从“脊髓镜”谈到UBE/BESS:追溯脊柱内镜演化史(上)

2020-10-03   文章来源:大连医科大学附属大连市中心医院脊柱外科   作者:许卫兵,杨东方 点击量:30 我要说

作者:许卫兵,杨东方

单位:大连医科大学附属大连市中心医院脊柱外科

——以此文缅怀Parviz Kambin大师

“手术(surgery)”一词的定义,便是“一种侵入性的,往往需要一定尺寸的切口,遗留伤疤和疼痛并需要一段时间才能痊愈的治疗方式”。医者仁心,为了治疗病痛却又创造了新的病痛,这样的矛盾让外科医生们开始思索,如果创伤(invasive)是无法避免的,那么能不能至少减少(minimize)它呢?这一个包含人性温度的想法,孕育出了“微创(minimally invasive)”的理念。而这个理念,在当今时代,已经广为医生和患者所接受和期待。

过去的数十年间,单通道脊柱内镜技术(椎间孔镜),作为脊柱微创技术的一把开拓之剑,在国内外蓬勃发展的同时,也将“微创”的理念在脊柱外科中进一步深化,术者几乎习惯了将“微创”的理念与所有传统手术相结合,力求在保证手术效果的同时将创伤最小化。

静止是相对的,而运动是永恒的。近一年来,单侧双通道脊柱内镜(UBE/BESS)骤然跃入中国脊柱外科医生的视野,携着熟悉而又陌生的技术特点,一跃成为近年来脊柱外科新技术领域最受关注的焦点,大有新芽待发,后浪欲涌之势。

那么,UBE/BESS有怎样的前生今世?脊柱内镜是沿着怎样的命运轨迹一路走到UBE/BESS?

适逢巨星陨落,脊柱微创领域的大师——Parviz Kambin逝世的当下,笔者在感叹脊柱内镜技术发展的同时,也对开拓引领的前人们心怀敬仰和追思。因此,笔者追索历史,自脊柱内镜技术诞生的那日,直到UBE/BESS技术快速发展的当今。正所谓阅古而知今,以古为镜,可以知兴替。只有回顾历史,我们才能更清晰地理解一个事物产生的契机,发展的根由。了解先驱们的艰辛探索的历程,也是后继者缅怀自励的最好方式。客观的回顾这段历史,仿佛是在与先驱者们对话一般,这样的一段回顾,相信也更能鼓舞我们脊柱外科医生们,在脊柱微创领域、在单侧双通道脊柱内镜(UBE/BESS)领域,承前启后,不息探索。

1. 黎明之光:脊柱内镜的诞生

脊柱手术——在中枢神经系统与外周神经的交汇处进行刀尖的舞蹈:广泛暴露会加大手术创伤,微小暴露引起的视野不清也可能会增加神经损伤的机会。而内窥镜的问世,给了脊柱外科医生们一双能进入术区深处洞察的“眼睛”,这对脊柱外科医生们来说无疑是一种巨大的诱惑。

1931年,经过了反复的尝试,来自纽约的Burman博士首次描述了他发明的“脊髓内镜(spinal marrow’s endoscopy)”[1],而5年后,Stern也报道了他所发明的“脊柱镜(spinascope)”[2],二人开始为这一技术的实际应用开始进行解剖研究,而就在Burman和Stern在尸体腰椎标本上进行反复尝试的时间里,POOL则报道了他于1938-1942年间使用“脊髓镜(myeloscopies)”进行了400例检查[3]。由于当时缺乏图片记录能力,仅有手绘素描佐证他的工作。

随后,光学镜头系统的发展,脊柱内镜应用也在不断增长。Ooi[4]报道在1967-1977年间完成了208例“脊髓镜(myeloscopies)”手术并留下了图片资料。Ooi描述的手术过程如下:患者侧卧位,局麻下切开相应椎间盘水平棘突之间的皮肤,脊髓镜通过棘上、棘间韧带和黄韧带向前推进至硬膜外腔。Ooi发明了一种外直径仅有1.8 mm的“脊髓镜”,但由于直径小,光源亮度低导致视野范围小,术中图像存留也少,且并不能直接显示椎间盘间隙,而仅能在后外侧入路髓核摘除后进入椎间盘间隙进行检查。

