神经内镜发展史
EishaChristian,GabrielZada,MichaelL.J.Apuzzo
李振业 李储忠 译
内镜的早期发展
“endoscopy”来源于希腊语èndon（内部）和skopê（观察）［1］。机器人和内镜技术推动了微创手术的发展，而最早的“内镜外科”则可追溯至希波克拉底时代（约公元前年），他对多种用环境光检查直肠和阴道的古代窥器进行了描述（表1.1）。Abulkaism（科尔多瓦人）和GiulioCesareAranzi分别在11世纪和16世纪对后续的内镜模型进行了设计和描述。他们设计的模型均由封闭管道和反射环境光的镜子组成，但可视化效果差，且使用极其有限［2,3］。
19世纪初，现代内镜之父PhilipBozzini（—）首次在内镜中应用外部光源，并研发了他的lichtleiter，或称为光导（图1.1）。他在带有长漏斗和反射镜的仪器末端使用烛光，用以探查如耳朵、尿道、直肠、女性膀胱和子宫颈、口腔和鼻腔等。该仪器最先在尸体中进行测试，并最终被批准用于患者。但由于19世纪维也纳两败俱伤的内讧，他的发明遭到了维也纳大学的嘲讽，他本人也因强烈的好奇心和“魔术灯”受到了严厉的批评。PhilipBozzini最终死于伤寒，内镜发展的第一篇也由此落幕，但他的独创设计成为现代内镜的基础。直到年，AntoninJeanDesormeaux创造了“内镜”这一术语，并将其应用于临床实践。他用一个45°凹面镜反射煤油灯的灯光至膀胱中（图1.2）。在反光镜和透镜之间放置一盏灯，产生的光通过透镜聚焦在内镜的轴上，并首次用该仪器切除了泌尿生殖道病变，这也是人们首次将内镜用于手术和治疗目的，而Desormeaux也被认为是现代膀胱镜之父［3］。
图1.1PhilipBozzini的lichtleiter（经许可引自参考文献3）
图1.2AntoninJeanDesormeauz设计的内镜示意图（经许可引自参考文献3）
年，MaximillanCarl-FredrichNitze将一组透镜和远端的铂丝灯相结合组成了内镜，成为内镜发展史上的里程碑事件（图1.3）。Nitze将光源整合入内镜中（内置灯），但光源产生的热量和对防止灼伤的冷却系统的需求成为内镜应用中的巨大挑战。直到年，DavidNewman将灯泡（发明于年）置于内镜中，才解决了这些难题［4］。年，随着BoisseauduRocher的多腔内镜的问世，内镜的发展进入另一个重要时代。在该内镜中，导管或其他工具可通过，从而将其由一个单纯的诊断仪器转变为治疗仪器。这一设计也推动了软性内镜的发展。年，JohannMikulicz研发出一种远端可以成角的内镜，并首次完成了食管镜检查［2-4］。在接下来的几十年中，望远镜和透镜设计、光源和仪器的进一步改良也推动了内镜的发展，使膀胱镜、支气管镜和胃镜成为现在的常规检查。
图1.3 MaximillanCarl-FredrichNitze和他发明的内镜（经许可引自参考文献3）
早期的神经内镜
20世纪，内镜已成为常规外科手术的一部分，且很快扩展到神经外科领域（表1.2）。年，芝加哥著名的泌尿外科医生、美国睾丸移植的先驱VictordeL’Espinasse用膀胱镜对两例婴儿脑积水患者行侧脑室脉络丛切除术。一例患儿术后死亡，另一例生存了5年。然而直到20世纪30年代，NeurologicalSurgery（《神经外科学》）教科书才记录了他的研究结果［5,6］。唯一直接证明L’Espinasse有神经外科兴趣的，是他于年向美国外科医师学会提交的申请表格中在研究兴趣一栏列出了“脉络丛毁损治疗脑积水”。
