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第一章 耳内镜的历史、发展与现状
人体中存在着众多与体表相通或不相通的腔隙结构。耳鼻咽喉科学所研究的部位是人体中深在隐蔽的自然管道及腔隙,其中包含的重要器官及结构,与身体其他部位相比,往往更为细小、精致,尤其在耳科学领域,人体中最细小的三块骨头——听小骨,人体途经颅骨最长的神经——面神经等重要而精细的结构均蕴含于此。因此,与其他外科系统相比较,这一领域的外科手术很难以简单的“大手术”或“小手术”来衡量或评价。也正是由于这样特殊的构造,人们要认识这一区域的正常结构、生理功能与病变具有相当大的难度,往往需较大范围地破坏正常结构才能进行直观观察,自然而然,人们由此而思考与探索能否通过相对“无创”或相对“微创”的方法来实现这一目标。这无疑是促进医学内镜的产生、应用与发展的最原始的动力。内镜及其技术的发展经历了一个相当漫长的历程。
一、世界内镜外科发展史
一部完整的医学发展史,充满了人类对人体奥秘孜孜不倦的探求,也充满了人类与疾病不屈不挠的斗争。每个时代医学的发展有赖于临床实践的应用需求刺激引发的发明创造,这些新技术的应用,不仅受到当代科学技术水平的限制,同时也刺激科技水平进一步的发展。同样,内镜技术的出现与发展不是偶然的,其历史可追溯到上两个世纪。1805年,德国法兰克福的Philipp Bozzini医师首先大胆地提出了内镜的构想,制造了一台被称为导光器的直管器械,利用蜡烛光作为照明光源,用于检查身体的管道、空腔脏器——尿道、膀胱,并推荐用于观察不孕妇女子宫腔内的病变;1807年Bozzini首次创造出第一台金属直管式直肠镜,观察到了直肠腔,并制造了用反光镜及照明系统组成的耳镜。同时,他也提到了可以使用适合口咽角度的弯曲管镜,在弯曲部位自带反光镜反射光线,用于检查喉及食管。可想而知,这样的系统照入体内的光线有限,不足以进行清晰地观察。但这一借助外界光源及相应窥器进行体腔照明及检查的设想与实践,成为现代纤维内镜的始祖和雏形。
1853年法国Desormeaux采用以酒精和松节油混合物作为燃料的燃油灯作内镜光源,增加反射光的亮度,较清楚地观察到了尿道、直肠、子宫等体内器官。1868年德国弗赖堡镇的内科医师Aololf Knssmaul设计了被公认为世界上第一台硬管式内镜的食管镜,原本Knssmaul的目的是利用该镜检查患者胃部,但由于镜长仅240mm,只能到达食管的中部,但却意外地发现了患者的食管肿瘤,从而成就了食管镜检查术的诞生。
后来,在受吞剑艺人表演吞剑时头后仰的动作启发,Knssmaul改变了受试者的头位和操作技术,采用外径13mm,长407mm直管镜并成功到达患者胃腔,由于当时采用的依然是Desomreaux使用的燃油灯,内镜过长而照明不足,无法进行清晰地观察。同年Bevan用食管镜成功取出了食管内异物。1869年英国Pantaleoni进行了历史上第一台宫腔镜检查并进行治疗操作。至此,内镜的发展受到的最大限制仍是照明不足的问题,直至1879年Edison发明了电灯,采用电灯及小电珠作光源,极大地改进了内镜的照明及光亮度。1879年,Nitze与奥地利维也纳著名仪器制造商Leiter等合作,制成了第一台间接膀胱镜,采用铂丝作光源,用电加热至炽热,以循环水为冷却系统,并在物镜前加上直角三棱镜扩大视野范围,解决了管状镜照明不足及视野受限制的问题。1895年Kirstein发明了直接喉镜,随后不断完善,逐步增加了放大、支撑或悬挂等功能。