突破手术视野边界:外视镜以高清视角赋能全外科精准操作

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外视镜,自1994年由Gildenberg等人提出概念雏形,便被视为有望革新传统显微镜手术的新型辅助技术。然而,在过去十年中,这方面没有取得重大进展。直至2008年,Mamelak团队推出高清外视镜(HDXO-SCOPE)统,实现了约200mm焦距,其精度可与手术显微镜相媲美,并且后续发展的3D成像技术,更让外视镜带来了堪比显微外科的沉浸式手术体验。

外视镜最核心的优势,在于它彻底解放了手术的“空间自由度” 传统显微镜常因庞大机体限制手术入路和术者站位,造成操作困扰。而外视镜以其灵活的镜头定位,显著减轻了术者肢体负担,为精细操作创造了更优条件。这一特性使其在深部手术(如后颅窝)、需精细操作的手术(如中脑病变)以及老年患者手术中展现出独特价值。

凭借高清成像、灵活操控与精准定位的卓越特性,外视镜正成为推动多学科手术变革的关键力量 它不仅显著提升了神经外科手术的安全性与效率,其应用疆域更持续拓展,已在脊柱外科、眼科、耳鼻喉科、颌面外科、乳腺外科、泌尿外科等多个领域展现出巨大的应用潜力,引领着精准、微创外科的新浪潮。

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在神经外科手术中的应用

一、脑肿瘤

1、基底节区肿瘤切除术

基底节区肿瘤(如胶质瘤、转移瘤、海绵状血管瘤等)的手术切除一直是神经外科的挑战,因其位置深在、毗邻重要神经传导束(如内囊)及血管结构(如豆纹动脉)。在肿瘤切除过程中,穿支动脉的解剖至关重要。

Kijima[1]等使用4K3D外视镜系统对涉及基底节的多形性胶质母细胞瘤进行了手术切除,3D外视镜拓宽了手术视野,可视化下成功地切除肿瘤,降低了术后梗塞的风险,同时神经功能缺损最小。并且外视镜是ICG荧光引导下切除高级别胶质瘤的有效工具,其在浅表和深部手术野的血管、脑实质和手术器械的显像上明显优于手术显微镜

 2、鞍结节脑膜瘤

鞍结节脑膜瘤是前颅底中线肿瘤,约占所有颅内脑膜瘤的10%~15%,鞍结节脑膜瘤的临床表现主要为视交叉受压或视神经管受侵导致视力障碍。

Ville Vasankari[2]等在一项回顾性研究中,证实数字3D外视镜是 falx 和矢状旁脑膜瘤手术的有效工具。即使在大肿瘤中,切除的范围、临床结果和并发症似乎也与手术显微镜相当。
de Andrade 和 Recinos[3]对1例中年女性鞍结节脑膜瘤使用3D外视镜进行了微创眶上入路手术,成功实施了全切肿瘤、视神经管减压。
Chu等[4]报道了1例数字机器人3D外视镜系统的辅助下成功实施了枕下乙状窦后入路手术切除右侧桥小脑角区三叉神经鞘瘤,经过30个月的随访,患者恢复良好,MRI显示肿瘤完全切除,结果表明机器人外视镜系统可以改善术中照明和图像辨率。
二、脑与脊髓血管病
1、颅内血管分流术
Hafez等[5]应用鸡翅血管模拟颅内血管分流术,结果显示外视镜和手术显微镜都可有效地进行血管吻合,而外视镜具有实现更优三维可视化以及为教学目的与他人共享手术视野的潜力。研究认为,外视镜在图像质量、手术视野、人体工程学以及团队参与方面均优于显微镜。
2、颅内动脉瘤夹闭术
另外在颅内动脉瘤夹闭术中,使用内镜改善了动脉瘤周围解剖结构的可视化,但同时使用内镜和显微镜的不足是术者必须在显微镜目镜观察手术视野和观察内镜显示器之间频繁移动视线,术者很难将内镜安全地置入最佳位置。Cho等[6]提出了一种使用内镜和外视镜的画中画系统观察手术区域的新方法,可以突破多镜手术的“瓶颈”,将来自内镜的图像移入外视镜显示器中,术者能同时兼顾双镜,采用此法成功进行了3例动脉瘤夹闭术
3、脊髓动静脉畸形
脊髓动静脉畸形是一种罕见的病变,它们可能表现为髓内出血或水肿,通常会诱发严重的神经功能缺损,术前影像学对动静脉畸形血管特征的预测是成功手术治疗的先决条件,而高分辨率3D外视镜下对解剖结构的辨识则是手术的关键。 Acha[7]等应用3D外视镜成功实施了1例枕叶海绵状血管瘤、1例硬脑膜动静脉瘘和1例硬脊膜动静脉瘘手术,证实3D外视镜可以安全有效地进行血管显微外科手术。
脊髓硬膜动静脉瘘 核磁共振图像(左)和光子CT图像(右)
 
