Микрохирургия: история и применение операционного микроскопа

Введение

Хирургия, требующая операционного микроскопа

Микрохирургия – это общий термин для обозначения хирургии, выполняемой с использованием операционного микроскопа. Наиболее заметными достижениями стали разработанные методики, позволяющие выполнять анастомозы всё более мелких кровеносных сосудов и нервов (обычно диаметром 1 мм), что дало возможность пересаживать ткани из одной части тела в другую и восстанавливать отчлененные части. Микрохирургические техники сегодня применяются в различных областях медицины, таких как общая хирургия, офтальмология, ортопедия, гинекология, отоларингология, нейрохирургия, челюстно-лицевая хирургия, эндодонтическая микрохирургия, пластическая хирургия, хирургия стопы и детская хирургия.

История

Отоларингологи были первыми врачами, применившими микрохирургические техники. Шведский отоларинголог Карл Олоф Сиггессон Найлен (1892–1978) считается отцом микрохирургии. В 1921 году в Стокгольмском университете он сконструировал первый хирургический микроскоп – модифицированный монокулярный микроскоп Бринелля Лейца. Первоначально он использовал его для операций на животных. В ноябре того же года он применил его для операции у пациента с хроническим отитом, у которого была лабиринтная фистула. Микроскоп Найлена вскоре был заменен бинокулярным микроскопом, разработанным в 1922 году его коллегой Гуннаром Хольмгреном (1875–1954). Постепенно операционный микроскоп стал использоваться для операций на ухе. В 1950-х годах многие отологи начали использовать его при операции фенестрации, как правило, для совершенствования формирования фенестрового отверстия в латеральном полукружном канале. Возрождение операции по мобилизации стремечка Розеном в 1953 году сделало использование микроскопа обязательным, хотя создатели этой методики – Кессель (1878), Бушерон (1888) и Мио (1890) – не использовали его. Мастоидэктомии стали выполняться с использованием хирургического микроскопа, а также техники тимпанопластики, получившие распространение в начале 1950-х годов. Операция по мобилизации стремечка давала различные результаты и вскоре была заменена стaпедэктомией, впервые описанной Джоном Ши-младшим; это была операция, которая всегда выполнялась с использованием микроскопа. Сегодня нейрохирурги гордятся использованием микроскопов в своих процедурах. Но так было не всегда: многие престижные центры не принимали эту идею, и ее развитие происходило в относительной изоляции. В конце 1950-х годов Уильям Хаус начал изучать новые методы хирургии височной кости. Он разработал трансмастоидный подход через среднюю ямку и усовершенствовал транслабиринтовый подход, начав использовать эти методы для удаления опухолей слухового нерва. Первым нейрохирургом, применившим хирургический микроскоп, был турецкий эмигрант Гази Ясаргіль. В 1953 году он изучал нейроваскулярную хирургию под руководством профессора Хьюго Крайенбюля в Швейцарии. Его идеи заинтересовали доктора Пита Донаги, который пригласил Ясаргіль в свою микрососудистую лабораторию в Берлингтоне, штат Вермонт. После возвращения в Цюрих в 1967 году Ясаргіль сосредоточился на поиске клинических применений своим новым изобретениям. Публикации на эту тему – «Микрососудистая хирургия» и «Микрохирургия, применяемая к нейрохирургии» – принесли ему международное признание. Его многолетний опыт в микрохирургии был обобщен в четырехтомном учебнике под названием просто «Микроневрохирургия». Усовершенствования техник и технологий, популяризировавших микрохирургию, начались в начале 1960-х годов и стали вовлекать другие медицинские области. Первая микрососудистая операция, в которой микроскоп использовался для восстановления кровеносных сосудов, была описана сосудистым хирургом Джулиусом Х. Джейкобсоном II из Университета Вермонта в 1960 году. Используя операционный микроскоп, он выполнил соединение сосудов диаметром до 1,4 мм и ввел термин «микрохирургия». Хирурги рук из Университета Луисвилля, доктора Гарольд Клейнерт и Морт Касдан, выполнили первую реваскуляризацию частичной ампутации пальца в 1963 году. Накаяма, японский кардиоторакальный хирург, сообщил о первой серии микрохирургических свободных пересадок тканей с использованием васкуляризированных сегментов кишечника на шею для реконструкции пищевода после удаления рака с использованием сосудов диаметром 3–4 мм. Современная реконструктивная микрохирургия была представлена американским пластическим хирургом доктором Гарри Дж. Банке. В 1964 году Банке сообщил о пересадке уха кролика, используя гараж в качестве лаборатории/операционной и самодельные инструменты. Это был первый отчет об успешном использовании кровеносных сосудов диаметром 1 миллиметр. В 1966 году Банке использовал микрохирургию для пересадки большого пальца ноги примата на руку. В конце 1960-х и начале 1970-х годов пластические хирурги внедрили множество новых микрохирургических инноваций, которые ранее казались немыслимыми. Первая микрохирургическая трансплантация второго пальца ноги человеку была выполнена в феврале 1966 года доктором Дун Юэ Яном и Юй Дун Гу в Шанхае, Китай. Пересадка большого пальца ноги на большой палец руки была выполнена в апреле 1968 года доктором Джоном Коббеттом в Англии. В Австралии работы доктора Иэна Тейлора привели к разработке новых методов реконструкции дефектов головы и шеи с использованием живой кости из таза или малоберцовой кости. Микрохирургические техники используются во многих хирургических специальностях. Отоларингологи (специалисты по уху, носу, горлу и голове и шее) выполняют микрохирургию на структурах внутреннего уха и голосовых связках. Отоларингологи и челюстно-лицевые хирурги используют микрохирургические техники при реконструкции дефектов после удаления рака головы и шеи. Офтальмологи выполняют микрохирургию при операциях по поводу катаракты, пересадке роговицы и лечении таких состояний, как глаукома. Урологи и гинекологи все чаще выполняют обратные вазэктомии и перевязки маточных труб для восстановления фертильности.

