探秘|脊柱外科显微镜下手术的“前世今生”

2018-08-13   作者:北京中日医院骨科-脊柱外科 邹海波 点击量:190 我要说

在物理学上,眼镜片是单体结构的具有放大作用的凸透镜片,其放大倍数有限,称为放大镜(magnifier)。在1590年,两个荷兰人在一个细长圆桶内安装了两个凸透镜片,从而发明了世界上第一台复合体结构的放大装置:显微镜(microscope)。此后,显微镜的结构不断得到改进,放大倍数不断增大。当时的科学家们使用这种复合式显微镜主要用于观察动植物的微小结构,如细胞的结构。

脊柱外科显微镜下手术的历史回顾

从19世纪的中后期开始,放大镜和显微镜在医学领域逐步得到应用。

1876年,德国医生Saemisch用复合式眼镜式放大镜做了世界上第一台“显微”手术(手术类型不详)。

1893年,德国蔡司公司发明了双目显微镜,主要用于医学实验室中的实验观察,以及眼科领域的角膜和前房病变的观察。

1921年,在经过研究动物内耳解剖的基础上,瑞典耳鼻喉科医生Nylen使用自己设计、制造的固定式单目手术显微镜做了人的慢性中耳炎手术,这是真正意义上的显微手术。

1922年,Nylen的上级医生Holmgren在手术室内引进了由德国蔡司公司制造的双目手术显微镜。

初期的手术显微镜存在着许多缺点,如机械整体的稳定性不好、不能移动;物镜的照明不同轴和发热;手术放大视野狭小等,这些都是限制手术显微镜被更广泛应用的原因。

在以后的三十余年间,由于外科医生和显微镜制造厂商的良性互动,不断改进手术显微镜的性能,先后开发出了双目手术显微镜及屋顶悬吊式显微镜;变焦镜头、同轴光源照明;电子或水压控制关节臂、脚踏控制。

在手术显微镜性能不断得到改进的同时,外科医生的思想观念也在不断改变。从1950年代以后,眼科医生逐渐改变了只使用显微镜做眼科检查的做法,将耳科手术显微镜引进到眼科手术中 。

1953年,德国蔡司公司生产出耳科专用的手术显微镜,特别适用于中耳和颞骨等深部病变的手术。如德国医生Zollner和Wullstein就规定:必须应用手术显微镜来做鼓膜成型术。至此,手术显微镜在耳科和眼科领域得到广泛的应用。

手术显微镜是何人在何时开始应用到脊柱外科手术中的?

为什么显微镜下椎间盘摘除术被称为“金标准”?

随着科学技术进步,手术显微镜是否会被某种更先进的设备所取代?

当Dr.Williams1966年在伊利诺州大学做最后一年住院医师的时侯,对于不能看清楚有限术野内的深部神经解剖感到非常的沮丧。在急诊最后一夜值班的时候,看到耳鼻喉科医生借助一台新的、很小的叫做手术显微镜的工具帮助下,容易地从一个病人的外耳道中取出了一个小异物。

那一夜,Dr.Williams呆在外科显微镜旁憧憬着显微外科手术的可能性,因为那将关系到他的外科未来发展的方向。毋庸置疑,这将是外科手术的未来。

1969年1月5日,Dr.Williams从军队退役2周后,进入内华达州拉斯维加斯的一个私人神经外科诊所执业,开始考虑如何使用显微镜。

在1969年,Dr.Williams参加了每年一次的美国神经外科医生联合会(AANS)和神经外科医生大会(CNS),在那里他看到了显微外科工具和外科显微镜的第一代原型。

1970年的夏天,Dr.Williams拿到了行医执照并开设诊,并开始接诊了许多腰椎和颈椎手术后失败的病人。尽管作为新入行的外科医生他几乎经历了神经外科领域的所有情况,但是,针对这些病人的问题,他绝对没有进行二次手术的经验。

1970年末, Dr.Williams订购了一台外科显微镜。此后,在每台颅内手术过程中从皮肤切开到缝合都使用显微镜。 在随后的几个月内,手术时间、术中失血量、手术切口的长度以及以往可接受的术后并发症都得到了明显地改善。

在那年4月份的AANS大会上,他与每位遇到的人分享其对脊柱显微手术的热情,包括一些十分优秀的神经外科医生。他和Malis医生、Yasargil医生初步约定于1971年10月的晚些时候去拜访他们。

1971年10月, Dr.Williams正式拜访了纽约的Malis博士和苏黎世的Yasargil博士。亲眼目睹了两位世界知名的神经外科医生手术治疗颅内脑血管畸形、动脉瘤和肿瘤的精湛的手术技艺。此外,他学到了很多关于外科显微镜、手术工具和显微外科照相的技术。

当时,Dr.Williams并不知道Yasargil博士已经开始将显微外科技术用于治疗腰椎疾病。

在1971年的后3个月, Dr.Williams使用外科显微镜探查了11个以往曾做过1次或更多次腰椎手术的病人。 手术时间平均是4小时。

几百个35毫米的幻灯片记录了这些失败的椎间盘手术病人的腰椎组织情况。对于每个病人其结果都是相同的:

(1)无论哪里的椎板或者黄韧带组织被去除后,都有致密的纤维组织去填充空隙;

(2)当大量的椎间盘组织摘除后,被咬骨钳钳过的关节突关节变得不稳定,而终板将承受更大的负荷;

(3)在以前手术探查的部位,硬膜外脂肪通常是缺失的,并且被纤维瘢痕组织所取代;

(4)丢失水分的椎间盘间隙与椎体的塌陷有关;

(5)侧隐窝的纤维组织可能使神经根固定;

(6)椎间盘突出复发总是与纤维环的裂口有关;

(7)纤维环上的手术切口绝对不会一期愈合;

(8)被咬掉的骨质通常以骨赘形成的方式再生。

如果能通过使用外科显微镜和显微外科工具消除这些术后组织的损害,那么这些初次发生腰椎间盘突出的病人可能在第一次手术的时候就获得了最大的成功。

1972年1月, Dr.Williams开始做一些初次发生腰椎间盘突出的择期手术病人。他在脑海中设计了一个显微外科手术方案用于治疗初患椎间盘突出的病人,手术参数如下:

(1)最低限度的切除椎板,而且避免对关节突关节的损伤;

(2)尽可能少地切除黄韧带的外侧纤维组织来显露硬膜外间隙;

(3)保留全部硬膜外脂肪组织;

(4)在纤维环上使用扩张而不是切开的方法开孔,从而确保其最大的愈合能力;

(5)只取出足够的椎间盘组织完成对突出椎间盘的减压即可;

(6)不要用刮匙处理椎间隙(因此可以保留全部健康的残余椎体间组织);

(7)不要在硬膜外间隙使用电凝,因为电烧伤能促进严重的纤维化;

(8)不要在硬膜外间隙放置异物(比如明胶海绵),那里很可能会成为瘢痕组织形成的窝巢。

这个手术技术被命名为显微腰椎间盘切除术( Microlumbar discectomy,MLD)。

在1972年使用MLD技术总共对37例初患腰椎间盘突出的病人进行了手术。上述手术参数从开始似乎就是此手术的基本原则。

到那一年底最初的手术结果可以说是非常的成功。没有椎间盘突出的复发。病人通常第三天就出院而且术后并发症很少。切口很小,手术时间减少到40分钟,而且没有发生伤口感染和脑脊液漏。


1978年6月,Dr.Williams第1篇关于MLD技术、器械以及超过5年的530例病人结果的文章在1978年1月份投稿,同年6月份被发表 。

1977年4月,德国的Wolf Caspar医生介绍了他的MLD技术和用于治疗102例病人的器械;瑞士的Yasargil教授发表了关于他的MLD手术经验以及自从1967年开始治疗的105例病例的结果。这两篇文章发表在1977年同一杂志的同一卷上。

1976年,这个技术早期的使用者之一,Harold Goald医生在1976年晚些时候十分兴奋地报道了关于72例病人使用MLD技术的经验。

脊柱外科显微镜下手术的现状

从1978年到80年代,许多关于MLD技术以及其演变的治疗腰椎间盘疾病的显微外科技术的文章都得以发表。腰椎间盘突出的显微外科治疗已经成为了一个新的前沿。

邹海波译本

读者来信

John A. McCulloch的第1例病人是1981年在多伦多做的。在做了几个病例后,JM认识到他应该到拉斯维加斯去拜访Dr.Williams从而使其更好地理解显微外科技术。进行了更多病例的手术后使其认识到Keyhole手术的关键是彻底的理解解剖。

1985年, Dr.McCulloch不但主要将其手术转为显微外科手术,而且他认识到这个技术应该通过一些实际操作练习的课程进行普及。

1985年Dr.McCulloch和Dr.Young第一次相遇,他们在纽约第1次尝试开办显微外科课程,并且此课程成为了骨科和神经外科医生共同的课程。

脊柱外科显微镜下手术的应用前景

John所掌握的脊柱解剖学知识和对脊柱解剖的重视可以说具有传奇色彩,理应成为每位脊柱外科医生奋斗的目标。JM所发展完善的手术原理至今仍具有深远的影响,并且在世界范围内被广泛传授。

我们需要知道的并不是对普通解剖学的放大或缩小,而是为了确保安全地完成显微外科手术所必须熟知的精细到毫米的解剖细节。

当我们放弃开放手术的显露方式,进而在直径如硬币大小的工作通道内完成深部组织的手术时,我们必须立即抛弃原有的脊柱解剖概念,这也是我们为什么必须了解显微外科解剖的原因,不仅因为对这些解剖要点的认识会使你成为更加专业化的外科医生,更重要的是,在你面对腰椎退变性疾病进行临床决策时,这些认识会使你成为更好的“思想者”。

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