▲外视镜下脊髓硬膜动静脉瘘(sDAVF)
而在国内,已有部分医院开展了外视镜下脊髓动静脉畸形手术,上海交通大学医学院附属瑞金医院在1例脊髓硬膜动静脉瘘(sDAVF)患者的手术治疗中,在精准定位瘘口位置的基础上,打开椎管,于裸眼3D外视镜技术加持下,精准流畅进行了瘘口夹闭、断开,在最小的创伤下有效、精确实施治疗
注:脊髓动静脉畸形手术的传统手术方法是腰背部的开放性大切口手术,术中需要改变体位,且术中缺少精确定位方法,往往需要凭借手术者的经验在术中对包括双侧椎动脉、甲状颈干、肋动脉、腰动脉等在内多达20余根血管精心造影,确定寻找病灶,手术过程复杂耗时,且患者创伤大,术后恢复时间长。

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在脊柱外科手术中的应用

近年来,医学影像技术及手术辅助设备迅猛发展,脊柱微创手术对外视镜的需求日益增长。3D外视显微镜不仅具备高清、立体、放大的术野图像,也改变了传统手术显微镜束缚术者眼睛与操作空间等不利因素,利于长时间精准显微操作,提升了手术安全性和术者体验。

1、颈椎前路椎间盘切除融合术

一项Meta分析纳入了1项前瞻性 队列研究和4项回顾性队列研究,共计349例患者, 其中3D外视镜组154例,手术显微镜组195例,研究发现3D外视镜对于颈椎前路手术同样安全有效,且与手术显微镜相比,可以减少术中出血。

姚志鹏等[8]对接受前路颈椎间盘切除融合术(anterior cervical discectomy and fusion,ACDF)治疗的脊髓型颈椎病患者进行了回顾性研究,其中15例行3D外视镜辅助ACDF,18例行常规ACDF。 3D外视镜在ACDF的应用中,能够提供良好的照明和放大效果,且在工作距离和人体工程学等方面具有优势

近日岳阳市人民医院脊柱外科团队成功完成了湘北地区首例3D外视显微镜下颈椎前路融合内固定术(ACDF)。手术在3D外视镜清晰立体的视野下,术者能准确完成病变椎间盘切除、脊髓减压及椎间融合、钛板螺钉固定等关键步骤,出血量较平常减少超50%,神经周围操作精细,极大降低并发症的发生。

3D外视显微镜下颈椎前路融合内固定术

另外梅奥诊所(Mayo Clinic4K/3D外视镜成像压电超声骨刀深度整合,针对颈椎前路手术(ACDF)中的骨性减压难题通过三个核心技术上有了突破性进展:

1.1 智能骨刀控制系统采用压电超声技术,能自动调节频率(28kHz至5kHz),在遇到韧带或硬膜时立即降低功率,将误切风险降低90%;