1897年,Killian第一次成功地进行了直管镜下气管异物取出术,他采用直管镜,在使用可卡因进行表面麻醉的情况下,使用长钳于一成人患者的右主支气管取出鸡骨,他的成功证实了硬管镜可用于气管和支气管的观察和病变处理。1907年,Jackson改良支气管镜系统,将微型电灯泡装在管镜的尖端,增加了照明光亮度和视野范围,并设计了多种异物抓钳,抢救了成千上万气道异物的儿童及成人,使早期几乎与死亡划等号的气道异物的死亡率大大下降,Jackson也成为了现代气管镜之父。1881年,Mickulicz研究并开发了远端30°弯曲硬管式胃镜。1907年,法国David用玻璃片封闭了镜子的远端,使内镜术野受出血的干扰大大减少,同时具有放大的作用。1923年德国Bakes使用了类似喉镜的窥镜间接地窥见了胆总管下段,被认为是最原始的胆道镜。随着灯泡的运用及整个光学系统的不断改良、应用,内镜开始广泛应用于各领域,并发展出适合各自特点、要求的系统。
但内镜系统走向革命性突破的技术标志应是导光及图像传输光学系统的发明,该技术目前广泛用于各种硬管式或纤维式内镜,它使体内腔隙图像质量得到较大改善,极大地提高了内镜用于检查及手术操作的安全性、细致性,同时,最大限度地降低了对正常组织结构、功能的损伤。
早在1900年,光学玻璃纤维已经问世。1930年Lamm对可传输图像的可弯曲纤维作了描述,并与Schindler试制出纤维内镜,但未能成功。1952年,英国物理学家及工程师Harold Hopkins发展了适用于内镜图像传输的纤维束光学系统,这一发明不久之后便被广泛运用于临床。1959年,Hopkins发明了另一光学系统——硬管式透光、导光系统,称为Hopkins导光系统。在设计上它采用一组棒状玻璃透镜组取代以往两端镜头中间空气的望远镜导光系统,证明了光线在透镜中的传输质量明显优于空气,为内镜提供了更好的照明光线传输系统。而为现代内镜定型的是德国器械工程师Karl Storz。受Hopkins的导光系统及一位胃肠科医师Hirschonitz所使用的可导光纤维透镜系统的影响,Storz将一层导光纤维束包裹于一组棒状透镜外,外接冷光源,外层导光纤维用于将光线传输至镜远端的检查部位,而中间透镜则用于回输图像。由于导光纤维层很薄,导光性能优异,为内镜系统提供了优良的远端照明,而无需加大系统的体积,从此,奠定了为现代广大医师所熟知并使用的硬管式内镜系统。
1986年计算机集成电路及微型摄像机的出现,使内镜技术再次发生革命性的变化。此前,内镜操作必须由手术医师通过镜管直视下进行,迫使术者采用一些强迫或不舒适的体位方能完成操作;手术视野亦只限手术者一人可见,助手往往无法进行有效地协作。尽管也有手术医生尝试用辅助镜,使助手能直视术野,但由于管道宽度的限制,手术术野过小,仍然无法进行内镜下复杂的手术,内镜的使用受到一定的制约。而计算机集成电路及微型摄像机的出现,使内镜的图像可传输至电视监视器上,在放大图像的同时,使得术者与助手及更多的医师可同时观察术野,利于手术的配合及示教。从此,一些传统复杂的开放手术进入到电视纤维内镜手术的现代微创时代。
在内镜微创手术发展历史中,不得不提的是腹腔镜技术的发展应用,其对现代微创技术的发展及概念的形成至关重要。1901年,德国Kelling,瑞典Jacobaeus及俄罗斯ott共同开创了诊断性腹腔镜技术的时代,将不同的内镜用于对动物、人体及孕妇的腹腔进行诊断性检查。在19世纪20年代,出现了配合内镜的气腹技术。1933年,Fevers首次报道了腹腔镜下腹腔粘连松解术,被认为是第一位用腹腔镜进行手术的医师,使腹腔镜进入应用于手术治疗的时代,此后,腹腔镜被运用于外科及妇产科手术,包括输卵管绝育术、阑尾切除术等。