鉴于此,Forst和Hausmann于1983年提出了髓核镜(nucleoscopy)的方法,即使用4 mm直径关节镜进行髓核摘除后间盘内检查是否摘除充分的方法,并可以留存彩色术中照片,用于术后检查间盘切除是否充分。但是,在此过程中,无论名称如何,脊柱内镜仍处于一种辅助手术的间断“可视化”的独立装置,而并未产生围绕这只“眼睛”而设计的手术技术。

2. 巨匠开拓:Kambin与经皮脊柱内镜技术的创立

“如果不曾见过阳光,我本可以忍受黑暗”。我们并不知道1931年诞生于德黑兰的Kambin是否读过这句诗,但他的一生却扮演着在那个试图驱散黑暗的引路人。Parviz Kambin一生致力于脊柱微创技术领域的开拓和探索,他的一生发表了超过55篇论著,编辑参与了多部脊柱外科重要著作的编纂。他在骨科领域做出的卓越贡献也为全世界认可。他在2000年获美国神经科和骨科医师协会“终生成就奖”,同年,进入美国微创脊柱医学和外科学会“微创名人堂”,2005年获美国皇家外科医学院“终生成就奖”,2008年获世界微创脊柱外科手术和技术大会“终生成就奖”。这样的一位脊柱外科巨擘,于2020年3月离开了我们,巨星陨落,不胜悲戚,回首Kambin大师一生,在那个时代的黑暗中摸索前行,宛如长夜中的灯塔,在他沉稳坚定的背影之后,是为后来者留下的一盏盏引路明灯。

图1. Praviz Kambin(1931-2020)肖像

Kambin提到,他的第一例经皮脊柱内镜手术也与Valls(1948年)[5]和Craig[6](1956年)描述的一种直达椎体的后外侧入路有关,围绕这一入路还设计了专用的器械,主要用于椎体活检取材。1973年,Kambin在处理一例脊髓造影显示L3-L4和L4-L5节段椎间盘突出的老年患者时,打开了患者椎板后,他发现仅在L4-L5节段有个很小的间盘膨出,他考虑了一下,决定不继续进行后纵韧带开窗,而使用了Craig器械的套筒插入L4-L5椎间隙,在这个通道内,进行了髓核切吸术,手术很成功。随后的7年里,Kambin又遇到了4例类似的案例,并又经此法完成了4例手术。

Kambin在进行临床总结后,觉得可以依靠内镜观察,通过这种外侧插入套筒进入椎间后进行髓核切吸术的方法解决椎间盘突出症。1980年10月,Kambin对之前的手术进行总结,在费城的“研究生医院(The Graduate Hospital)”创立了“经皮外侧间盘切除术(percutaneous lateral discectomy)。随后向费城研究生医院递交了临床试验许可申请,在1983年发表了他的首篇经皮侧方腰间盘切除术研究[7]。同年代(1975年),日本的Hijikata报道了“经皮髓核切除术(percutaneous nucleotomy)”对突出间盘进行切除减压[8],在日本发表了首篇经皮脊柱内镜间盘摘除的手术技术研究。可以认为,他们二人是现代经皮脊柱内镜技术最早的开拓者。

图2. Craig的器械和不同脊柱节段入路。引自Craig FS. Vertebral-body biopsy. J Bone Joint Surg Am 1956; 38-a(1):93-102

图3. Kambin发表的首篇经皮腰椎间盘切除术,术中图片、器械及手术体位。引自Percutaneous Lateral Discectomy of the Lumbar Spine A Preliminary Report. Clinical Orthopaedics and Related Research (1976-2007) 1983;174:127-132.

