取代手术显微镜在神经外科手术中的地位，但其展现出的独特优势应引起广大神经外科医师的重视，并将熟练掌握外视镜手术作为一项必备技能。一个合格的神经外科医生应该选择最适合手术方式来进行疾病治疗，手术显微镜、神经内镜和外视镜都应该是手术备选项。

随着技术的持续升级进步，外视镜系统也将继续升级改进，相信其会开启一个新的时代。在未来，外视镜系统有望在神经外科领域发挥更加重要的作用，为患者的治疗带来更多的希望和福音。