年，医院神经外科主任WilliamJasonMixter（年12月5日生于奥地利维也纳，卒于年）首次用尿道镜和一个软性探针对一例9月龄的脑积水患儿成功进行了第三脑室底造瘘术。术后患儿的囟门大小和压力均下降，头围在10d内减小了12mm［3,6,7］。此外，费城的Fay和Grant于年应用膀胱镜进行了脑室系统拍照，并将其发现发表于《美国医学会杂志》（JAMA）［3,8］。与此同时，德国哈雷大学外科教授JohnVolkmann也致力于内镜的改进，使其更适合于进行脑室内操作。年，他发表了首次应用内镜的经验。他研发了一种有两个冲洗通道的更亮的内镜，为防止杂物积聚在镜片上，他在插入过程中还进行了覆盖镜片的改良［6］，即将光学仪器放置在鞘管中，以保证在插入大脑的过程中镜片是有所覆盖的，并且通过旋转使其在脑室中可以应用。首例接受这种内镜手术的患者是一例脑积水的婴儿。随着不断地完善和改良，年TracyPutnam将电凝引入脑室镜，在内镜头端焊接了两个弯曲的电凝针，成为神经内镜发展史上的里程碑事件［3］。
现代神经内镜之父是约翰·医院的神经外科医生WalterDandy（年4月6日出生于密苏里州锡代利亚，年4月19日死于马里兰州巴尔的摩），他致力于脑脊液的生理学研究。20世纪20年代，当时还是总住院医师的Dandy对脑室系统的可视化产生了浓厚的兴趣，并发表了关于空气脑室造影术的研究，通过X线技术使神经外科医生首次看到了脑室。年，Dandy首次发表了经由头镜反射外部灯光作为光源的内镜下脑室观察研究，内镜下可见侧脑室、室间孔、透明隔和脉络丛。年，他用膀胱镜成功进行了2例侧脑室脉络丛切除术。当时的方法比较粗糙，即首先用鼻扩张器保持通道开放，释放脑脊液后，用夹子结扎脉络丛并撕脱。此后，他继续常规进行这类手术，并与WapplerElectric公司合作，对神经内镜做了进一步改良和完善（图1.4）［3,6］。但在年，WalterDandy承认神经内镜存在局限性，并写下以下内容［9］：
图1.4 Dandy的神经内镜设计草图（经许可引自WalterE,Dandy.TheBrain.Holland:WoltersKluwer,.）
在少数情况下，应用脑室镜或许是可取的……在脑室内肿瘤切除术中，其用途可能仅限于婴幼儿，以及行脉络丛切除术时偶然暴露出的肿瘤，而不是引起脑室通道阻塞的小肿瘤。
由于WalterDandy的认识、技术的局限性及脑室分流术的发展，使得神经内镜的发展直到20世纪60年代一直处于停滞阶段。
20世纪50年代是神经内镜没有发展进步的时期，其原因在于早期神经内镜技术的局限性、显微神经外科的发展和分流术的普及。显微镜具有内镜所不及的优势——明亮的照明、高的放大倍数及在深部组织结构中的操作能力。年，Nulsen和Spitz首次成功植入了用于治疗脑积水的脑室分流装置［10］。
但仍有神经外科医生相信神经内镜的价值和优势。年Dereymacker首次系列报道了第三脑室底造瘘术，他用胸腔镜经脑室入路行终板造瘘进入第三脑室。但遗憾的是，15例患者中仅有2例脑积水控制良好，而失败率高的原因或为蛛网膜炎［11］。
技术发展造就现代神经内镜
年，英国光学物理学家HaroldHopkins研发了SELFOC镜头，采用硬性柱状透镜系统，提高了图像的分辨率和放大倍数（图1.5）。该系统采用厚镜片使内镜更加牢固，并将薄层空气置入玻璃管中作为透镜片使用。KarlStorz公司购买了这种能增加照明和拓宽视野的系统，并开始了至今仍广泛应用的硬性Hopkins内镜的研发工作。Hopkins两次获诺贝尔物理学奖提名。第二个技术的进步是电荷耦合器的问世，将光学数据转换为电脉冲，并进一步改良了图像质量，并使内镜系统小型化［3］。
