CC BY
5
ОБМ1Н ДОСВ1ДОМ
DOIIO.31718/2077-1096.20.4.232 УДК 616-08-035; 616-72 Шкорботун Я.В.
МОЖЛИВОСТ1 МIНIIНВАЗИВНОÏ ЕНДОРИНОХIРУРГIÏ З ВРАХУВАННЯМ ФАКТИЧНИХ МЕЖ ПОЛЯ ОБЗОРУ СУЧАСНИХ ЕНДОСКОП1В
Нацiональна медична академiя пюлядипломноТ ocbîtm iMeHi П.Л. Шупика, м.Ки'в
Державна наукова установа «Науково-практичний центр профтактичноТ та KniHÎ4Hoï медицини» Державного управлшня справами, м.Ки'в
Одним /з визначальних фактор/в в досягненн/ MiHiiHea3ueHOcmi в ринох/рургУУ е застосування опти-мальних ощадливих хiрургiчних доступ/в, вибiр яких на даний час в значн/'й Mipi залежить в/д в/зуал/-зацйних можливостей ендоскоп'/чно'У техн/ки, зокрема характеристик кутового бачення ендоскоп/в. Це особливо важливо при плануванн/ i виконанн!' ендоназальних втручань на передних в/дд/лах верх-ньощелепного синусу. Достатньо великий кут огляду дозволяе розширити можливост/ викорис-тання того чи iншого мало/нвазивного доступу, зменшити необхiднiсть замни ендоскоп/в з р!зни-ми кутами в ход! втручання та пiдвищити як/сть його виконання. Метою досл/дження було пол!п-шити методику вибору хiрургiчного доступу до верхньощелепного синусу з врахуванням оптично'У осi та фактично'У величини поля обзору ендоскопа. Для досягнення поставленоУ мети нами було ви-конано моделювання процесу вибору оптимального вар/анту доступу до верхньощелепного синусу на основ/ власно'У методики прогнозування в'/зуал'/зацИ длянок просв/ту синусу. Для визначення фактичного кута огляду ендоскопа нами зд/йснено порiвняння застосування стандартно'/' методики та запропонованого нами пристрою. Обстежено по 3 ендоскопа з оптичною в/ссю 70°, досл/дження виконувались трикратно. Результати досл/джень. Встановлено, що результати визначення меж поля огляду запропонованою нами методикою та за методикою Wang Q. et al. (2017) достов/рно не вiдрiзняються, що св/дчить про пор!внювану точн/сть обох методик. При заявлених однакових характеристиках вс/х трьох ендоскоп/в, визначена нами величина поля огляду досить суттево в/др/-зняються, (макисимально на 8,7°). Причому величина кута огляду у вс/х зразках ендоскоп/в, що те-стувались, була б/льшою, н!ж передбачена виробником для стандартних ендоскоп/в (60°). Середня тривал/сть вимiрювання величини поля огляду ендоскопа запропонованим нами способом, зг/дно даних хронометражу, склала 25,3±3,2 с, що достов/рно швидше, н/ж за методикою Wang Q. et al. (2017) - 83,7±2,0 с (P<0,05). Також сл/д в/дм/тити б/льшу зручн/сть виконання досл/дження за запропонованою методикою. Висновки. При оцнц можливостi в'/зуал'/зацИ длянок верхньощелепного синуса необх/дно враховувати не лише анатомiчнi особливостi патента, а також i фактичнi оптичнi характеристики ендоскоп/в. Запропонований пристрiй для визначення меж поля огляду ендоскоп/в простий у виготовленн/, потребуе менше часу для досл/дження i дозволяе ефективно i швидше ви-значити фактичнi кути огляду ендоскопа. Фактичн/ оптичнi характеристики ендоскоп/в можуть в/др/знятись в/д нормативних.