1950年,Hopkins导光系统内镜及纤维内镜的引入、各种内镜热凝装置、激光装置问世、各种腹腔镜专用器械的研制,推动了腹腔镜技术的发展。1981年,法国里昂的普通外科与妇科医师Phillip Mouret完成了首例电视腹腔镜下胆囊切除术,由于创伤小、术后患者恢复迅速,该病人在术后第二天即可出院,该技术的微创特点及相对传统手术的优势逐渐被外科医生认可。1988—1989年Dubois通过手术录像及论著介绍了36例电视腹腔镜下胆囊切除术的手术经验,使这一技术在世界各地得到迅速推广及发展。“微创”的理念隐含于外科的整个领域并体现在外科各个发展历程上的各个阶段,1985年英国泌尿外科医生Wiekhum首次正式提出了微创外科(mininally invasive surgery,MIS)这一概念。而腹腔镜外科及内镜技术在各领域的推广,则使微创技术得到迅猛发展,并为广大医师所接受及重视。
二、内镜外科在耳鼻咽喉头颈外科的发展史
内镜外科的发展史中,内镜技术在耳鼻咽喉头颈外科的发展相比于其他领域毫不逊色。除了前文提到的食管镜、支气管镜、喉镜的发展外,在耳鼻咽喉头颈外科的其他领域里,内镜技术、显微放大及微创技术同样得到蓬勃发展,为微创外科的建立及发展作出了重要的贡献。
(一)内镜技术在鼻窦外科发展史
在内镜外科中,鼻窦纤维内镜手术对鼻科手术具有里程碑式的变革意义。
早在大约公元前2700年的古埃及时代,埃及人在制作木乃伊时就懂得运用工具,经鼻、前颅底的途径把脑组织取出,这与现代鼻内镜下前颅底手术是一脉相承的。1714年Dronis首次描述了鼻镜检查。此后Hirshman(1901年)、Reicher(1902年)先后使用改良内镜进行上颌窦检查。现代鼻内镜外科起源于20世纪70年代初,奥地利学者Messerklinger使用鼻内镜及相应手术器械进行鼻窦手术。80年代,Kennedy、Stammberger等完善和发展了功能性鼻窦手术技术。90年代,我国许庚和韩德民先后把这一技术进行全国推广。目前鼻内镜手术的适应证由原来的慢性鼻窦炎、鼻息肉治疗,扩大到鼻科的大部分手术,如鼻及鼻窦肿瘤、前颅底肿瘤切除、脑脊液鼻漏、经鼻视神经减压术等。由于该手术的创伤小,清除病灶的同时可以尽可能保留鼻腔、鼻窦正常组织结构和功能,受到广大耳鼻喉科医生的认可和重视,并得到广泛的运用。
(二)内镜技术在头颈外科的发展史
颈部具有清晰的筋膜层及疏松组织形成的间隙分隔,这为内镜技术在头颈外科手术的应用提供了解剖学基础。自1996年Gagner和1997年Hüscher等首先报道内镜甲状旁腺手术与内镜下甲状腺腺叶切除之后,各种入路的术式应运而生,根据建立空间方法可分为注气和非注气术式两大类。注气术式包括下颈三孔入路,胸部乳晕径路,腋下径路,腋胸径路,经口入路;非注气术式包括颈前小切口径路、胸前、锁骨下内镜辅助、腋下等。国内仇明等于2001年报道胸前乳晕径路内镜甲状腺手术。高力于2003年报道了改良Miccoli手术,同期黄晓明等率先建立系列个体化的非注气内镜甲状腺手术,包括胸前入路、锁骨下入路、腋下入路、颈前小切口等。此外内镜其他入路也有发展,如经口入路及经口腔前庭入路内镜甲状腺切除术等。
随着3D内镜及机器人技术发展逐渐成熟,2005年Lobe首次报道机器人甲状腺手术,2009年Kang报道100例达芬奇机器人甲状腺癌手术,至此,机器人甲状腺手术得到愈来愈多的外科医师青睐。目前韩国是开展机器人甲状腺手术较多的国家,主流术式有两种,一种是经腋下入路,韩国开展已近万例,国内黄晓明等于2016年亦开展了这一术式;另一种是经双侧腋乳入路,贺青卿于2014年在国内率先开展。此外,2011年Terris报道了耳后入路机器人甲状腺手术。机器人甲状腺手术通过三维内镜以及多功能多关节的机器人操作手臂来完成,具有省力、视野清晰和便于淋巴清扫等优点,但其缺点是手术耗材费用较高,尚不能完全普及。
