Брой 8/2022
Д-р Д. Групчев, д.м., FEBO
СБОБАЛ – Варна, Медицински Университет- Варна
Резюме
Очната хирургия винаги е била енигма, близка до тайнство с една единствена цел – да се възстанови най-ценното човешко сетиво – зрението. Знанията и уменията на хирурга са били ключови за извършване на хирургически интервенции с просто око. Постепенно започнали да се използват средства за подобряване на визуализацията, които най общо са три групи: прости увеличителни стъкла, телескопи и телескопични очила.
Микроскопът е въведен в науката още през 1590 г, но отнема почти век за да бъде използван в практическата медицина. Крачка напред е въведената от Ернст Аббе цифрова апертура и е приложен за ушна операция. Всеки микроскоп за офталмохирургия се състои от осветителна система, оптична визуализираща (наблюдателна) система, команден пулт за ръчно и/или крачно управление и рамо, закрепено на стойка, позволяващо нагласяне на уреда спрямо пациента. Всеки един от тези 4 елемента са претърпели значителна еволюция във времето, с цел постигане на по-добра визуализация, по голяма безопасност (по-малка фототравма за пациента и екипа на операционната), интеграция на различни допълнителни устройства (за запис за измерване, за допълнителен качествен и количествен анализ в реално време).
Artevo 800 (Zeiss) е първият напълно завършен дигитален микроскоп, позволяващ класическо приложение и триизмерна хирургия само с превключване на бутон. Допълнително микроскопът позволява приложение на интраоперативна оптична кохерентна томография (iОСТ) в реално време и свързване с дигиталната платформа “Zeiss Callisto Eye®” за използване на апликации за контролирана, прецизна офталмохирургия. Ключова характеристика на триизмерното наблюдение е OLED 4K дисплей, на който се излъчва операция в реално време, позволяващ стандартно наблюдение на интервенцията и iОСТ за цялата операционна зала.
Трудно е да се прогнозира в каква посока ще ни отведе бъдещето, макар че доста писатели на научна фантастика са го направили плашещо точно. Много е вероятно, повечето конвеционални оптични системи, които използваме днес, да отпаднат и да бъдат заменени с дигиталната им алтернатива. Дигитализацията ще позволи редукция на използваната светлина. Генерираната информацията ще бъде все по-обемна и на все по-високо структурно ниво.
Очната хирургия винаги е била енигма, близка до тайнство с една единствена цел – да се възстанови най-ценното човешко сетиво – зрението. Първите доказателства за очна хирургия са намерени в санскритски ръкописи от V век преди новата ера. Хирург от хиндуистки произход на име Сусрута описва процедура която наподобява каучинг (избутване на помътнялата леща в стъкловидното тяло). Безспорно, векове след това очните операции са били извършвани с невъоражено око.[1, 2] Интересно е да се отбележи, че след въвеждане на очилата като средство за оптична хирургия, очните лечители са изобразявани с очила.
Знанията и уменията на хирурга са били ключови за извършване на хирургически интервенции с просто око. Постепенно започнали да се използват средства за подобряване на визуализацията, които най общо са три групи:
• Прости увеличителни стъкла – малка работна дистанция и липса на стеозрение;
• Телескопи – първо Галилеев а след това и Кеплеров телескоп;
• Телескопични очила, които са предложени от Вестиен и в последствие са доразработени от Карл Цайс.[1, 3-6]
Телескопичните очила са истинска революция в офталмохирургията, като позволяват стерео увеличение при пълна свобода на двете ръце на хирурга и асистента. Основният недостатък на тези системи е правопропорционалната зависимост между теглото и увеличението, както и ограничената работната дистанция. По този начин офталмохирургията е била извършвана до средата, а в България – до 70-те години на двадесети век.