Ключов1 слова: ендоскотчна ринох1рурпя, планування доступу, поле огляду ендоскопа, в1зуал1зац1я.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукова робота проведена в рамках НДР «Удосконалення мето-дiв дiагностики та лкування пацiентiв з окремими запальними та онкологiчними захворюваннями вуха, носа та горла», № держ. реестрацп РК 0117U006094; та у рамках НДР «Оптимiзацiя надання спец!ал!зовано( та високоспец!ал!зовано( медичноТ допомоги х!рурз!чнозо профлю на принципах «х'/рурзп швидкого шляху» при окремих захворюваннях щитопод!бно'1 та при-щитоподiбних залоз, носоглотки, внутршн!х i репродуктивних орзан!в, черевноТ стнки, судин i сузлоб!в, зокрема з викорис-танням атомно-силовоТ мкроскопи та !з застосуванням методу прелам!нацп для обробки !мплантат!в», № державно)' реестрацп 0119U001046
Вступ
Мшпнвазивнють i якють виконання ендоскопн чних втручань в значнш мiрi залежать вщ забез-печення вiзуального контролю хiрургiчного поля. Лише за таких умов можна гарантувати якюну санацш патолопчного осередку та дотримання принципу малотравматичност щодо оточуючих тканин [1]. Одним iз визначальних факторiв в досягненн мшпнвазивносп в ринохiрургiï е застосування оптимальних ощадливих хiрургiчних
достутв, вибiр яких на даний час в значнш мiрi залежить вщ вiзуалiзацiйних можливостей ендо-скошчно' техыки, зокрема характеристик кутового бачення ендоскошв.
На сьогодн розроблен ендоскопи iз рiзними кутами оптично' оа - вщ 0° до 120°. Найбтьш часто при ендоскотчнш ринохiрургiï використо-вуються ендоскопи з кутами 0°, 30°, 45° та 70° дiаметром 4 та 2,7 мм [2]. Також запропонована оптика iз змшюваною величиною кута оптично' оа, яка дозволяе уникнути часто' замши ендо-
АктуальН проблеми сучасно! медицины
CKoniB шд час виконання втручання [3].
При виборi ендоскопiв оцiнити Тх фактичн оп-тичнi можливостi лише за техшчною характеристикою виробника досить складно, адже, як правило, вказуються 3 основы показники: кут оптичноТ осi, дiаметр та довжина ендоскопу. I якщо оптична вюь ендоскопу е характеристика стала для пристроТв рiзниx виробникiв, то меж1 поля вiзуалiзацiТ можуть суттево в^знятися.
Методи визначення оптичних характеристик ендоскошв стандартизованi за ISO 8600-3. Технологи, що зазвичай застосовуються для вста-новлення оптичних характеристик, е досить складними i, як правило, проводяться в умовах оптичноТ лабораторп. Також Тм притаманна сут-тева величина похибки, особливо у випадках коротко!' фокусноТ вщсташ [4]. А xiрурги хоч i орiен-туються на заявленi техшчш характеристики ендоскопу, але в реальнш роботi оцiнюють Тх «на око».
Практика показуе, що незважаючи на досить стандартну величину кута огляду - 60° для тра-дицшних ендоскошв та 90°- для ширококутових [5], реальна Тх величина може в^знятись вiд заявленого, а отже потребуе оцшки для кожного окремого зразка.
Це особливо важливо при плануванн i вико-нанн ендоназальних втручань на переднix вщ-дтах верхньощелепного синусу. Достатньо ве-
ликий кут огляду дозволяе розширити можливо-стi використання того чи шшого малоiнвазивного доступу, зменшити необхщнють замiни ендоско-пiв з рiзними кутами в ходi втручання та шдви-щити якiсть його виконання [6].
Мета дослщження
Полiпшити методику вибору хiрургiчного доступу до верхньощелепного синусу з врахуван-ням оптичноТ оа та фактичноТ величини поля обзору ендоскопа.
Матерiал та методи до^дження
Для досягнення поставленоТ мети нами було виконано моделювання процесу вибору оптимального варiанту доступу до верхньощелепного синусу на основi власноТ методики прогнозуван-ня вiзуалiзацiТ дтянок просвiту синусу [7]. Для оцшки доцтьносп визначення фактичного кута огляду ендоскопа нами здшснено порiвняння за-стосовування загальноприйнятих величин кута огляду ендоскошв i результатiв оцшки фактич-них меж поля огляду ендоскопа за нашою методикою. Вона базуеться на вiзуальнiй оцшц зо-браження, яке формуеться в ендоскош при роз-мiщеннi його в дiагностичне положення запро-понованого нами пристрою (рис. 1) [8].