1986年,Schreiber和Suezawa[9]报道了使用双通道关节镜进行髓核切除术。在20世纪80年代中后期,开发了一种允许插入45°角器械的通道,但是,当时这一技术在椎间盘空间内不足以建立充足的出入水量导致视野不清,且器械活动角度有限,难以抵达后方突出间盘。直到80年代末,小直径纤维软镜出现后,Kambin开始尝试使用脊柱内镜进行髓核消融术[10],并在此后开展了许多工作[11、12],为推动脊柱内镜技术发展和传播做出了卓越的贡献。在这一阶段,单双通道均得到广泛应用。此阶段的双通道多为双侧双通道(即以脊柱为中线,在两侧建立工作通道和观察通道),用以处理包容型或中央型间盘突出等需要“持续可视化(continuous visualization)”的情况;而单通道则用于处理椎间孔区及椎间孔外间盘手术以及只需要“间断可视化(intermittent visualization)”的情况[13]

3. 花开两朵:单通道&双通道经皮脊柱内镜

1999年,Yeung[14]创立了同轴脊柱内镜操作系统(Yeung Endoscopic Spine System,YESS),经由“Kambin三角”安全区进入椎间盘内进行盘内减压,由于此技术操作简单、安全易掌握,在临床中得到了快速发展。而同时代,针对YESS技术的局限和不足,德国慕尼黑Alpha Klinik医院的Thomas Hoogland医生提出了经椎间孔进入椎管直接行神经根松解和减压的TESSYS技术,这种由“inside-out”向“outside-in”的技术转变将手术适应证从单纯的包容性间盘突出发展到各种类型间盘突出、脱出,以及椎管狭窄症,虽然学习曲线较YESS技术更为陡峭,但二者的“互补联合”,进一步推动了单通道内镜技术的蓬勃发展。

自此,脊柱内镜技术进入了我们熟知的“单通道”时代,大量的基础、解剖和临床研究在这一阶段围绕单通道脊柱内镜展开。并随着内镜系统的升级以及术者技术的精进,单通道脊柱内镜的手术效果和适应症也在不断扩大,已被广泛应用于椎管减压、腰椎融合等手术且逐步应用于颈椎和胸椎,并取得了较为满意的临床效果。

3.1 单侧双通道脊柱内镜技术的两位奠基者

随着内镜光源和放大技术的进步,1996年,来自意大利的De Antoni DJ[15]首次描述了一种使用关节镜系统和器械施行的脊柱后方单侧双通道脊柱内镜技术,称之为“经椎板腰椎硬膜外内镜(translaminar lumbar epidural endoscopy)”技术。用以进行突出间盘摘除:患者采取侧卧位,工作通道切口位于目标节段体表垂直投影点,视线通道体表切口则根据非优势手的习惯位置选取。

这一技术可以视为现阶段单侧双通道脊柱内镜的前身。DE Antoni总结了一系列技术优点,如:易于处理L5-S1节段,可视化效果较好且对神经根扰动少,单一切口即可进行多节段处理,认为这一术式对过去椎旁脊柱内镜进行有效补充,提高微创技术的手术效果并扩大其手术指征。这与现阶段我们对脊柱双通道内镜优势的看法一致,但很遗憾,这一技术文献当时发表后并未引起广泛关注。

就在YESS技术和TESSYS技术飞速发展,“脊柱内镜”这一概念在许多脊柱外科医生脑海中几乎等同于“单通道脊柱内镜”的时间里,却仍有一些有洞察力的先驱者们在另一条路上沉默探索,那就是“单侧双通道脊柱内镜技术”。

在双通道脊柱内镜技术诞生、改进和发展的历史上,除却DE Antoni之外,还有另一位同时代的学者扮演着同样甚至更为重要的角色,他就是——SG Osman。

SG Osman出生于肯尼亚马萨比特的边境小镇——莫亚尔(Moyale),在肯尼亚Nairobi大学获得了荣誉医学博士学位,并随后在苏格兰爱丁堡皇家外科医学院完成了博士后培训。随后,Osman开始专研骨科手术,并在1992年移居美国,担任克利夫兰大学医院的脊柱研究员。遗憾的是,由于美国医师协会不认可Osman在英国的临床培训经历,Osman必须在美国重新接受医生培训。因此,Osman无奈地在这一时期暂时放弃了他科研工作。在研究期结束后,获得美国骨科委员会认可,成为一名脊柱外科医生。而后的时间里,Osman一直致力于脊柱外科内镜技术的探索和发展。