1.2 AI-光学实时导航系统将4K外视镜影像与术前CT数据融合,自动标记关键解剖结构(红色标注骨赘、黄色标记神经、蓝色显示血管),实现0.2毫米级精准定位;

1. 3多模态安全防护系统整合光学相干断层扫描(OCT)和声发射传感技术,实时监测硬膜厚度和骨切割声纹特征,在100例连续手术中保持零硬膜破裂记录。其临床数据显示,该系统使钙化病灶全切率从传统的78%提升至98%,手术时间缩短40%,术后吞咽困难发生率从22%显著降至6%。

2023年北美脊柱学会(NASS)调研

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在眼科手术中的应用

1. 白内障手术

硬核白内障(晶状体核硬度高):外视镜的高清视野可帮助术者更清晰地观察晶状体核的层次,减少超声乳化时的能量使用和角膜内皮损伤风险。小切口手术或飞秒激光辅助手术:配合精准的切口制作和撕囊操作,提升手术安全性。
2024 年发表于《J Cataract Refract Surg》的研究显示,外视镜辅助下的硬核白内障超声乳化术可缩短手术时间,术后角膜水肿发生率降低,视力恢复与传统显微镜相当或更优

 

2. 玻璃体视网膜手术

复杂视网膜脱离、糖尿病视网膜病变、黄斑裂孔等:外视镜的广角视野可覆盖周边视网膜,减少传统显微镜下的视野盲区,尤其适合需要广泛视网膜激光或注气 / 注油的操作。微创玻璃体切割术(23G/25G):通过显示屏操作,降低术者颈部和肩部疲劳,适合长时间手术。
3D 外视镜可增强立体感,帮助术者更精准地分离玻璃体皮质视网膜粘连,同时清晰显示视网膜表面与深层结构(如玻璃体基底部),减少因焦距调整导致的操作中断

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在耳鼻喉科手术中的应用

外视镜能够提供放大、更宽广和更深的手术视野,使手术区域在三维空间中得以清晰可视化和导航。这一功能在操作空间有限且尺寸较小的病例中尤为重要,例如,Chebib等人[9]报道了3D 4K扩视镜在35例接受悬雍垂腭成形术的患者中的成功应用。

外视镜在经鼻颅底手术中表现出色,如脊索瘤、颅咽管瘤的切除。其窄径设计可深入狭窄解剖通道,配合导航系统实现精准切除。此外,在人工耳蜗植入侧颅底手术中,外视镜也能提供更稳定的视野,缩短手术时间。

如中山大学孙逸仙纪念医院,院内耳鼻喉科陈穗俊教授团队与郑亿庆教授团队已率先成功开展了多例3D外视镜联合术中听觉电生理监测下人工耳蜗植入术

外视镜联合术中听觉电生理监测下人工耳蜗植入术

手术采用耳后微创小切口,全程在3D外视镜下进行。3D外视镜为手术提供了清晰、立体的视野,能够精细地暴露手术区域,使手术医生能够直观地观察到相关解剖标志:如鼓索神经、圆窗龛、镫骨肌等。

陈穗俊教授介绍,3D外视镜相较于传统显微镜,能够为外科医生提供更加清晰、立体、真实的手术视野尤其在人工耳蜗植入术中,能够更好地暴露面隐窝、圆窗龛、圆窗膜及镫骨肌等关键结构。联合术中听觉电生理监测技术,不仅能够客观评估脑干功能的完整性,还能为术后开机效果提供科学依据。此项技术的成功应用,标志着我院在人工耳蜗植入领域达到了国内领先水平。

Nicole Crimi等人[10]研究中系统评价了外视镜系统与显微镜相比在人工耳蜗植入 (CI)和前庭神经鞘瘤 (VS) 经迷路切除术中的人体工程学特性、可视化和主观性能。结论证实:与显微镜相比,3D外视镜在减少外科医生的压力和潜在的长期风险方面具有明显的人体工程学优势。与传统手术显微镜相比,其他优势包括视野和视觉清晰度的改善,而对完成时间没有影响。外视镜技术的进一步进步将简化这种创新设备在人工耳蜗和经迷路手术中的适应。