=4-
Рис. 1. Вигляд пристрою для оцнки поля огляду ендоскопа ¡з ендоскопом, встановленим всередин пристрою у вих1дне положення для виконання вивчення поля обзору.
Пристрш мае форму паралелешпеда iз цть-ними 5-ма стшками та вщсутньою чи прозорою 6-ю (рис. 1). В кут одшеТ iз сторiн е отвiр для введення ендоскопа так, щоб шсля його введен-ня вш мiг бути розмiщений вздовж двох прилег-лих сторiн пристрою (нижньоТ та бiчноТ, остання - е протилежною прозорiй стiнцi). На бiчнiй стiнцi пристрою нанесене маркування (стртка та л^е-ра е), яке вказуе мiсце розмiщення центру об'ективу ендоскопа та шкала для вiзуально! оцшки кутв огляду. Ендоскоп слщ розмiстити так, щоб вш був паралельним нижнiй та бiчнiй стiнкам з центром на рiвнi мiтки на бiчнiй стiнцi,
а направити окуляр, для ендоскошв з кутом оа вщмшним вiд 0°, в напрямку протилежному ниж-нш стiнцi. На стiнкаx, що протилежн тiй, в якiй зроблено отвiр для введення ендоскопа та про-тилежнiй нижнiй, нанесено градуювання, на якому позначено подтки кутiв. Пристрш розра-хований на можливiсть тестування ендоскошв з кутами оптичноТ оа вщ 0° до 90°.
На рiвнi найбiльш частих кутiв риноендоско-пiв (0°, 30°, 45°, 70° та 90°) нанесена перпендикулярно розмщена шкала з подтками дтення в 1° для визначення меж поля огляду i у напрямку перпендикулярному оа ендоскопу.
Межi кута огляду визначаються шляхом роз-мщення ендоскопа, що тестуеться згщно шстру-кцiï, вiдмiчаються крайнi точки, як можна поба-чити в окуляр по оа ендоскопа та паралельно !и.
Перевагою запропонованого пристрою е простота виготовлення, зручнють використання та легка вщтворюванють тестування. Пристрш аналогiчного принципу може застосовуватись для ендоскошв рiзних дiаметрiв шляхом корекцп розмiщення шкали на бiчнiй стiнцi (вiдстань вiд стiнки, на якш розмiшений ендоскоп, до нульово!' шкали транспортиру мае бути ЛА дiаметра ендоскопа).
Для оцшки ефективностi запропоновано!' методики нами виконано тестування трьох ендоскошв рiзних виробникiв iз оптичною вюсю 70°, у порiвняннi з методикою Wang Q. et al. (2017).
Особливостями останньо!' е те, що вона базу-еться на аналiзi зображення, яке формуеться в ендоскош при оглядi стандартно! картинки у ви-глядi мiшенi. Лист з картинкою розмщуеться на стандартнiй вщсташ вiд об'ектива ендоскопа i шд кутом, який вiдповiдае куту оптично!' осi останнього.
Статистична обробка отриманих даних вико-нувалась iз застосуванням визначення критерш х Пiрсона.
Результати дослщження та ïx обговорення
Результати, отриманi в процесi замiрiв поля огляду ендоскошв визначенi за методикою Wang Q. et al. (2017) i методикою запропонованою нами, представлен в табл. 1.
Таблиця 1
Показники величини поля огляду ендоскопв 70°
Ендоскопи Методики, за якими проводилось визначення поля обзору ендоскопу.