此外,内镜技术在头颈外科的延伸应用也受到业界重视,如著者所在单位率先报道了系列个体化的头颈部内镜手术方式,提出内镜辅助下颌下腺肿瘤切除(小切口/耳后/胸前/腋下)及内镜辅助下腮腺肿瘤切除(顺行法/逆行法/耳后入路);将内镜技术应用于颈部先天性囊肿,包括:①内镜辅助下甲舌囊肿切除术(下唇前庭入路/颏下小切口);②内镜辅助下第二鳃裂囊肿切除(耳后/小切口);③内镜辅助下颈部囊状水瘤切除(胸前/小切口)。发展了内镜辅助下颈淋巴结清扫术,包括:①中央区淋巴结清扫(胸前入路/锁骨下入路/腋下入路/颈前小切口);②择区性/改良根治性颈淋巴结清扫(颈侧小切口/胸前入路/改良Macfee切口);并在国内外率先使用经耳后内镜下茎突截短手术。这些应用拓展了内镜技术在头颈部其他手术领域应用。
总之,内镜技术与达芬奇手术机器人极大地拓展了头颈外科微创领域的范畴,现处于发展阶段。可以预见,随着内镜与达芬奇手术机器人系统设备的不断完善、器械的研发及技术的不断成熟,必将进一步推动头颈部内镜外科技术的应用与发展。
(三)耳内镜在耳-耳神经外科发展史
1350年Chauliac首次提出耳窥镜的概念。17世纪Bord运用凹面镜反射阳光观察外耳道及鼓膜。1807年Bozzini为耳窥镜装备反射镜及运用烛光作照明光源。1841年法国的Friedrich Hofmann设计首个用于鼓膜检查的耳科头额凹面镜。1864年Siegle提出鼓气耳镜,并沿用至今。1896年出生于匈牙利的Adam Politzer出版了第一本彩色耳镜图谱,其中包括了第一次通过照明而获得的鼓膜图像。由于初期的耳镜照明不足,通过耳镜对鼓膜及外耳道的观察不够清晰,耳镜无法得到广泛的运用。
电灯的出现使耳镜的照明取得历史性的突破,此后出现了带电珠的电耳镜,并得到逐步的推广。现代内镜的发展对耳外科有重要而深远的影响。在此之前,耳外科手术主要依赖手术显微镜,可以使术者观看到除后鼓室区域外的整个中耳腔,但由于其存在一定的“盲区”,人们开始尝试开发和应用耳内镜来获取完整的视角。Jako(1966年)和Zim(i1967年)使用不锈钢材质的微镜——间接微鼓室镜来观察鼓室窦,其工作原理是通过反射手术显微镜光作光源,观察手术显微镜直视下无法窥及的鼓室窦,但该装置仅能用于观察,无法借助其来清除该区域的病变。首次运用现代耳内镜技术的是Mer,1967年他首次报道了应用可弯曲的纤维鼓室镜穿过鼓膜穿孔的部位,详细检查鼓室病变。1974年Marguet介绍使用一直径为1.7mm的耳内镜经鼓膜穿孔处观察鼓室腔,他在展望这一技术应用前景中写道“鼓室后部区域,例如鼓室窦,能被这一精良的设备所窥及”。1982年,Nomura发明硬管式耳内镜并称之为“针状耳镜”,在镜的远端设有一棱镜,使光线折射90°,行鼓膜切开后可导入检查中耳腔。1983年Kanzaki首先注意到耳纤维内镜在胆脂瘤型中耳炎完壁式乳突根治术后的随访应用,他报道了26例在局麻下经耳后微小切口导入耳纤维内镜检查的病例。1984年德国著名耳科医师Wullstein使用Storz公司的鼓室耳镜系统观察鼓室。该系统为子母镜系统,直径为2.7mm,包含30°、70°视角的内镜,可经鼓膜切开处进入鼓室直视下检查,由于该系统必须双手操作,无法同时进行治疗性操作,其运用受到一定的限制。