自从一台输尿管镜问世以来,输尿管镜领域一直在不断发展。在过去的10年中,我们进入了输尿管镜的电子时代,提供了半刚性和灵活的选择。下面的评论着眼于电子柔性输尿管镜的优缺点以及目前市售的选件。
泌尿外科领域在输尿管镜检查领域已取得了许多进步。当柔性输尿管镜于1960年代问世时,取得了重大进步,这是由Marshall首次描述的,当时使用柔性纤维儿科膀胱镜进入上尿路。但是,此迭代存在一些限制,其中包括缺少工作通道和缺少用于引导内窥镜的主动偏转。如Bagley等人所述,在整个1980年代,内窥镜技术不断发展,具有运行冲洗液的能力和主动偏转的尖端。如今,现代的柔性输尿管镜通常具有工作通道,进行冲洗的能力以及双向主动偏转尖端。
在引入电子柔性输尿管镜之前,柔性纤维输尿管镜有助于重塑用于管理收集系统中尿路结石的微创选项。然而,纤维输尿管镜受到纤维束本身的耐久性的限制。纤维在穿过输尿管时以及在发生严重变形(例如进入下极)时很容易折断。Pietrow等人使用新的Olympus 7.5Fr.柔性输尿管镜,发现平均有15.3次通过时,有20条或更多的纤维断裂。尽管损坏的输尿管镜仍然可以使用,但仍注意到了损坏,因为它确实给目标的可视化带来了困难。
随着附加纤维的继续断裂,可视化会继续恶化,直到最终需要维修为止。输尿管镜还会产生泄漏,导致雾化,通常会导致彻底的故障,需要维修。断裂的纤维不仅限制了输尿管镜检查的能力,而且还导致维修费用高昂。Tosoian等人报道,在一年的190例患者中,输尿管镜修复需要进行20次。修理的总费用为115,000美元(平均每次修理费用为5,750美元,当分布在190个案例中时,则为每个案例605美元)。此外,相对于新的输尿管镜,已修复的输尿管镜显示出在需要下一次修复之前的使用寿命较短。Carey等人描述了在需要维修之前可以使用40-48次的新型柔性输尿管镜。维修后,这些输尿管镜仅在11.1使用后就需要维修。
上图像中小结石和肿瘤的可视化可能受到纤维图像对比度的限制。由于纤维束之间的间隔,纤维会产生蜂窝状图案。为了改善纤维技术的这些局限性,开始了电子输尿管镜的开发。
通过使用电子图像传感器,可以进行电子输尿管镜检查,并且在这些内窥镜的开发中使用了两种不同的成像芯片:电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)。两种成像器均通过将光子转换为电子来发挥作用。输尿管镜内有将电子信号传送到图像处理器的电线,然后将其转换为图像以进行实时查看。与CCD相比,CMOS成像器所需的能量更少,处理图像的速度更快,在较低的温度下运行且生产成本更低。相反,CCD成像器是一项成熟的技术,具有很高的灵敏度并且受信号噪声的影响较小。不断将电子成像仪小型化,直到将芯片放置在输尿管镜的尖端时足够小以适用于输尿管镜检查,而业界又造出了“尖端上的芯片”和“棒上的芯片”这两个词。电子输尿管镜的图像质量是如此先进,以至于汉弗莱斯等人在可视化肾乳头内的兰德尔斑块时将其描述为“一个新世界”。纤维图像和视频图像之间的比较显示在图1。
顶部的图像是Olympus URF-P5(纤维),底部的图像是Olympus URF-V(电子)。
由于电子输尿管镜利用“尖端芯片”收集信息并将其中继到内窥镜塔,因此消除了非电子内窥镜手术所需的笨重的摄像头(图2)。根据作者的经验,电子输尿管镜更轻便,因此更易于操作,从而改善了人体工程学,这在较长的过程中尤其重要,而手部疲劳可能成为一个问题。此外,将范围缆线从两根(照相机和照明线)减少到一根有助于防止缆线缠结并减少手术现场的混乱情况。组合的电源线和省去的笨重的摄像头确实可以实现特定于制造商的连接。然后,必须将电子输尿管镜与相应的制造商的镜塔一起使用。
Olympus URF-V电子(左)和Olympus URF-P5纤维(右)柔性输尿管镜。
大多数基于CMOS的电子输尿管镜都在电子输尿管镜的顶端使用LED光源,从而无需外部光源。LED灯泡的寿命约为10,000小时,是氙气光源的10至20倍。纤维照明系统(例如氙灯冷光源)在将光缆放在手术单附近时,也会增加火灾风险。基于CMOS的电子柔性输尿管镜不需要可拆卸的光缆,因为LED光源消除了火灾和烧伤病人的风险。所有组件都集成到一个连接器中(图3)。虽然Olympus URF-V和URF-V2都继续使用外部光源,但光缆已集成到输尿管镜电缆头中,从而降低了发生火灾的风险。
