耳鼻喉、胸腹领域内的光学窥镜市场分析

一、光学内镜的发展回顾

在医生影像未发明之前，医生用肉眼观察人体内部的结构，只能靠内窥镜。1795年，德国Bozzine医生首先提出了这一概念。1879年，德国泌尿科医师Nitze在医疗器械师Leiter的帮助下，将白金丝插入直径5mm的膀胱镜管前端，用水冷式电流加热的方法使白金丝发光提供照明，制成了前端配备照明装置的膀胱镜。Nitze膀胱镜的构造与现代硬性内镜构装基本一致，开创了医学史中使用光学内镜之先河。

经二百多年的发展，内镜技术及与之相关的器材有了飞跃性进步，虽然随计算机技术的发展，影像医学及相关的显示技术，使用医生们能以不同角度、方式观察到人体内部的任何一个位置，但在一些情况仍不能代替内镜的作用。今天，业内将内镜总分为三大类：硬性内镜、软性内镜和纤维内镜。以下就将包括激光技术在内的光学技术、器材在人体耳鼻喉、普外等方面的应用情况做一介绍。

硬性内镜：1795年，德国的Bozzine医生首先提出了内镜的概念，并于1806年发明了医用硬性内镜。这种利用烛光做光源能通过内镜看到了直肠和子宫内腔。Desormeaux和Segelar两位医生于1868年首次在一篇文章中使用“内镜”一词。两年后爱迪生发明了白炽灯，从此，硬性内镜即以金属管为外壳、白炽灯为照明光源，由透镜、棱镜、反光镜等光学元件构成，直至今天，除硬性内镜的材料、结构在改变之外，其基本原理未有大改动。

软性内镜：也称为可曲内镜。内脏器官存在解剖生理弯曲，硬性内镜难以充分检查，1881年，Mikulicz设计出前端三分之一处可成30度的内镜，这样半可曲式内镜诞生。1932年，Schindler和Wolf制成一种半可曲胃镜，直径为12mm，长为77cm，近段为硬管，远段为软管，软管部装有26块短焦距棱镜，可在不同水平弯曲34度。由于插入时病人的痛苦较轻，视野较大，这种胃镜几经改进之后，被广泛应用于临床。

纤维内镜：上世纪中叶，光导纤维技术在英国的出现，光导纤维技术在医学的应用，推动了医用内镜的革命。1957年，Hirschowitz制成第一台光纤内镜，从而使内镜开始进入纤维光学内镜的阶段。纤维内镜以玻璃纤维光束代替传统的透镜、棱镜等作为导光传像的元件，采用外部强冷光源照明，可进行摄像。纤维内镜可以控制弯曲方向，便于插入人体，减少患者痛苦。不久，美国ACMI公司首先实现了纤维内镜的商业化生产。1966年，日本奥林巴斯公司首创前端弯角机构。1967年，日本马自达公司采用外部冷光源，使光亮度大增，可发现微小病灶，视野进一步扩大。随着附属装置的不断改进，如手术器械、影像系统的发展，使纤维内镜不但可用于诊断，还可用于手术治疗。

二、光学内镜在微创外科学中的应用及相关问题

1、微创外科的界定

1983年，英国泌尿外科医生Wickham首先提出了微创外科学(Minimally Invasive Surgery，MIS)的概念。1987年以后，这一概念因LC手术的成功完成与广泛开展才被医学界真正接受。随着内镜外科、介入影像外科等微创技术在腹部、胸部、头颈部、心血管外科、妇科、骨关节外科等很多领域的发展。微创外科学的概念才渐渐清晰起来，但如何准确地界定微创外科学的概念目前仍有争论。
1992年，Hellwig和Bauer提出了“微侵袭内镜神经外科学”（MIEN，Minimally Invasive Endoscopic Neurosurgery）。此法是应用CT、MRI定位，计算出坐标数值，在导航系统辅助下，将内镜置入点进行工作。内镜与现代影像成像技术、超声导引技术、立体定向技术、电子计算机三维成像技术相结合，准确定位病灶，确定病变范围、形态、性质，设计适当入路，引导内镜准确到达病变部位进行操作，大大减少了因内镜手术所致副损伤。