Наша методика Метод Wang Q. et al (2017)
макс. кут обзору мш. кут обзору бiчний кут обзору макс. кут обзору мiн. кут обзору бiчний кут обзору
Ендоскоп 1 32,3±0,3 103,3±0,3 36,6±0,3 з2,з±0,з 104,7±0,з з5,0±0,1
Ендоскоп 2 30,6±0,3 105,3±0,3 36,3±0,3 з0,з±0,з 10з,0±0,1 з6,6±0,7
Ендоскоп 3 27,6±0,3 107,3±0,3 41,3±0,3 28,0±0,1 106,6±0,з з9,з±0,з
р1-2>0,05 р2-з£0,05 р1-з<0,05 р1-2<0,05 р2-з<0,05 р1-з<0,05 р1-2>0,05 р2-з<0,05 р1-з<0,05 р1-2>0,05 р2-з<0,05 р1-з<0,05 р1-2>0,05 р2-з<0,05 р1-з<0,05 р1-2>0,05 р2-з<0,05 р1-з<0,05
1з представлених в табл. 1 даних видно, що результати визначення меж поля огляду запро-понованою нами методикою та за методикою Wang Q. et al. (2017) достовiрно не в^зняють-ся, що свщчить про порiвнювану точнють обох методик. Разом з тим у ендоскопа № 3 в^^ча-еться достовiрна вщмшнють як максимального, так i м^мального кута огляду вщ ендоскошв №1 та №2, а поздовжнш розмiр кута огляду складае 79,7±0,67°, при тому, що у ендоскопа №1 -74,7±0,58 °, а у ендоскопа №2 - 71,0±0,67°.
Отже, при заявлених однакових характерис-
тиках вах трьох ендоскошв, визначена нами величина поля огляду досить суттево в^^зняють-ся, зокрема, у зразш № 1 та № 3 на 8,7°, а мшн мальний кут огляду вщповщно на 4,0°. Причому величина кута огляду у вах зразках ендоскошв, що тестувались, була бтьшою, шж передбачена виробником для стандартних ендоскошв (60°) [5].
Зразок зображення, отриманого при аналiзi оптичних даних ендоскопа з оптичною вюсю 70°, представлено на рис. 2.
Рис. 2. Зображення меж поля огляду ендоскопа 70°, отримане за допомогою розробленого нами пристрою (максимальний кут огляду - 30°, мiнiмальний кут огляду - 104°, бiчний кут огляду - 39°
АктуальН проблеми сучасно!' медицини
Очевидно, що при однакових шших характеристиках та якост отримуваного зображення, яке дозволяють отримати ендоскопи, що тесту-вались, виршальним фактором е величина поля огляду, яка найбтьшою була у ендоскопа №3, i це один iз факторiв, яким треба керуватись при купiвлi даного типу оптичного обладнання.
Середня тривалють вимiрювання величини поля огляду ендоскопа запропонованим нами способом, згщно даних хронометражу, склала 25,3±3,2 с, що достовiрно швидше, шж за методикою Wang Q. et al. (2017) - 83,7±2,0 с (P<0,05). Також слщ вiдмiтити бiльшу зручнiсть виконання дослщження за запропонованою методикою.
Для наочност застосування методики вибору доступу приводимо наступний приклад: патенту А. показано хiрургiчне втручання з приводу кюти верхньощелепного синусу. Варiанти доступу, як розглядаються: ендоназальний - через антрос-томiю та альтернативний - (шфратурбшальний або ж сублабiальний). Нострто-остю-максилярний кут складае 77°, а отже для вiзуа-лiзацiï переднiх вщд^в кiсти при ендоназально-му доступ з антростомiею необхiдний ендоскоп з кутом огляду бтьше нiж 180°-77°=103°. Для ендоскопу 70° ширококутового, зпдно техшчних характеристик, максимальний кут огляду складае 112,5°, а для стандартного - 100,0°. Отже, можна зробити висновок, що вiзуалiзацiя необ-хщно' нам дтянки верхньощелепного синусу можлива лише ширококутовим ендоскопом 70°. Проте, зпдно проведених нами замiрiв стандар-тних ендоскопiв рiзних виробниш, ми бачимо, що зразок №3 мае достатш оптичнi характеристики для усшшного застосування в ходi втручання, що плануеться, а отже, при його наявност можна обрати ендоназальний доступ з антросто-мiею, як оптимальний варiант в даному випадку.
Висновки
При оцшц можливост вiзуалiзацiï дiлянок верхньощелепного синуса необхщно враховува-ти не лише анатомiчнi особливостi пацiента, а також i фактичш оптичнi характеристики ендоскошв.
Запропонований пристрш для визначення меж поля огляду ендоскошв простий у виготов-
Реферат
ВОЗМОЖНОСТИ МИНИИНВАЗИВНОЙ ЭНДОРИНОХИРУРГИИ С УЧЕТОМ ФАКТИЧЕСКИХ ГРАНИЦ ПОЛЯ ОБОЗРЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЭНДОСКОПОВ Шкорботун Я.В.