Osman深知,想要减小脊柱手术创伤的第一步便应该是脊柱手术相关的解剖研究。因此在早期(1994-1997),Osman做了大量于脊柱手术相关的解剖研究,包括描述了自胸3到骶1节段进行椎间盘和椎间孔操作的安全入路和参数;对比经椎间孔减压和后路减压后椎间孔面积变化以及脊柱功能的改变;以及经髂骨入路内镜处理腰5/骶1节段的解剖入路等。

Osman在1994发表[16]描述了胸腰椎后外侧关节镜间盘切除术(Posterolateral arthroscopic discectomies of the thoracic and lumbar spine),确定了入路以及入路相关解剖。在1997年发表的经髂骨入路内镜处理腰5/骶1节段的解剖研究中作者报道了他所使用的单侧双通道脊柱内镜技术[17]

图4. 1997年Osman使用的单侧双通道脊柱内镜技术。引自Osman SG, Marsolais EB. Endoscopic transiliac approach to L5-S1 disc and foramen. A cadaver study. Spine (Phila Pa 1976) 1997;22(11):1259-1263.

随后Osman[18]在1995年-1998年纳入患者,使用单侧双通道脊柱内镜(ipsilateral 2-portal)进行胸椎间盘切除术以及胸椎融合(取自体髂骨),并取得了令人满意的效果。但是直到2012年才得以发表一方面,为了取得美国执业医师许可,Osman不得不再次在美国接受住院医生培训,中断了研究;另一方面作者也表示担忧当时脊柱外科界对这一微创技术与理念的不热衷,作者在文中表述:“考虑当时的技术水平,我们决定等脊柱医生群体更接受这些概念后再发表(This study, as noted earlier, was carried out between 1995 and 1998, and an attempt was made to publish this work in 1999. However, in light of the state of the technology at the time, we decided to wait until the spine community was more receptive to such concepts)”。

Osman在随后的12年里一直持续定期进行单侧双通道脊柱内镜手术。除此之外,他也同时涉猎小切口显微镜技术和单通道脊柱内镜技术,但是Osman敏锐的提出:单侧双通道脊柱内镜技术中操作器械可以独立于镜头并可以使用更大的手术器械(如环钻、刮勺、磨钻、刨刀等)(The purpose of using this approach is to facilitate maneuverability of the instruments independent of the arthroscope, as well as to accommodate larger instruments, such as shavers, burs, curettes, and trephines to remove hard discs.),认为这些优点便是双通道脊柱内镜相较于单通道脊柱内镜的一种创新[18]。可以认为,DE Antoni和Osman是现代UBE/BESS技术重要的的奠基者。

图5. Osman的单侧双通道内镜手术图及自体骨融合。引自Osman SG, Schwartz JA, Marsolais EB. Arthroscopic discectomy and interbody fusion of the thoracic spine: A report of ipsilateral 2-portal approach. Int J Spine Surg 2012; 6:103-109.

对脊柱手术入路相关解剖研究得越多,SG Osman越觉得推动确切的“微创理念”,在骨科手术过程中探索去除病灶的同时保留正常的解剖结构的是可行的且是有意义的。Osman认为,随着传统开放手术向小切口手术转变,“MIS(minimally invasive spine surgery)”一词已经被广泛应用。临床上各种侵入性更小的手术,如:经皮椎弓根螺钉置入术, MIS TLIF,XLIF,AxiaLIF和其他类似手术技术,都试图达到“微创”的目标。但是,虽然这些不同的手术技术在不同程度上减少了手术创伤、手术时间、出血量、住院时间、康复时间等,但是它们在处理不同节段脊柱疾患时都有各自特征性的局限性。共享“微创脊柱外科手术”头衔的诸多手术里(如MIS TLIF, XLIF, AxiaLIF等),对正常解剖结构的破坏实际上差异显著,比如对周围正常解剖结构的破坏程度,进入不同脊柱节段的难易程度等,也包括潜在的灾难性的并发症[19]。他在对比了以上几种手术方式的创伤性后认为脊柱内镜技术组织破坏与伤害最小,认为应该考虑对这些“MIS”技术进行重新定义和分级。