实际上，对微创外科应从整体与广义上去更全面，更系统地理解其丰富的内涵。从广义上讲，凡是能减少组织的手术损伤、有利于机体功能恢复的治疗措施都应属于微创外科的范畴，包括腔镜外科、内镜外科、介入放射外科、定向引导外科、远程医学，甚至还应包括显微外科和基因治疗等。可以说光学内镜与微创科学有不解之缘。

现代内镜与微创手术的内在优势和革命性进步，以及目前手术所能涉及的领域以及患者接受的程度，包括经济成本等诸要素，都说明了先进的微创手术能在一些方面满足人类对健康和生命品质的要求，并显示出微创手术继续发展的大趋势与不可逆性。

2、光学内镜在微创外科中的应用与相关问题

开展微创外科手术，尽管需要增加配置很多相应的仪器和设备，客观上增加了医院成本的支出，因此手术费用要比传统手术高一些，但因微创手术比传统手术的创伤小，伤口愈合时间短，术后恢复快，病人住院时间明显缩短，相对弥补了整体治疗费用和传统手术的差距，尤其是微创外科手术使患者提高了的生命健康品质，是无法用金钱来衡量比照的。因此，目前在全球各地，特别是发达国家，只要能够采用微创外科手术治疗的疾病，患者会首选微创外科医生来做手术，例如在耳鼻喉科、腹部、颅内手术等领域。

成功实施微创手术与现代器械、导航技术的应用自然密不可分，但与医生自身的技术、学识、经验等也有极大关系。因此，医生们在使用内镜进行微创手术时，笔者认为应注意以下几个方面的问题：

(1) 良好的传统手术基础和临床经验。微创外科手术是在传统手术的指导原则下，在满足和达到传统手术治疗效果的基础上，通过小切口采用各种仪器进行高要求手眼配合的手术治疗。因此，如无传统外科手术临床经验的医生，很难成功地开展微创手术。

(2) 临床经验。具有分析决策适应证的能力，能够准确分析和判断哪些疾病的治疗适合采取微创外科手术。

(3) 掌握各种微创手术器械和设备。除了熟悉电子显像和传送系统，如在腹腔内进行微创手术，则应熟悉各种腹腔镜、内镜、超声刀，以及安全性气腹针、穿刺器、单发及一次性连发施夹器、腔内直线形切割闭合器、腔内圆形吻合器、修补缝合器、组织牵开器、圈套器、各种造影器械等，使得在腔镜下各种手术操作都能够得心应手，应用自如。

(4) 关注微创新理论、新方法。例如在颅内手术方面，Hellwig和Bauer于1992年提出的“微侵袭内镜神经外科学”(Minimally Invasive Endoscopic Neurosurgery)；Perneczky在1998年提出“锁孔外科”(Keyhole surgery)，当然这些理论首先是建立在现代医学手段基础之上的，理论与方法之所以得以被业界认同和应用，是与发明者自身各因素相关的。

随着各种先进的科学技术都在向医学渗透，包括微电子学、计算机技术、光电技术、电信技术等，将使得微创外科技术本身更趋现代化、合理化，模拟更逼真。虽然微创外科的发展其硬件的物质基础固然重要，但成败的关键依然是软件的配套和医生自已的学识。

三、光学内镜在耳鼻喉领域的应用

1、耳内镜的应用

1）耳内镜手术的发展与分类

耳鼻咽喉部解剖结构复杂，孔小洞深，手术难度大。最早的具有现代意义的内镜是由Bozzini研制的，由一个花瓶状光源、蜡烛和一系列镜片组成，主要用于膀胱和尿道检查。1967年，Mer首次应用纤维耳内镜通过已有鼓膜穿孔检查中耳。1982年，Nomura提出在完整鼓膜上行鼓膜切开术通过耳内镜观察中耳结构。1989年，Kimura借助于纤维耳内镜经鼻腔入路观察了咽鼓管内腔及鼓室腔。通过多年的探索，耳内镜的应用已较为成熟。