Ключевые слова: эндоскопическая ринохирургия, планирование доступа, поле обзора эндоскопа, визуализация.
Одним из определяющих факторов в достижении миниинвазивности в ринохирургии является применение оптимальных хирургических доступов, выбор которых в настоящее время в значительной степени зависит от визуализационных возможностей эндоскопической техники, в частности характеристик углового обзора эндоскопов. Это особенно важно при планировании и выполнении эндоназа-льных вмешательств на передних отделах верхнечелюстного синуса. Достаточно большой угол обзора позволяет расширить возможности использования того или иного малоинвазивного доступа, уменьшить необходимость замены эндоскопов с различными углами в ходе вмешательства и повысить качество его выполнения. Целью исследования было улучшить методику выбора хирургического доступа к верхнечелюстному синусу с учетом оптической оси и фактической величины поля обзора эндоскопа. Материалы и методы. Было выполнено моделирование процесса выбора оптимального ва-
лены, потребуе менше часу для дослщження i дозволяе ефективно i швидше визначити фактичш кути огляду ендоскопа.
Фактичш оптичш характеристики ендоскошв можуть в^знятись вщ нормативних, в залеж-ност вщ виробника, як в меншу, так i в бтьшу сторону.
Перспективи подальших дослщжень за вка-заною темою полягають у вдосконаленш ефек-тивност передоперацшного планування в ендо-скошчнш ринохiрурriT за рахунок прогнозування не лише можливост вiзуалiзацil а i доступност операцшного поля для окремих видiв хiрургiчно-го шструментарш. Це сприятиме зниженню тра-вматичност операцш та формуванню персошфн кованого пщходу для кожного патента.
Лiтература
1. Alsaleh S, Manji J, Javer A. Optimization of the Surgical Field in Endoscopic Sinus Surgery: an Evidence-Based Approach. Curr Allergy Asthma Rep. 2019; 19: 8 https://doi.org/10.1007/s11882-019-0847-5
2. Tajudeen BA, Kennedy DW. Thirty years of endoscopic sinus surgery: What have we learned? World J Otorhinolaryngol Head Neck Surg. 2017; 3(2): 115-121. doi: 10.1016/j.wjorl.2016.12.001
3. Klimenko KE, Kryukov AI. Kharakteristika osobennostey primeneniya endoskopa s izmenyaemym uglom obzora pri operatsiyakh na pazukhakh reshetchatoy kosti i klinovidnoy pazukhe: anatomicheskoe issledovanie [Characteristics of the features of the use of an endoscope with a variable viewing angle in operations on the ethmoid sinuses and the sphenoid sinus: anatomical study]. Vestnik otorinolaringologii. 2014; 1: 8-11. [Russian]
4. Wang Q, Khanicheh A, Leiner D, Shafer D, Zobel J. Endoscope field of view measurement, Biomed Opt Express. 2017; 8: 14411454.
5. Han Ch, Huangfu J, Lai LL, Yang Ch. A wide field-of-view scanning endoscope for whole anal canal imaging. Biomed Opt Express. 2015; 6: 607-614.