至此,历史的镜头带我们回顾了以Kambin大师为代表的早期学者创立的经皮脊柱内镜技术的时代,以及DE Antoni和SG Osman等前辈们奠定“单侧双通道脊柱内镜”技术的理论和实践基础的过程。那么这一技术在他们之后又进入了怎样的命运轨迹,并一步步地演化到今天的UBE/BESS技术呢?请看“从‘脊髓镜’谈到UBE/BESS:追溯脊柱内镜演化史(”。

作者简介

许卫兵,脊柱外科临床医学博士,博士后,大连医大附属大连市中心医院脊柱外科学科带头人,主任医师,硕导,先后被评为大连市优秀专家和辽宁省优秀专家。

2001-2004年在上海第二军医大学长征医院师从著名脊柱外科专家贾连顺教授,获脊柱外科临床医学博士学位;博士后期间师从中国医大骨科专家吕钢教授。并先后在国内外多家著名脊柱外科中心研修访问。以微创脊柱外科和颈椎伤病为技术特色,开展经皮腰椎和颈椎脊柱内镜、MIS-TLIF及Mini-ALIF等系列化微创精准手术;开展脊柱肿瘤全脊柱整块切除术(TES)及重度脊柱后凸畸形截骨矫形等复杂脊柱外科手术。近年来在国内率先开展单侧双通道脊柱内镜技术(UBE/BESS)治疗腰椎退变性疾病。

“多节段颈椎病手术策略及相关研究”获得大连市科技进步一等奖。曾主持国家自然科学基金面上项目一项。主译《微创脊柱外科学—手术决策与技巧》。

担任中国医师协会中西医结合医师分会脊柱伤病专家委员会常委兼秘书长;中国中医药研究促进会脊柱微创与软组织疼痛委员会副主任委员;中国医药教育协会骨科专业委员会脊柱分会委员;中华中医药学会脊柱微创专家委员会委员;辽宁省医学会骨与软组织肿瘤学会副主任委员;辽宁省组织工程与再生医学专业委员会副主任委员。

杨东方,脊柱外科医学博士,大连医科大学附属中心医院脊柱外科住院医师。

发表文章:Knockdown of macrophage migration inhibitory factor, a novel target to protect neurons from parthanatos induced by simulated post-spinal cord injury oxidative stress. Biochem Biophys Res Commun. 2020 Mar 12;523(3):719-725.

神经根型颈椎病术前选择性神经根阻滞精准定位的进展[J].中华骨科杂志,2019(14):887-896.及其他国内核心期刊论文5篇。

参考文献:

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4. Ooi Y, Satoh Y, Inoue K, Mikanagi K, Morisaki N. Myeloscopy, with special reference to blood flow changes in the cauda equina during Lasègue's test. Int Orthop 1981; 4(4):307-311.

5. VALLS J, OTTOLENGHI CE, SCHAJOWICZ F. ASPIRATION BIOPSY IN DIAGNOSIS OF LESIONS OF VERTEBRAL BODIES. Journal of the American Medical Association 1948; 136(6):376-382.

6. Craig FS. Vertebral-body biopsy. J Bone Joint Surg Am 1956; 38-a(1):93-102.

7. Kambin P, Gellman H. Percutaneous Lateral Discectomy of the Lumbar Spine A Preliminary Report. Clinical Orthopaedics and Related Research (1976-2007) 1983; 174:127-132.

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16. Osman SG, Marsolais EB. Posterolateral arthroscopic discectomies of the thoracic and lumbar spine. Clin Orthop Relat Res 1994; (304):122-129.

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18. Osman SG, Schwartz JA, Marsolais EB. Arthroscopic discectomy and interbody fusion of the thoracic spine: A report of ipsilateral 2-portal approach. Int J Spine Surg 2012; 6:103-109.

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