Микроскопът е въведен в науката още през 1590 г, но отнема почти век за да бъде използван в практическата медицина.[7] Крачка напред е въведената от Ернст Аббе цифрова апертура, и е приложен за ушна операция. Едва през 1938 г италианците Туло и Калицети изработват трипод, на който монтират микроскоп, с цел да бъде използван за хирургически интервенции в офталмологията. През 1956 г Хоакин Барекер създава система за монтаж на тавана, с цел да се спести място. По това време Карл Цайс започва производство на операционни микроскопи, включително и за офталмология. [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] [2, 4-6] През 1964 Ханс Литман адаптира бийм сплитър към микроскопа на компанията Zeiss и така асистентът може да участва активно в хирургическата интервенция.[8, 9] Друг проблем с операционния микроскоп е работната дистанция. За някои интервенции работна дистанция от 50-60 сантиметра е нормална, но за офталмология, тя трябва да е значително по-къса. Причината за това е голямото статично напрежение и сравнително малките инструменти, които се използват за офталмохирургия.
Всеки микроскоп за офталмохирургия се състои от осветителна система, оптична визуализираща (наблюдателна) система, команден пулт за ръчно и/или крачно управление и рамо, закрепено на стойка, позволяващо нагласяне на уреда спрямо пациента.[8] Всеки един от тези 4 елемента са претърпели значителна еволюция във времето, с цел постигане на по-добра визуализация, по голяма безопасност (по-малка фототравма за пациента и екипа на операционната), интеграция на различни допълнителни устройства (за запис за измерване, за допълнителен качествен и количествен анализ в реално време).
Хирургичните микроскопи за офталмология са задължително бинокулярни и се състоят от окуляри, свързани с призма и увеличителна система с барабанно или плавно променяне на увеличението.[1, 5, 6] От характеристиките на оптичната система зависи работното разстояние, което е ключово за приложението на микроскопа за различни хирургически интервенции. Увеличение на микроскопа може да варира от 4х до 40х. Увеличението е много важен параметър, тъй като от него зависи резолюцията. По правило човешкото око е с резолюция 175 микрометра. При подходящо увеличение обаче, резолюцията може да се увеличи до 8.6 микрометра, което е особено важно за офталмохирургията.
Безспорно най-важният процес в използването на оптичната система е фокусирането. В офталмологията говорим за общ и прецизен фокус. Общият фокус обичайно се постига с нагласянето на болния и фокусиране върху предния очен сегмент, извършва се на малко увеличение.[10] Тази стъпка обичайно изисква участие на ръцете, поради което има разработени различни приспособления за осигуряване на стерилност. Фината фокусировка обичайно става чрез педал, за да може ръцете на хирурга да са свободни. Важно е да се знае, че колкото по-голямо е увеличението, толкова по-малка е дълбочината на фокуса. За да се избегне този недостатък, съвременните микроскопи имат иновативни, технологични подобрения, увеличаващи дълбочината на фокуса. Заедно с оптичните качества, всеки микроскоп за оперативна работа трябва да има и добра осветителна система. В офталмологията от особена важност е фактаът че осветлението може да предизвика остра и/или хронична фототравма на пациента, причина поради която към осветлението има специфични изисквания и цветната температура може да варира между 3000 K и 6500 К.[11] Четирите основни понятия, свързани с осветлението на окото, са: осветеност, обем на светлината, преодоляване на сенките и загряване/топлина. По правило всеки хирург желае оптимална осветеност, а тя е баланс между пречупване и отражение на светлината и светлинни загуби.
Artevo 800 (Zeiss) е първият напълно завършен дигитален микроскоп, позволяващ класическо приложение и триизмерна хирургия само с превключване на бутон. Допълнително микроскопът позволява приложение на интраоперативна оптична кохерентна томография (iОСТ) в реално време и свързване с дигиталната платформа “Zeiss Callisto Eye®” за използване на апликации за контролирана, прецизна офталмохирургия.[12] Ключова характеристика на триизмерното наблюдение е OLED 4K дисплей, на който се излъчва операция в реално време, позволяващ стандартно наблюдение на интервенцията и iОСТ за цялата операционна зала. За да бъдат подобрени възможностите за наблюдение, повечето съвременни микроскопи имат и монитори за наблюдение, а също така предлагат опции за записване на оперативните интервенции. Трябва да се има предвид, че записът съответства на изображението на монитора. Системата Артиво разполага с две възможности за наблюдение: конвенционална и триизмерна. Освен че превключването между двете е изключително просто (само с един винт), системата има интелигентна функция, ако хирургът наблюдава операцията през окулярите на екрана изображението да бъде изяснено с автофокус и да може да бъде наблюдавано от всички останали. Важно е да се отбележи, че дигиталните изображения се виждат без забавяне и в реално време.[12-14] Цветовете са естествени, идентични с тези, наблюдавани през конвенционалния микроскоп. Резолюцията е до 25% по-добра, а използваната светлина може да бъде редуцирана с до 87%. ARTEVO 800 позволява позициониране на хирурга с глава напред, без напрежение в шията, гърба и рамената. Малките движения, които хирургът извършва с глава, не нарушават качеството на образа, а панорамността на изображението е ненадмината. Тази позиция е доказано по-ергономична, намалява умората и подобрява работоспособността.