Otolaryngologists were the first physicians to use microsurgical techniques. A Swedish otolaryngologist, Carl Olof Siggesson Nylén (1892–1978), was the father of microsurgery. In 1921, in the University of Stockholm, he built the first surgical microscope, a modified monocular Brinell Leitz microscope. At first he used it for operations in animals. In November of the same year he used it to operate on a patient with chronic otitis who had a labyrinthine fistula. Nylen's microscope was soon replaced by a binocular microscope, developed in 1922 by his colleague Gunnar Holmgren (1875–1954). Gradually the operating microscope began to be used for ear operations. In the 1950s many otologists began to use it in the fenestration operation, usually to perfect the opening of the fenestra in the lateral semicircular canal. The revival of the stapes mobilization operation by Rosen, in 1953, made the use of the microscope mandatory, although it was not used by the originators of the technique, Kessel (1878), Boucheron (1888) and Miot (1890). Mastoidectomies began to be performed with the surgical microscope and so were the tympanoplasty techniques that became known in the early 1950s. The stapes mobilization operation had varying results and was soon replaced by stapedectomy, first described by John Shea, Jr.; this was an operation that was always performed with the microscope. Today neurosurgeons are very proud to use microscopes in their procedures. But it was not always so: many prestigious centers did not accept that idea and it had to be developed in relative isolation. In the late 1950s William House began to explore new techniques for temporal bone surgery. He developed the middle fossa approach and perfected the translabyrinthine approach and began to use these techniques to remove acoustic nerve tumors. The first neurosurgeon to make use of the surgical microscope was a Turkish emigrant, Gazi Yasargil. In 1953 he studied neurovascular surgery during work with Prof. Hugo Krayenbühl in Switzerland. His ideas interested Dr. Pete Donaghy, who invited Yasargil to his microvascular laboratory in Burlington, Vermont. After his return to Zürich in 1967 Yasargil concentrated on discovering clinical applications to their novel inventions. Publications on that topic: Micro Vascular Surgery and Microsurgery Applied to Neurosurgery won him international recognition. His lifelong experiences with microsurgery were recapitulated in the four volume textbook entitled simply Microneurosurgery. Advances in the techniques and technology that popularized microsurgery began in the early 1960s to involve other medical areas. The first microvascular surgery, using a microscope to aid in the repair of blood vessels, was described by vascular surgeon, Julius H. Jacobson II of the University of Vermont in 1960. Using an operating microscope, he performed coupling of vessels as small as 1.4 mm and coined the term microsurgery. Hand surgeons at the University of Louisville, Drs. Harold Kleinert and Mort Kasdan, performed the first revascularization of a partial digital amputation in 1963. Nakayama, a Japanese cardiothoracic surgeon, reported the first true series of microsurgical free tissue transfers using vascularized intestinal segments to the neck for esophageal reconstruction after cancer resections using 3–4 mm vessels. Contemporary reconstructive microsurgery was introduced by an American plastic surgeon, Dr. Harry J. Buncke. In 1964, Buncke reported a rabbit ear replantation, famously using a garage as a lab/operating theatre and home made instruments
This was the first report of successfully using blood vessels 1 millimeter in size. In 1966, Buncke used microsurgery to transplant a primate's great toe to its hand. During the late sixties and early 1970s, plastic surgeons ushered in many new microsurgical innovations that were previously unimaginable. The first human microsurgical transplantation of the second toe to thumb was performed in February 1966 by Dr. Dong yue Yang and Yu dong Gu, in Shanghai, China. Great toe (big toe) to thumb was performed in April 1968 by Dr. John Cobbett, in England. In Australia work by Dr. Ian Taylor saw new techniques developed to reconstruct head and neck cancer defects with living bone from the hip or the fibula. A number of surgical specialties use microsurgical techniques. Otolaryngologists (ear, nose, throat and head and neck surgeons) perform microsurgery on structures of the inner ear and the vocal cords. Otolaryngologists and maxillofacial surgeons use microsurgical techniques when reconstructing defects from resection of head and neck cancers. Cataract surgery, corneal transplants, and treatment of conditions like glaucoma are performed by ophthalmologists. Urologists and gynecologists frequently now reverse vasectomies and tubal ligations to restore fertility.