耳内镜总体分为硬性耳内镜和纤维耳内镜两大类。硬性耳内镜：根据镜头角度分为0度、30度、70度三种；根据镜体直径分为1.9mm、2.7mm和4mm三种；根据镜体长度分为6cm、11cm两种。纤维耳内镜：直径从0.5mm到1.2mm不等，镜长从200cm到650cm不等，镜头角度也有多种。利用耳内镜进行检查或手术时创伤微小或无创，能探及难以暴露的窦腔，并可以辅助显微镜或独立进行手术治疗。另外，耳内镜可连接照相机和电视摄像系统，以供临床资料记录、教学、科研之用。

2）耳内镜的临床应用范围

（1）颅内检查研究的应用

由于人的听力与脑部神经有关，而这些神经又与相关血管等纠缠在一起，因此耳内镜在颅内相关检查中得到广泛应用。将内镜用于颅内手术始于20世纪初，随着60年代光导纤维技术出现，1988年，Auer提出“内镜神经外科”(Endoscopic Neurosurgery)的概念。内镜神经外科分类：

a.内镜神经外科：单纯应用内镜手术，经颅骨钻孔，使内镜达到病变部位，直接处理病变，操作是经内镜工作腔来施行。

b.内镜辅助的显微神经外科：在显微神经外科手术中，应用内镜辅助处理显微镜难以达到部位的病变。

c.内镜控制的显微神经外科：在内镜及其显示系统的导引下，应用常规的显微手术器械进行手术操作，手术操作是在内镜外进行。

对这些解剖结构的准确辨认使耳内镜在各种后颅窝手术中能对手术显微镜发挥重要的辅助作用，如三叉神经切断术、前庭神经切断术、听神经瘤手术、血管交叉压迫减压术、半面痉挛等。

（2）应用于颅内肿瘤手术

内镜手术常与导航系统相结合，可准确定位并直接到达病灶，避开大血管等重要结构来选择最佳手术入路。必要时可以舍近求远，以减少神经功能的损伤。

（3）应用于听觉神经瘤手术

在进行听觉神经瘤保听手术时，经乙状窦后或经迷路后径路极易损伤迷路。侵入内听道外侧壁的听神经瘤的切除往往是在盲视下或借助小反光镜的帮助行钝性剥离，这样极易导致病变切除不彻底或损伤迷路、面神经、耳蜗、前庭神经等重要结构。使用耳内镜大大增加了手术的安全性并减少了肿瘤的复发率，同时也能减少术后脑脊液漏的发生率。耳内镜较显微镜更易发现颞骨的开放气房，尤其是岩骨后上部、内听道后壁、乙状窦后区的开放气房，从而可以及时用骨蜡或筋膜填塞以防止脑脊液漏。

（4）应用于CPA手术

使用耳内镜的CPA手术在国外已有报道，包括面肌痉挛、三叉神经痛、舌咽神经痛等。由于篇幅所限，在此不再详述。

2、鼻内镜的应用

1 ）鼻内镜手术的发展

1901年，Hirshman对Nitze的膀胱镜进行改良后，首次经齿槽对鼻腔和鼻窦行检查；1925年，Maltz成功地应用Wolf公司的内镜，经下鼻道和犬齿窝对上颌窦进行了观察，并创造了鼻窦检查(Sinuscopy)一词；1951年，Hopkin用玻璃光导纤维传递冷光源进行前端照明，同时发明了固体柱状镜系统；这一发明极大地增强了照明的亮度，为现代硬性内镜技术的发展奠定了良好基础。德国Storz公司采用Hopkins光学系统，生产出了性能优良的硬性光学内镜。德国Wolf公司采用Lumina光学系统，同样生产出了优质硬性内镜。同时，日本Olympus公司也生产出硬性内镜。进入20世纪70年代，适应耳鼻咽喉科各专业用的各种类型的内镜相继研制成功，欧洲、日本等耳鼻咽喉科界纷纷强调使用内镜的必要性。