Karl Storz Flex Xc柔性电子输尿管镜。
多项研究将纤维与电子输尿管镜进行了比较。连续进行了44例输尿管镜检查(其中22例连续输尿管镜),比较了纤维挠性输尿管镜11274AA(德国图特林根的Karl Storz内窥镜)和电子挠性输尿管镜URF-V(日本东京的奥林巴斯医疗系统)。范围和22个连续的电子范围)。可操纵性和可见性的主观评分为1到5。还记录了接近肾脏下极的能力。电子内窥镜的可操作性和可见性都得到了较高的评价。还注意到它具有更高的清晰度,莫尔效应的缺乏和出色的放大能力。此外,电子输尿管镜能够在90.9%的情况下可视化整个采集系统,而纤维输尿管镜则为81.8%。
几项研究比较了纤维和电子柔性输尿管镜的临床性能。Somani等人在118例输尿管镜肾结石手术中将URF-V(奥林巴斯医疗系统)与URF-P5(奥林巴斯)进行了比较,发现术后1个月的无结石率相似,分别为86%和88%。与电子URF-V相比,纤维URF-P6的平均手术时间更长,分别为53.8分钟和44.5分钟。Binbay等人比较了纤维输尿管镜Flex-X2(Karl Storz)和电子输尿管镜DUR-D(ACMI Gyrus,美国马萨诸塞州南伯勒)的结局,并报告了类似的发现。纤维输尿管镜和电子输尿管镜的结石清除率分别相似,分别为88.2%和85.7%,但是与电子输尿管镜相比,纤维输尿管镜的手术时间更长,分别为46.5和38.3分钟(P = 0.001)。
电子输尿管镜有一些缺点。早期的电子输尿管镜由于在激光碎石术中产生声波而导致图像失真,但是通过在图像传感器上安装减震器可以减少这种失真。根据作者的经验,由于digital:YAG激光在输尿管镜尖端附近被激活时,由于现代声光输尿管镜仍会产生图像失真。
与纤维输尿管镜相比,电子输尿管镜具有相对较大的末梢。当前的电子输尿管镜的尖端直径为7.7-8.7 French,这在尝试进入患者的上尿道时可能是一个限制因素。目前,BOA和COBRA系统(理查德·沃尔夫,德国尼特林根)的电子输尿管镜的最小尖端直径分别为6.6和5.2 French,但尚未发表任何评论体内使用这些输尿管镜的数据。几项研究报告说,当输尿管狭窄时,不能将电子输尿管镜传递到目标,随后又成功地通过了柔性纤维输尿管镜,这表明保持较小的纤维柔性输尿管镜作为备用是有益的。
另外,一些泌尿科医师描述了由于缺少附接到目镜的摆锤照相机而使电子输尿管镜在肾脏收集系统内定向的潜在困难。作为对此限制的一种可能的解决方案,Roboflex Avicenna(Elmed USA,美国佛罗里达州奥兰多)是一种机器人技术,该技术结合了柔性输尿管镜,并允许外科医生从符合人体工程学的控制台驱动输尿管镜。Saglam等人发现,该技术能够从主观上减轻操作员的压力。未来的平台可能会继续探索将机器人技术纳入内窥镜检查程序中。
已经有一些报告描述了电子输尿管镜的耐用性。早期的柔性输尿管镜经常遭受耐久性差的困扰。Afane等人指出,在需要维修小于9 French的纤维柔性输尿管镜之前,平均寿命为6-15例。通过使用某些技术,例如使用输尿管进入鞘管,在激光碎石术之前将结石从下萼移出,并利用200微米的laser激光纤维,Pietrow等人能够扩展纤维柔性输尿管镜平均使用27次。由于纤维输尿管镜的纤维是易碎的,相比之下,电子输尿管镜由于缺少纤维束而可能更具弹性,但也可能遭受不同的故障模式。当偏转严重损失,光源出现故障或因长期使用而造成结构损坏时,需要对电子输尿管镜进行大修。Al-Qahtani等人能够使用Olympus URF-V电子输尿管镜进行60例手术,直到在某些情况下需要利用检修鞘管并重新定位下极结石来修复为止。Multescu等人使用三台新型Karl Storz Flex-Xc电子柔性输尿管镜,通过采用诸如下极结石复位等策略,将其一台输尿管镜扩展到96个连续手术。此外,当在保持偏转机制不超出输尿管进入鞘管末端的情况下移除输尿管进入鞘管时,输尿管镜的使用寿命可延长到随后的两个输尿管镜中使用超过150次。
关于挠度损失,Multescu等人报告说,Olympus URF-V电子输尿管镜在22例病例后没有挠度损失,而相比之下,Storz 1127AA纤维输尿管镜则失去了10度屈曲度。Multescu等人还比较了Flex-Xc(Karl Storz)电子柔性输尿管镜,URF-V(Olympus Medical Systems)和Cobra(Richard Wolf)纤维柔性输尿管镜时的挠度损失。在30种不同情况下使用每个输尿管镜时,URF-V会损失5%(14度)的挠度,而Flex-Xc和Cobra分别会损失9%(24度)和10%(27度)。