Свободная передача тканей

Свободная пересадка тканей – хирургическая реконструктивная процедура, выполняемая с использованием микрохирургии. Выбирается область "донорской" ткани, которую можно изолировать с питающей артерией и веной; эта ткань обычно состоит из нескольких типов тканей (например, кожи, мышц, жира, кости). К распространенным донорским областям относятся прямая мышца живота, широчайшая мышца спины, малоберцовая кость, лучевая кость и кожа предплечья, а также кожа наружной поверхности плеча. Композитная ткань переносится (перемещается в виде свободного лоскута) в область, требующую реконструкции у пациента (например, нижняя челюсть после резекции при раке полости рта, молочная железа после резекции при раке, травматическая потеря ткани, врожденное отсутствие ткани). Сосуды, питающие свободный лоскут, сшиваются микрохирургическим путем с соответствующими сосудами (артерией и веной) в области реконструкции. Процедура была впервые выполнена в начале 1970-х годов и стала популярным методом "одной стадии" (одной операции) для многих хирургических реконструктивных целей.

Пересадка

Реплантация – это восстановление полностью отделившейся части тела. Чаще всего реплантируют пальцы и большие пальцы, но также были успешно пересажены ухо, кожа головы, нос, лицо, рука и половой член. Как правило, реплантация включает восстановление кровотока через артерии и вены, восстановление костного скелета и соединение сухожилий и нервов по мере необходимости. Роберт Мальт и Чарльз Макханн сообщили о первой реплантации двух верхних конечностей человека микрососудистым методом в 1964 году, а первая реплантация руки у ребенка после железнодорожной травмы была выполнена в 1962 году в Бостоне. Изначально, когда разрабатывались техники, делающие реплантацию возможной, успех определялся лишь выживанием ампутированной части. Однако, с накоплением опыта в этой области, хирурги-реплантатологи стали понимать, что выживания ампутированной части недостаточно для обеспечения успеха реплантации. Таким образом, функциональные требования к ампутированной части стали определяющими при решении о том, какие ампутированные части следует, а какие не следует реплантировать. Дополнительное значение приобрели опасения относительно способности пациента перенести длительный процесс реабилитации, необходимый после реплантации как на физическом, так и на психологическом уровне. Поэтому, например, при ампутации пальцев хирург-реплантатолог должен серьезно учитывать вклад пальца в общую функцию кисти. В связи с этим, будут предприняты все усилия для спасения ампутированного большого пальца, поскольку значительная часть функций кисти зависит от него, в то время как указательный или мизинец могут не быть реплантированы, в зависимости от индивидуальных потребностей пациента и его способности перенести длительную операцию и курс реабилитации. Однако, если ампутированную часть невозможно реплантировать полностью в исходное положение, это не означает, что реплантация невозможна. Хирурги-реплантатологи научились тому, что для достижения функционального результата может быть достаточно лишь части или сегмента, или, особенно в случае множественной ампутации пальцев, палец или пальцы могут быть трансплантированы в более полезное положение для получения лучшего функционального результата. Этот подход называется операцией с использованием "запасных частей".