同时,外视镜在儿科的耳鼻喉头颈手术中应用也显示出巨大的潜力,成为了一种宝贵的工具。它在耳科、经口和颈部手术中表现出色,与传统手术方法相比,不仅有效且安全,而且没有额外的并发症。此外,成人患者在微血管和重建手术中取得的良好效果,在儿童中也能复制,尤其是在处理口腔疾病时,这是头颈部区域中最狭窄和最难到达的空间之一。其他儿科手术领域,如喉部和气道手术,也应探索使用外视镜的可能性,因为3D和高清成像技术可以提高手术的精确度、对称性和安全性,例如在喉软化症的声门上成形术中。此外,由于可以同时使用二氧化碳激光,外视镜在切割过程中提供了高度的精确度,并有助于减少出血。

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在颌面外科手术中的应用

 

1、腮腺肿瘤切除术

对于腮腺肿瘤切除,内窥镜技术切口更加隐蔽,可位于发际内、耳后区等,瘢痕更小,但是借助外视镜可放大组织成像,妥善保护深藏于腮腺组织中的面神经等重要结构,降低面瘫等手术并发症的发生。

邵阳学院附属第一医院头颈外科成功运用外视镜技术为患者实施了腮腺肿瘤切除手术在手术过程中,易天华主任医师凭借丰富的手术经验和精湛的手术技术,借助外视镜的优势,准确、细致地分离面神经并完整切除了腮腺肿物,完整保留了面神经功能。整个手术过程顺利,出血少,患者术后恢复良好,面部表情正常,未出现面瘫等并发症。

 

2、颅颌面骨折修复术

人的面部由上颌骨、下颌骨、颧骨、鼻骨、颞骨等诸多骨骼支撑,犹如一个精致的瓷器。当摔伤、车祸或者暴力作用在颌面部时,往往会出现颌面部的骨折,不仅会导致面部形态的改变,影响外观,更会影响到眼、鼻等各个器官的功能,甚至威胁到生命,因此发生头面部骨折,尤其颌面部损伤时,需要尽早进行手术治疗。

同时颅颌面区域有许多重要的神经和血管,外视镜能让术者清晰辨认这些结构,在手术过程中加以保护。如在髁突骨折手术中,可清晰显示面神经走行,避免损伤面神经导致面瘫;在眶底爆裂性骨折修复中,能帮助医生避开眶内的重要神经和血管,降低手术风险。
外视镜系统将手术视野展示在显示屏上,手术团队成员都能同步观看,便于助手更好地配合术者进行手术操作,提高团队协作效率,使手术过程更加流畅。
如在复杂的颅颌面骨折手术中,助手可以根据屏幕上的图像,准确地传递器械、协助暴露术野等,有助于手术的顺利进行。
近日,藤田医科大学医学院整形外科[11]在外视镜下辅助眼眶骨折复位手术中,做的一项回顾性队列研究,研究包括 2022 年 1 月至2024 年 12 月在院内通过睫状下入路使用可吸收板进行眼眶底骨折复位的所有患者。其中11 例患者接受了常规手术,10 例接受了外视镜辅助手术,结论显示:外视镜辅助手术在减少眼眶底骨折方面具有显著优势,包括缩短手术时间、改善人体工程学以及增强团队合作和教育。它的缺点相对较小,应考虑在颌面手术中更广泛地采用。
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在乳腺外科手术中的应用

 

1、乳腺癌全切保留乳头

保留乳头乳晕复合体(NSM)的乳腺癌切除术对术中血供评估精准解剖要求极高。传统依赖手术显微镜存在视野局限和操作僵化问题。西班牙巴塞罗那医院团队在2023年发表于《外科肿瘤学年鉴》上的一篇研究:《4K 3D Exoscope - Assisted Nipple - Sparing Mastectomy: A Multicenter Comparative Study》,结论指出外视镜组(n=60)较传统组(n=60)显著提升乳头血供评估准确性(ICG荧光引导),缺血坏死率从10%降至2%(*p*=0.03)。证实其在保留乳房美学完整性上的技术优越性