Микроскопът се използва както за предносегментна, така и за задносегментна хирургия. Системата за визуализация на заден очен сегмент RESIGHT® 700 е съвместима както с Lumera 700, така и с ZEISS ARTEVO 800. Чрез специалната софтуеърна система за автоматично нагласяне (Autoadjust®), апаратът автоматично превключва и обръща образа за извършване на ретинална хирургия.
Не на последно място дигиталната технология позволява софтуеърни подобрения, които могат просто да бъдат инсталирани, без това да изисква подмяна на хардуеъра. Това е от особено значение за оптимизацията на хирургията както на преден, така и на заден очен сегмент. Към момента триизмерната хирургия се използва основно за оперативно лечение на задния очен сегмент, като там са изтъкнати предимствата, както следва:
• интегрирана технология, позволяваща визуализация iOCT без външен монитор;
• подобрена ергономичност и незабавна обратна връзка на хирурзите чрез окулярите на микроскопа при нужда;
• подобрена визуализация на подлежащите тъканни структури и по-широко оперативно поле.
На база публикуваната литература, опитът с приложението на триизмерната хирургия на преден очен сегмент е сравнително лимитиран. Вейнсток и съавтори изследват ретроспективна серия от случаи, включващи 2320 очи, които са оперирани за катаракта, използвайки триизмерна система за показване (n = 1,673 очи) (3D група) или традиционен бинокулярен микроскоп (n = 647 очи) (традиционна група).[15] Тяхното заключение е, че двата метода работят еднакво добре, без значима разлика в усложненията или отчетените от хирурга проблеми. По-интересни са заключенията на Хисато Оно, който заключава, че триизмерната хирургия има следните предимства: способността да се наблюдават ясно предната камера и камерния ъгъл, без да се налага често регулиране на фокуса, подчертания стереоскопичен ефект, както и положителен ефект върху стойката на хирурга.[16] Авторът смята, че триизмерната хирургия е със съществени предимства за миниинвазивна катарактална и глаукомна хирургия.
Обзорът на литературата не показва публикации за приложение на триизмерната технология с iOCT за множеството и комплицирани процедури за лечение на ПОП.[17-19] Опитът със системата на автора и неговите колеги и учители показа значителни предимства на тази технология за всяка една стъпка от лечението на преден очен сегмент. На първо място технологията е незаменима за позициониране и правилно фиксиране на АМ. При дълбочинни дефекти се прилага iOCT с две линии на сканиране, а при цялостна оценка на мембраната като покритие iOCT с пет линии на сканиране. Тази технология дава информация за дебелината на мембраната, нейното разпределение и позиция и евентуални дефекти в граничната зона. Особено полезно е приложението на технологията при комбинирана техника на Ханада, където се оценява нивото на запълване на дефекта, а след това и правилната позиция на покритието. Приложението на АМ при травматични случаи много често е „на сляпо“, с цел да се запази интегритета и да се намали възпалението.
Контролът с iOCT позволява оценка на увреждането на предния очен сегмент и вземане на адекватно решение за позициониране на шевовете и разполагане на покритието.
Няма съмнение, че iOCT и триизмерната технология са нова ера в послойната кератопластика.[20-22] За момента основният недостатък е липсата на количествена (числена) оценка на големината и дебелината на структурите, но независимо от това, методиката е незаменима за определяне на дълбочината и ориентацията както при предна, така и при задна ламеларна кератопластика. И при предния, и при задния сегмент iOCT технологията има проблем с инструментите. Опитът показва, че за предния сегмент този проблем е по-лесно решим, тъй като инструментът може да се отстрани за кратък период от време и да се направи оценка на ситуацията. Независимо от това усилията са насочени към създаване на нови материали, позволяващи по-малко засенчване и по-детайлна оценка в реално време.