Replantation is the reattachment of a completely detached body part. Fingers and thumbs are the most common but the ear, scalp, nose, face, arm and penis have all been replanted. Generally replantation involves restoring blood flow through arteries and veins, restoring the bony skeleton and connecting tendons and nerves as required. Robert Malt and Charles Mckhann reported the first replantation of two human upper extremities by microvascular means in 1964, with the first arm replanted in a child after a train injury in 1962 in Boston. Initially, when the techniques were developed to make replantation possible, success was defined in terms of a survival of the amputated part alone. However, as more experience was gained in this field, surgeons specializing in replantation began to understand that survival of the amputated piece was not enough to ensure success of the replant. In this way, functional demands of the amputated specimen became paramount in guiding which amputated pieces should and should not be replanted. Additional concerns about the patient's ability to tolerate the long rehabilitation process that is necessary after replantation both on physical and psychological levels also became important. So, when fingers are amputated, for instance, a replantation surgeon must seriously consider the contribution of the finger to the overall function of the hand. In this way, every attempt will be made to salvage an amputated thumb, since a great deal of hand function is dependent on the thumb, while an index finger or small finger might not be replanted, depending on the individual needs of the patient and the ability of the patient to tolerate a long surgery and a long course of rehabilitation. However, if an amputated specimen is not able to be replanted to its original location entirely, this does not mean that the specimen is unreplantable. In fact, replantation surgeons have learned that only a piece or a portion may be necessary to obtain a functional result, or especially in the case of multiple amputated fingers, a finger or fingers may be transposed to a more useful location to obtain a more functional result. This concept is called "spare parts" surgery.

Трансплантация

Микрохирургические методы сыграли решающую роль в развитии иммунологических исследований трансплантации, поскольку позволили использовать модели грызунов, которые более пригодны для исследований трансплантации (для мышей и крыс доступно больше реагентов, моноклональных антител, нокаутных животных и других иммунологических инструментов, чем для других видов). До их внедрения иммунология трансплантации у грызунов изучалась на модели трансплантации кожи, которая ограничена отсутствием васкуляризации. Таким образом, микрохирургия является связующим звеном между хирургией и иммунологическими исследованиями в области трансплантации. Первые микрохирургические эксперименты (портокавальное анастомозирование у крыс) были проведены доктором Сун Ли (пионером микрохирургии) в Университете Питтсбурга в 1958 году. Вскоре после этого было создано множество моделей трансплантации органов у крыс и мышей. Сегодня практически любой орган крысы или мыши можно пересадить с относительно высокой степенью успеха. Микрохирургия также сыграла важную роль в разработке новых техник трансплантации, которые впоследствии стали применяться у людей. Кроме того, она позволяет реконструировать мелкие артерии при клинической трансплантации органов (например, дополнительные артерии при трансплантации печени от трупа, полярные артерии при трансплантации почки и при трансплантации печени от живого донора).

Лечение бесплодия

Микрохирургия используется для лечения ряда патологических состояний, приводящих к бесплодию, таких как непроходимость маточных труб, непроходимость семявыносящих протоков и варикоцеле, которое является одной из наиболее частых причин мужского бесплодия. Микрохирургический дренаж путем создания микрососудистых анастомозов между семенной и нижней надчревной венами, предложенный Флати и соавторами, успешно применяется для лечения мужского бесплодия, вызванного варикоцеле. Показано, что микрохирургическое лечение значительно повышает частоту наступления беременности также у пациентов с рецидивирующим варикоцеле, ранее перенесших немикрохирургическое лечение.