 

2、腋窝淋巴清扫术

腋窝淋巴结清扫术是乳腺癌分期和治疗的关键步骤。腋窝区包含腋动静脉、臂丛神经、胸长 / 胸背神经等重要结构,脂肪淋巴组织与血管神经鞘膜粘连紧密,裸眼或传统放大镜(2-4 倍)难以分辨直径 < 1mm 的淋巴管分支,易导致术后淋巴漏或神经损伤。

外视镜系统可以将腋静脉表面的脂肪淋巴组织放大至10-15 倍,清晰显示神经血管鞘膜与淋巴结包膜的界面。如胸背神经通常隐藏在背阔肌前缘脂肪中,传统术式需通过电刀 “钝性推离”,而外视镜下可直接观察到神经表面的滋养血管(直径约 0.2mm),改用超声刀 “无血化” 分离,从而降低神经损伤率。同时术前联合吲哚菁绿(ICG)示踪,外视镜的荧光模式可实时显示淋巴管走向,定位 “迷路型” 淋巴管,也大大降低术后淋巴漏的发生率。

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在泌尿外科手术的应用

精索静脉曲张是一种常见的男性生殖系统疾病,传统治疗方法主要通过开腹手术或腹腔镜手术。由于术后复发率高,并发症多,近年各地临床已开展外视镜下微创手术治疗。在“Video exoscope as a cost-effective alternative to surgical microscope in microsurgical subinguinal varicocelectomy in Indonesia: A case report”这篇泌尿外文献中,体现了印度尼西亚成功使用外视镜完成该案例的手术治疗。也证实在资源有限的环境中,外视镜是显微镜下精索静脉曲张切除术的一种可行且经济高效的替代方案。

同时在我国西南地区的明医科大学第二附属医院泌尿外科也成功实施3D外视镜辅助下精索静脉曲张显微结扎手术通过高清3D图像,医生可以更加直观地观察到手术部位的结构和血管分布,提高手术的精准度,使手术操作更加便捷、灵活。

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在神经外科的方寸之地,外视镜让微小血管与神经纤毫毕现,为生命中枢的手术操作装上 “放大镜”;于乳腺外科的美学战场,它以冷光源守护乳头乳晕的生机,让患者在治愈病痛的同时留住女性自信;耳科手术中,其 3D 视野精准定位耳蜗结构,为失聪患者重筑 “声音桥梁”;肿瘤手术里,更凭借超高清画面,将癌细胞的藏匿之处无所遁形。外视镜不仅是冰冷的器械,更是临床医生的 “超维之眼”,它用清晰的视野、精准的操作,点亮更多手术盲区,为无数患者托起生命的新曙光,为患者康复之路注入新动能。


【参考文献】

[1]Kijima N,Kinoshita M,Kagawa N,et al. Surgical resec-tion of glioblastoma in basal ganglia and utility of exo-scope: technicalcase reports [J].Surg Neurol Int,2023 ,14:213.

[2]Digital 3D exoscope is an effective tool for the surgery of falx and parasagittal meningiomas.2025.1.8

[3]de Andrade E J,Recinos P F.Exoscopic supraorbital approach for a tuberculum sellae meningioma [ J]. ClinNeurol Neurosurg,2023 ,231:107830.

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[5]HAFEZ A,ELSHARKAWY A, SCHWARTZ C, et al. Comparison ofconventional microscopic and exoscopic experimental bypass anastomosis: a technical analysis .Word Neurosurg, 2020, 135:e293-e299.

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[11]Exoscope-assisted orbital fracture reduction surgery—Clinical assessment by surgeons: A retrospective cohort study.2025.6.

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