1986年Bluestone提出了Nomura针状耳内镜的应用前景——用于检查儿童患者鼓室内陷袋,可到达鼓室的后壁(1985年Jansen使用耳内镜作中耳手术的辅助检查)。1989年Martin在显微镜下乳突手术中应用0°及30°视角的耳镜对术腔进行检查,明确是否有胆脂瘤残留。80年代后期90年代初Thomassin及Poe等开始将电视摄录系统——耳镜技术广泛应用于耳科学术中并使之迅速推广。目前耳内镜广泛应用于外、中、内耳的检查及手术,如中耳置管、鼓膜修补及乳突术中、术后的应用等,可内镜辅助显微镜甚至完全经外耳道内镜行内耳、侧颅底手术,被认为是一种安全、实用及微创的技术。
基于同一需求和目的,80年代的Yamashita(1980)、Jansen(1985)及Rimura(1989)和同期90年代的Tschabitscher、Karhukets等相继报道应用超细微咽鼓管纤维内镜经咽鼓管途径进行鼓室及咽鼓管的检查。可经咽鼓管咽口或鼓膜穿孔、微切口处进入,亦可与硬管式耳内镜配合应用,得以窥及整个咽鼓管鼓室腔结构,消除了“盲区”。但该技术仅限用于检查及诊断。
颅底病变由于其解剖位置的独特性,毗邻大脑及颞骨等结构,既属于神经外科研究的范畴,又属于耳鼻喉科研究的范畴,人类历史上记载最早的耳神经外科手术要追溯到18世纪,Francois-Sauveur Morand对一并发乳突炎和颞叶脓肿的中耳炎病人施行开颅手术,并对病人脓腔作了清理及放置引流管,病人最后成功存活。而耳科医生也是最早认识并重视听神经瘤等内听道及桥小脑角肿瘤的。早在1904年耳科学家Panse首先预言进入桥小脑角最直接的入路是经迷路,并进行详细描述。他利用槌子和圆凿首次经迷路行听神经瘤切除术。由于时代技术水平的限制,他未能克服手术器械方面的困难,未能降低当时因手术中的大出血、脑脊液漏等并发症导致的死亡率。而开创现代耳神经外科的领航者,毫无疑问当属美国耳鼻喉科医师William House,他被称为现代耳神经外科之父。1961年,他首次把Zeiss双目手术显微镜应用于听神经瘤切除术,并复兴了经迷路入路。这一开创性的改进和发展,在大大减低手术并发症的同时,可以有效保护面神经等重要结构的正常功能,桥小脑角区域进入现代耳科的手术范畴,耳神经外科时代宣布到来。近10年来耳内镜被引入耳神经外科手术,成为现代耳神经外科进展的一个亮点。尽管20世纪初期有人提出可将纤维内镜技术用于后颅窝手术,但由于照明及光学系统不完善的原因,该设想很快便被放弃。直至90年代O’Domghue等报道应用连接电视摄像系统的Hopkins内镜下行小脑脑桥角的局部尸解,经迷路及乙状窦后径路,内镜可对该区域的神经、血管提供高像素的图像,利于术者观察。此后Rosenberg、Mangren、Mokernan等先后应用内镜技术作为手术显微镜的辅助手段,应用于听神经瘤摘除、前庭神经切断、半面痉挛及耳鸣的微血管减压、岩骨胆脂瘤清除、听性脑干电位植入等各种耳神经外科手术。耳内镜能缩小骨窗切口,绕过阻挡的正常脑组织,近距离到达脑血管、神经及病变部位,提供高清晰的图像,减少对正常脑组织、神经、血管的牵拉、损伤,窥及手术显微镜固定光轴下的“盲区”,可以更精确地辨别和根除病变,减少手术并发症及死亡率,并最大限度保存正常组织的结构及功能。耳神经外科内镜技术被认为是“匙孔”(keyhole)手术。
综上所述,随着照明系统、摄像系统、放大系统及显微器械的发展,耳内镜技术迅猛发展,广泛运用于外耳、中耳及内耳、侧颅底疾病的诊治之中,受到广大耳鼻咽喉科医师的青睐。
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(区永康 郑亿庆)