图1.5 A.HaroldHopkins和他的柱状透镜示意图（B）。C.Hopkins内镜图片（图1.5A:经许可引自JaiminBhatt,AdamJones,StephenFoley,etal.HaroldHoraceHopkins:AShortBiography.England:BJUInternational,；图1.5B：经许可引自参考文献3；图1.5C:KARLSTORZEndoscopy-America公司?版权所有，惠赠使用）
除图像质量外，早期的内镜也受限于照明效果不佳。早期的光源包括环境照明、蜡烛、电灯等，这些都不能满足安全可视化的要求。20世纪50年代，NarinderSinghKapany与HaroldHopkins将光纤引入内镜系统。光学研究所的GerardGuiot和JacquesVulmiere对其工作进行了改进，他们研发了一种外部光源，并进一步普及了光纤照明在内镜中的应用［3］。Guiot是现代神经内镜的先驱［12］。20世纪60年代神经内镜的复兴与光学、成像等科技的进步有关。之前所有的内镜在其远端都有一个小而温热的灯泡，导致可视性差。Vulmiere和Fourestier的创新之处在于将光源置于内镜外部并可进行调节，光线经轻质硅石投射入内镜中。这一改进可使光强度增加，使内镜操作更加安全，同时也可获得录像和图片。新式内镜应用的首个病例是轻微脑损伤后头痛、头晕及视力模糊的患者。空气脑室造影显示侧脑室和第三脑室间无交通。通过内镜观察室间孔和透明隔，在室间孔处发现一个有血供的柔软肿瘤（很可能是胶质囊肿），刺破后未行肿瘤切除，同时进行了第三脑室底造瘘术。术后患者的临床症状有所改善，随后应用显微镜进行了二次手术，将肿瘤切除。该技术应用的第二个病例是为一例新生儿阻塞性脑积水患者行第三脑室底造瘘术，未发生手术并发症，患者术后恢复及预后良好。
现代神经内镜
20世纪70年代，随着技术的进步和图像质量及照明的改善，神经内镜再次焕发了生机。它从脑室内的手术扩展到了神经外科的其他方面：年，美国南加州大学的MichaelApuzzo就内镜在经蝶、动脉瘤和脊柱手术方面的作用进行了描述［13］。自此，内镜外科手术得以复兴，除内镜下第三脑室底造瘘术和脉络丛切除术外，神经内镜涉及的领域也有了大幅扩展。
年，TakanoriFukushima报道了1例用软性神经内镜（称为“脑室纤维内镜”）行脑室内肿瘤活检的病例［14］。该软性内镜外径4mm，有可操控的头端和工作通道，并用其完成了37例患者的不同手术操作［15］。年，他还用该内镜完成了马尾神经探查［16］。随后出现了对脑室内病变如胶质囊肿成功切除的报道［17］。年，Powell首次报道了神经内镜下胶质囊肿切除术［18］。年，Powers报道了应用软性神经内镜和氩激光治疗1例感染后多囊脑室的婴儿［19］。Perneczky在显微手术过程中使用内镜作为辅助手段，观察显微镜不易观察的角度，以提高解剖结构辨别能力［20］。在接下来的30年中，脑室内镜的应用范围逐步扩展，包括肿瘤切除术、囊肿开窗术、导水管成形术、血肿清除术和透明隔切开术等［21］。颅底内镜也已成为一个主要领域，包括经鼻经蝶、经蝶骨平台、经鞍结节和经斜坡的颅底入路。脊柱内镜也被用于经皮椎间孔成形术、椎板切除术、肿瘤和椎间盘切除术以及交感神经切断术等［3］。20世纪90年代初期，TorresCorzo团队在拉丁美洲（墨西哥）重新开始了现代软性神经内镜的应用（视频1.1~1.3——略）。
结论
内镜的概念已经存在了几个世纪，包括WalterDandy和HaroldHopkins在内的外科医生和科学家先驱们将其推进到现代神经内镜时代。光学技术、照明和小型化的改良使神经内镜成为应用广泛的实用性工具，未来科学技术的发展和应用同样会推动神经内镜的进一步发展。
参考文献-略注：本文节选自神经内镜手术学
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