6. Kim DT, Cheng C, Liu DG, Liu KChJ, Huang Sh. Designing a New Endoscope for Panoramic-View with Focus-Area 3D-Vision in Minimally Invasive Surgery. J Med Biol Eng. 2020; 40: 204-219. https://doi.org/10.1007/s40846-019-00503-9
7. Shkorbotun YaV. Prohnozuvannya mozhlyvosti vizualnoho kontrolyu prostoru verkhnoshchelepnoho synusa pry endonazalniy endoskopichniy haymorotomiyi [Predicting the possibility of visual control of the space of the upper slit sinus in endonasal endoscopic sinusitis]. Zhurnal vushnykh nosovykh i horlovykh khvorob. 2014; 1: 70-73. [Ukrainian]
8. Shkorbotun YaV. Sposib otsinky mezh polya obzoru endoskopiv [Evaluation method between fields to review endoscopes]. Pozytyvne rishennya shcho do vydachi patentu na korysnu model u202003771 vid 06.10.20. [Ukrainian]
9. Volpi D, Tullis I, Barber PR, Augustyniak EM, Smart SC, Vallis KA, et al. Electrically tunable fluidic lens imaging system for laparoscopic fluorescence-guided surgery. Biomedical optics express. 2017; 8(7): 3232-3247. https://doi.org/10.1364/B0E.8.003232
рианта доступа к верхнечелюстному синусу на основе собственной методики прогнозирования визуализации участков просвета синуса. Для определения фактического угла обзора эндоскопа нами проведено сравнение применения стандартной методики и предложенного нами устройства. Обследовано по 3 эндоскопа с оптической осью 70 исследования выполнялись трехкратно. Результаты исследования. Установлено, что результаты определения границ поля обзора по предложенной нами методике и по методике Wang Q. et al. (2017) достоверно не отличаются, что свидетельствует о сопоставимой точности обеих методик. При заявленных одинаковых характеристиках всех трех эндоскопов определенная нами величина поля обзора достаточно существенно отличаются, максимально на 8,7°. Причем величина угла обзора во всех образцах эндоскопов тестировались, была больше, чем предусмотрено производителем для стандартных эндоскопов (60°). Средняя продолжительность измерения величины поля обзора эндоскопа предложенным нами способом, по данным хронометража, составила 25,3 ± 3,2 с, что достоверно быстрее, чем по методике Wang Q. et al. (2017) - 83,7 ± 2,0 с (P<0,05). Также следует отметить большее удобство выполнения исследования по предложенной методике. Выводы. При оценке возможности визуализации участков верхнечелюстного синуса необходимо учитывать не только анатомические особенности пациента, а также и фактические оптические характеристики эндоскопов. Предлагаемое устройство для определения границ поля обзора эндоскопов простой в изготовлении, требует меньше времени для исследования и позволяет эффективно и быстрее определить фактические углы обзора эндоскопа. Фактические оптические характеристики эндоскопов могут отличаться от нормативных.
Summary
POTENTIALS OF MINI-INVASIVE ENDORHINOSURGERY TAKING INTO ACCOUNT THE ACTUAL BOUNDARIES OF THE FIELD OF VIEW OF MODERN ENDOSCOPES Shkorbotun Ya.V.
Key words: endoscopic rhinosurgery, access planning, endoscope field of view, visualization.
One of the predetermining factors to perform minimally invasive rhinosurgery successfully is the searching for optimal surgical access areas, the choice of which at present mostly depends on the visualization capabilities of endoscopic devices. The angular vision is one of the important factors for planning and performing endonasal interventions on the anterior maxillary sinus. A large viewing angle allows surgeons to expand the potentials of minimally invasive access, reduce the need to replace endoscopes with different angles during the intervention and improve the quality of the surgical procedure. The purpose of this study was to improve the method for selecting surgical access to the maxillary sinus, taking into the optical axis and the actual size of the field of view provided by the endoscope. The simulation of the process of selecting the optimal option for access to the maxillary sinus on the basis of our own method of predicting the visualization of the lumen in the sinus was performed. To determine the actual viewing angle of the endoscope, we compared the application of the standard methodology and the approach we elaborated. 3 endoscopes with a 70° optical axis orientation were examined; the studies were performed three times. We found that the results of determining the boundaries of the field of view according to our technique and to the method of Wang Q. et al. (2017) did not differ significantly, that indicates the comparable accuracy of both methods. With the declared identical characteristics of all three endoscopes, we revealed the magnitude of the field of view differed quite significantly (by a maximum of 8.7°). Moreover, the value of the viewing angle in all samples of endoscopes tested was greater than that provided by the manufacturer for standard endoscopes (60 °). The average duration of measuring the magnitude of the field of view of the endoscope by the method we proposed took 25.3 ± 3.2 s that was significantly faster than by the method of Wang Q. et al. (2017), 83.7 ± 2.0 s P<0.05). We should also stress on the greater convenience of carrying out examinations according to our method. When assessing the potential of the maxillary sinus visualization, it is necessary to take into account not only the individual anatomical features of a patient, but also the actual optical characteristics of endoscopes. The device we designed for determining the boundaries of the field of view of endoscopes is easy to manufacture, requires less time for testing and enables to determine the actual viewing angles of the endoscope quicker and more effectively. Actual optical characteristics of endoscopes may differ from the standards.