Триизмерната технология с iOCT има много логистични предимства. Те могат да бъдат групирани в две категории: обучение и участие на екипа в оперативната интервенция. Няма съмнение, че обучението никога не е било по-реалистично и по-ефективно. Триизмерната технология позволява множество обучаващи се да наблюдават процедурата в реално време и да имат същата „гледна точка“ като хирурга. Това важи и за обратния случай: хирургът да наблюдава действията на обучаващия се и може да направи демонстрация, без да си сменя мястото с обучавания.
В последните години в обучението по офталмология много масово навлязоха симулаторите. Независимо от тяхното технологично развитие, те могат да подобрят микродвиженията и да осъществят контрол, но не могат да осигурят „реалистичност“ на усещанията и истинско съпротивление.[10, 23] Триизмерната хирургия е нов етап в обучението на млади специалисти, която осигурява прецизност, сигурност, по-ефективно обучение и ускорено привикване към реалните хирургически предизвикателства.
Не на последно място, триизмерната хирургия интегрира целия екип в реално време, като включва операционната, циркулиращата сестра и анестезиолога в процеса на оперативната интервенция. Това е особено полезно за операционните сестри, които трябва да следят всички стъпки от хода на операцията и да вземат бързи и ефективни решения, с цел подпомагане на хирурга. Към момента тази методика осигурява условия за оптимално участие на целия екип.
Новите технологии имат важно място в офталмохирургията както като средство за обучение, така и като условие за по-качествена и ефективна офталмохирургия. Триизмерната технология, комбинирана с iОСТ, има множество ергономични, технически и технологични предимства, които позволяват хирургическо лечение от ново поколение. Комбинацията на нови хирургически техники с нови технологии позволява развитието на офталмохирургията и постигане на по-добри и по-бързи лечебни резултати.
Илон Мъск е казал „По-добре е да си оптимист, който прави грешки, отколкото песимист, който винаги е прав“. Днес, благодарение на комуникациите и социалните професионални мрежи, новото поколение офталмолози не само получава незабавно информацията за всичко ново, но и разчита на менторство на водещи специалисти в реално време, застанали пред дисплея. За всичко това се изисква технология и тя се развива непрекъснато. Днес има три технологии с перспектива: HMS-3000MT (Sony Electronics, Токио, Япония) се поставя на главата, и предствлява персонализирана система с 3D интраоперативно наблюдение, посредством 3D хирургични камери. Системата за прожектиране на ретината Avegant Glyph (Avegant Corp., Белмонт, Калифорния, САЩ) използва технология за виртуален дисплей на ретината, при която изображението се проектира директно върху ретината на очния специалист. Устройството е свързано към 3D, HD камера, прикрепена към хирургическия микроскоп. Платформата Clarity™ (Beyeonics Surgical, Хайфа, Израел) е вариант за визуализация на очна операция с „разширена реалност“. Платформата включва двойни 3D камери с ултра HD разделителна способност, окачени на отдалечено рамо и прозрачен дисплей за носене на главата, както и процесорно ядро, което позволява интегриране от множество цифрови източници в реално време с нулево забавяне.
Трудно е да се прогнозира в каква посока ще ни отведе бъдещето, макар че доста писатели на научна фантастика са го направили плашещо точно. Много е вероятно повечето конвеционални оптични системи, които използваме днес, да отпаднат и да бъдат заменени с дигиталната им алтернатива. Дигитализацията ще позволи редукция на използваната светлина. Генерираната информацията ще бъде все по-обемна и на все по-високо структурно ниво.
Библиография
1. Dekking, H.M., Use of the binocular microscope in eye operations. AMA Arch Ophthalmol, 1956. 55(1): p. 114-7.
2. Becker, B., The Zeiss operating microscope. Am J Ophthalmol, 1956. 42(2): p. 302-3.
3. Krause, U. and H. Forsius, Routine use of the operating microscope in ocular surgery. Acta Ophthalmol (Copenh), 1968. 46(6): p. 1251-5.