此外,当在激活激光的同时将激光纤维拉回到输尿管镜通道内时,柔性输尿管镜会受到严重损坏。Xavier等人描述了一种新技术,DUR-D电子柔性输尿管镜(Gyrus ACMI,Southborough,MA)的CMOS成像器能够检测到激光纤维的彩色包层,并将此信息传递给内窥镜保护系统,该系统会转动如果纤维在输尿管镜内被拉回,请关闭激光。在输尿管镜损坏之前,该系统100%的时间用于关闭激光器,但在测试该系统的6/10位患者中,确实有很高的假关闭率。
电子输尿管镜检查仍然是一种相对较新的技术,并且正在进行不断的技术改进。随着内窥镜组成的进一步小型化,整个内窥镜的尺寸将进一步减小。批量生产应该有助于降低成本,并且随着设计耐久性的提高,可能会得到改善。未来,电子技术很可能会完全取代用于柔性输尿管镜的纤维技术。
电子输尿管镜相对比纤维版本昂贵。当Binbay等人将电子DUR-D Invisio(Gyrus ACMI)与纤维Flex-X2(Karl Storz)进行比较时,成本差异很大:购买成本分别为90,000美元和30,000美元,维修成本为36,000美元和20,000美元,分别。Al-Qahtani等人在其出版之时以60,000欧元(约合85,000美元)的价格购买了Olympus URF-V,维修费用为25,000欧元(约合35,000美元)。随着技术的成熟和更多电子输尿管镜型号的问世,价格已经降低。在编写本手稿时,没有制造商合同的柔性电子输尿管镜定价约为35,000美元。
如前所述,柔性输尿管镜检查可能会产生与处理,维护和修理相关的大量费用。Tosoian等人估算,在1年内完成190个程序后,每次使用的成本为605美元。门诊情况下的案例按返还纯利计算,而住院情况下的案例则有净亏损。在维修费用平均达到每例1200美元之前,这些案例都是有利可图的。这些过程都是使用纤维技术完成的。Martin等人使用Karl Storz Flex Xc电子输尿管镜对与电子输尿管镜相关的成本进行了全面评估。在160个案例中使用时,每次使用的费用为848美元,其中不包括初始购买成本。在99个案例中,盈亏平衡点达到了盈亏平衡点。
将柔性电子输尿管镜纳入泌尿科实践的财务可行性很复杂,但是当输尿管镜的相关费用可以分摊到较大的输尿管镜手术量时,很可能是有利可图的。输尿管镜的购买成本,维修成本,箱体体积,使用寿命,手术时间,消毒等都应纳入使用柔性输尿管镜的成本中。
当前有多家生产电子化输尿管镜平台的制造商,包括Karl Storz,Olympus,Wolf和最近的Boston Scientific(美国马萨诸塞州马尔伯勒)。这些制造商生产的输尿管镜具有相似和独特的属性。
Gyrus ACMI在2006年发布了一台电子输尿管镜,即Invisio DUR-D电子柔性输尿管镜。由于当时芯片技术的局限性,输尿管镜的尖端直径为8.7 French,轴直径为9.3 French,比当时的同类纤维柔性输尿管镜大。当试图进入具有狭窄漏斗的花萼时,相对较大的直径可能会带来问题。尽管这项技术前景可观,但Gyrus ACMI于2008年被奥林巴斯收购
奥林巴斯目前提供两种不同的电子输尿管镜:URF-V和URF-V2,但是URF-V正在逐步淘汰。两者均基于CCD芯片技术。URF-V2是对原始URV-V的改进,因为它具有更小的直径轴(分别为8.4和9.9 French)和改进的偏转能力(向上275°和向下275°与向下180°和向下275°) )。两种型号的针尖直径相同,均为8.5法语。此外,奥林巴斯是提供窄带成像(NBI)的制造商,该技术已被证明可帮助检测尿路上皮肿瘤。NBI利用两个特定波长(415和540 nm)的光,这些光被血红蛋白吸收,并引起对表面毛细血管和粘膜下血管的关注,这可能与肿瘤血管增多有关。Traxer等证明使用NBI时,肿瘤检出率提高了22.7%,因为只有NBI可以看到14%的诊断肿瘤。
