En tydlig bild av anatomiska strukturer är avgörande för framgången med kirurgi - särskilt inom mikrokirurgi där smala anatomiska håligheter eller närhet till sårbara organ och vävnader kan utgöra betydande risker för patientens hälsa. Det kirurgiska mikroskopet har utvecklats till att bli ett kraftfullt verktyg för att förbättra kirurgisk visualisering.

En omfattande genomgång av kirurgiska mikroskop, författad av Baowei Fei, professor i bioteknik och radiologi vid University of Texas i Dallas, och bioteknik doktorand Ling Ma, beskriver utvecklingen av kirurgiska mikroskop när de har utvecklats med bredare förstoringsintervall, längre arbetsavstånd, bättre belysning, och mer stabila stödstrukturer. Ma och Fei förklarar hur kirurgiska mikroskop modifieras till lite olika optiska konfigurationer och utrustade med specifika avbildningsmodaliteter och plattformar för olika kirurgiska tillämpningar.

Bortom luppen

Det första rapporterade operationsmikroskopet i en operationssal användes av en ung otolaryngolog vid namn Carl Olof Nylén 1921 vid Stockholms universitet. Nylén använde ett monokulärt Brinell-Leitz-mikroskop under operation på en patient med en kronisk öroninfektion. Detta var ett steg upp från en enstaka linslupp. Verktyget uppdaterades ett år senare av Gunnar Holmgren som utvecklade ett binokulärt mikroskop för djupuppfattning och en bifogad ljuskälla för att följa med förstoringen. Holmgren skulle knappast känna igen dagens kirurgiska mikroskop med justerbar förstoring, ljus och skuggfri belysning, variabelt arbetsavstånd för att möjliggöra manipulering av kirurgiska instrument, och ett stall, fri sikt över hela operationsfältet.

Även om kirurgiska mikroskop inte introducerades i neurokirurgiska operationssalar förrän 1957, när Theodor Kurze vid University of Southern California tog bort en godartad tumör från en kranialnerv hos en 5-årig patient, neurokirurgi är nu den ledande marknaden för kirurgiska mikroskop.

Mångsidig visualisering, integrerade bildbehandlingsmodaliteter

Kirurgisk mikroskopi har kommit långt. Förutom högprecisionsoptik och flexibel mekanisk design, mångsidiga visualiseringsfunktioner som 3D-skärm ingår nu, samt integrerade bildbehandlingsmodaliteter. Augmented reality -skärmar, som överlagrar verkliga strukturer med, säga, MRT- eller OCT-bilder av strukturerna, förbättra visualiseringen av det kirurgiska fältet såväl som de multimodala bilderna. Sådana avancerade förmågor förändrar klinisk praxis i operationssalen, gör det möjligt för kirurger att se bättre och utföra utmanande ingrepp med större lätthet och framgång.

Modaliteter för hyperspektral avbildning (HSI) och laserfläckkontrastavbildning (LSCI) är särskilt lovande eftersom de kan användas på begäran när som helst under operationen och ger rikliga diagnostiska data i realtid som kontaktfria och etikettfria avbildningsmodaliteter. Ma och Fei noterar att både HSI och LSCI tillför mycket lite komplexitet till systemet och kräver minimal ansträngning för läkare att anta.

Visualiseringsmöjligheterna och integrerade teknologier i kirurgiska mikroskop fortsätter att expandera. Med avancerad kommunikationsteknik och välutvecklade augmented-reality-assisterade plattformar, stora grupper kommer att kunna delta på distans i kirurgiska ingrepp, dela en klar bild av operationsfältet via headset, smartphones, eller stora konferensrumsskärmar.

Robotbaserade visualiseringsplattformar tillåter rörelsefrihet för kirurgen och gör det möjligt för hela teamet att observera detaljerade strukturer. Integrerad teknik, såsom ett endoskopiskt mikroinspektionsverktyg, kan göra det möjligt för kirurgen att "bokmärka" en position inom det kirurgiska fältet och visualisera samma struktur i olika vinklar. Sådana system berikar konceptet med det kirurgiska mikroskopet med flera banbrytande teknologier och ger också tydliga fördelar i tid, funktionalitet, och ergonomi.

Används först för otolaryngologi, kirurgiska mikroskop bidrar till ett brett spektrum av mikrokirurgier, från lymfatisk rekonstruktion till nervreparation. En ökad klinisk användning av kirurgiska mikroskop kan förväntas, och i ett större utbud av kirurgiska tillämpningar.