4. Pischeldk, Modification of Barraquer operating microscope for vitreous surgery. Trans Am Acad Ophthalmol Otolaryngol, 1968. 72(3): p. 435-6.
5. Williamson, D.E., Modified foot-control panel for motorized operating microscope. Am J Ophthalmol, 1968. 66(1): p. 118-20.
6. Troutman, R.C., The operating microscope in ophthalmic surgery. Trans Am Ophthalmol Soc, 1965. 63: p. 335-48.
7. Harbin, T.S., Glasses particularly suitable for use with the operating microscope. Trans Am Acad Ophthalmol Otolaryngol, 1969. 73(2): p. 315.
8. Jones-Ashton, I., Microscopes in ophthalmology. Nurs Times, 1972. 68(6): p. 173-5.
9. Rizzuti, A.B., Ceiling suspension motorized operating microscope. Trans Am Acad Ophthalmol Otolaryngol, 1969. 73(2): p. 330-2.
10. Kim, Y.J., et al., Contrast, visibility, and color balance between the microscope versus intracameral illumination in cataract surgery using a 3D visualization system. Indian J Ophthalmol, 2021. 69(4): p. 927-931.
11. Nariai, Y., et al., Comparison of microscopic illumination between a three-dimensional heads-up system and eyepiece in cataract surgery. Eur J Ophthalmol, 2021. 31(4): p. 1817-1821.
12. Kelkar, J.A., A.S. Kelkar, and M. Bolisetty, Initial experience with three-dimensional heads-up display system for cataract surgery – A comparative study. Indian J Ophthalmol, 2021. 69(9): p. 2304-2309.
13. Kantor, P., et al., Use of the heads-up NGENUITY 3D Visualization System for vitreoretinal surgery: a retrospective evaluation of outcomes in a French tertiary center. Sci Rep, 2021. 11(1): p. 10031.
14. Del Turco, C., et al., Heads-up 3D eye surgery: Safety outcomes and technological review after 2 years of day-to-day use. Eur J Ophthalmol, 2021: p. 11206721211012856.
15. Weinstock, R.J., et al., Comparative Assessment of Ergonomic Experience with Heads-Up Display and Conventional Surgical Microscope in the Operating Room. Clin Ophthalmol, 2021. 15: p. 347-356.
16. Matsumoto, C.S., et al., Heads-Up 3D Surgery under Low Light Intensity Conditions: New High-Sensitivity HD Camera for Ophthalmological Microscopes. J Ophthalmol, 2019. 2019: p. 5013463.
17. Sastry, A., et al., Microscope-Integrated OCT-Guided Volumetric Measurements of Subretinal Blebs Created by a Suprachoroidal Approach. Transl Vis Sci Technol, 2021. 10(7): p. 24.
18. Tan, G.S.W., et al., Hints for Gentle Submacular Injection in Non-Human Primates Based on Intraoperative OCT Guidance. Transl Vis Sci Technol, 2021. 10(1): p. 10.
19. Brooks, C.C., et al., Consolidation of Imaging Modalities Utilizing Digitally Assisted Visualization Systems: The Development of a Surgical Information Handling Cockpit. Clin Ophthalmol, 2020. 14: p. 557-569.
20. Palácios, R.M., et al., Clinical Study on the Initial Experiences of French Vitreoretinal Surgeons with Heads-up Surgery. Curr Eye Res, 2020. 45(10): p. 1265-1272.
21. Ehlers, J.P., et al., The DISCOVER Study 3-Year Results: Feasibility and Usefulness of Microscope-Integrated Intraoperative OCT during Ophthalmic Surgery. Ophthalmology, 2018. 125(7): p. 1014-1027.
22. Mohamed, Y.H., et al., First experience of nDSAEK with heads-up surgery: A case report. Medicine (Baltimore), 2017. 96(19): p. e6906.
23. AlZaid, A., et al., Comparison of heads up three dimensional visualization system to conventional microscope in retinopathy of prematurity related tractional retinal detachment. Sci Rep, 2021. 11(1): p. 22356.
Адрес за кореспонденция:
Д-р Д. Групчев FEBO
СБОБАЛ – Варна, Медицински университет – Варна
ул. „Дойран“ 15
9002, Варна