Karl Storz生产电子输尿管镜的单一模型Flex-Xc。该输尿管镜的尺寸与其他可用的电子输尿管镜相似,其尖端和轴的直径分别为7.9和8.5 French,并采用CMOS技术。它具有独特的卵形远端尖端形状,而大多数其他输尿管镜通常具有圆形结构。该卵形被认为在输尿管镜检查期间提供了改善的引流。Karl Storz还提供旨在改善可视化效果的成像技术。Storz专业图像增强系统(SPIES)包括几种模式:光谱A,光谱B,克拉拉和色度。光谱A和光谱B调整光的波长以改善对比度。Clara调整亮度以改善图像暗区的视觉。色度调整图像的清晰度。目前正在临床中研究SPIES的作用。
Richard Wolf提供了两种基于CMOS的电子输尿管镜产品,即COBRA系统和BOA系统。这两种输尿管镜之间的主要区别是尖端直径分别为5.2和6.6 French,杆身直径分别为9.9和8.7 French。较小的尖端直径可有助于输尿管镜通过输尿管并进入肾脏。它也可以改善获得具有狭窄漏斗的花萼的机会。杆的直径与其他制造商的输尿管镜相似,并且需要进行临床研究以建立较小直径的尖端在输尿管镜检查中的可及性方面的好处。COBRA系统的另一个功能是双工作通道。除标准3之外,还有一个2.4法语激纤维维和冲洗通道。6法式工作和灌溉渠道。这允许同时使用篮子和激纤维维,同时保持高水平的灌溉。
一种新的基于CMOS的一次性柔性电子输尿管镜,LithoVue™(波士顿科学公司)最近面世,并定位为可重复使用的输尿管镜的替代品。该输尿管镜的尖端直径为7.7 French,杆身直径为9.5 French。在尸体模型中,已将LithoVue输尿管镜与纤维(URF-P5)和电子(URF-V)柔性输尿管镜进行了比较。发现LithoVue的性能令人满意,并且功能与可重复使用的输尿管镜相似。一次性使用柔性输尿管镜的引入可能会大大改变我们对柔性输尿管镜及其相关费用的看法。对于一次性镜,外科医生在每次手术开始时将具有偏转和基线光学器件。考虑到内窥镜的可抛弃性,可能会遇到更具挑战性的案例,因为对于破坏内窥镜和支付后续维修费用的担忧不再重要。也不需要处理和处理过程之间的范围的人力资源,但是需要用于订购范围和存储货架的资源。对于可重复使用范围数量有限的机构,一次性使用范围可以允许一天内执行其他程序,并减少等待范围重新处理的手术室的机会成本。表格1显示了电子输尿管镜规格的进一步细分。
电子输尿管镜比较
Invisio DUR-D | Flex-Xc | URF-V | URF-V2 | LithoVue | BOA | COBRA | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
制造商 | Gyrus ACMI | Karl Storz | Olympus | Olympus | Boston Scientific | Richard Wolf | Richard Wolf |
可用性 | 没有 | 是 | 是 | 是 | 是 | 是 | 是 |
尖端直径(Fr) | 8.7 | 7.9 | 8.5 | 8.5 | 7.7 | 6.6 | 5.2 |
轴径(Fr) | 9.3 | 8.5 | 9.9 | 8.4 | 9.5 | 8.7 | 9.9 |
挠度(上/下) | 250/250 | 270/270 | 180/275 | 275/275 | 270/270 | 270/270 | 270/270 |
工作通道 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 2.4 / 3.6 |
芯片技术 | CMOS | CMOS | CCD | CCD | CMOS | CMOS | CMOS |
一次性的 | 没有 | 没有 | 没有 | 没有 | 是 | 没有 | 没有 |
近似价格(美元)** | 不适用 | $ 35,700 | 逐步淘汰 | $ 34,990 | $ 5,000 | $ 33,800 | $ 35,900 |
注意:
**制造商合同可享受大量折扣。
缩写:CCD,电荷耦合器件;CMOS,互补金属氧化物半导体;Fr.,French;不适用,不适用。
在过去的十年中,我们看到了从纤维输尿管镜到电子系统的迁移。随着技术的不断进步,将来所有的输尿管镜都可能是电子化的。在接下来的十年中,可能会发生向更高分辨率内窥镜(例如4 k和8 k器件)的过渡。也许更重要的是,可以使用允许更大色域的高动态范围系统。这可能有助于解决电子系统有时会出现的可见性限制。
来源:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5293503/