Messeklinger被认为是首倡针对鼻腔外侧壁内镜检查的人；1982年，德国Storz公司为Messeklinger和Stammberger提供了完整的鼻内镜设备，包括各种角度的内镜和监视、照相设备；1985年6月，由Stammberger和Zinreich共同主持，Kennedy在美国的巴尔的摩(Baltimore)组织了首次鼻内镜外科技术讲座，获得成功，使之在美国普及并迅速在世界范围内推广；1986年，Kennedy在文献中提出了功能性内镜鼻窦手术的概念(Functional Endoscopic Sinus Surgery，FESS)。与此同时，以山下公一为代表的日本学者也开始在临床诊断和治疗过程中广泛应用鼻内镜。

我国的鼻内镜外科创立于20世纪80年代，1997年11月在海口召开的全国鼻科学术会议上，在入选会议的286篇论文中，与鼻内镜手术直接相关的有80余篇。这从一个侧面反应了鼻内镜手术技术在全国范围内迅速推广并蓬勃发展的现状。1995年，全国20余位鼻科学者汇集广州，制订我国第一部慢性鼻窦炎的诊断、分期和疗效评定标准，即“广州标准”。1997年，在海口全国鼻科会议上，在“广州标准”的基础上，经与会者充分讨论、修订，形成“海口标准”，并于1998年6月由中华医学会耳鼻咽喉科分会正式公布。

2 ）关于鼻内镜应用的“功能性”和“根治性”争论

Messerklinger是第一个系统地阐述内镜鼻窦外科(Endoscopic Sinus Surgery，ESS)的基本原理和方法的人。为阐明鼻内镜手术治疗局部慢性炎症对局部病理生理过程的影响，以美国学者Kennedy为代表，创造了功能性内镜鼻窦外科(FESS)的概念。这一技术的实质是通过改善鼻窦的通气引流和粘液纤毛清除功能，达到恢复病变鼻窦正常功能的目的。

基于慢性鼻窦炎病理生理学的研究结果，提出的FESS的概念和手术方式，对慢性鼻窦炎的治疗具有划时代的意义。但产生了一些问题：首先粘膜可逆性恢复的依据和标准不明确，单纯依靠手术不能保证“可逆性恢复”；其次手术中对病变粘膜有无功能的判定和取舍有困难；第三再生粘膜可能已失去正常功能。故“功能性”的概念应贯穿于疾病的诊疗过程中，而不宜做为外科技术本身的分类依据。随着鼻内镜外科技术的日臻成熟和完善，其应用领域也在不断延伸。融合FESS理论，重新界定ESS的概念，或可称为鼻内镜外科(Nasal Endoscopic Surgery，NES)，其拓展了手术技术的应用范围，适合学科发展的需要。

鼻内镜手术的目的有两个：一是拓宽鼻腔和鼻窦间的联系空间；二是最大限度地保留正常的解剖结构和粘膜。也就是说，对鼻内镜外科的理解应包含两个方面，即对手术技术本身的认识和对病变病理生理过程的理解。只有这样，才能摆脱划分所谓“功能性”和“根治性”手术制约，而将对局部生理功能的保护贯穿于整个治疗的过程中。因此，现代鼻内镜外科的内涵在于，在鼻内镜直视下，以尽可能保留鼻腔、鼻窦的结构和功能为前提，以清除病变、改善和重建鼻腔、鼻窦通气引流功能为目的的鼻外科技术。具体内容包括以下四个方面：电视监视下的鼻内镜手术；清除鼻腔和鼻窦病变；正确的粘膜取舍与结构重建；术后随访和综合治疗。

3、激光技术在咽喉领域的应用

1 ）激光的手术治疗作用

激光种类多，特点不一，在医学上常见的激光有CO2激光、Ar+激光、Nd-YAG激光、KTP/ 532激光、半导体激光等。使用高功率或大能量的激光器产生的激光束经聚焦后可以对生物组织产生强的热作用，从而实现对生物组织的切割、汽化和凝固。激光对生物组织的热作用一般是通过两个途径进行的：吸收和碰撞。

在临床应用中，依靠调节受照区上的功率密度来实现切割、汽化、凝固等不同的手术要求。改变受照区上的功率密度有两种方法，一是直接改变激光器的输出功率，二是对于聚焦的激光束，在激光输出功率不变的条件下，改变受照射部位离开焦点的位置，从而改变被治疗部位的功率密度。

切割：当较高功率的激光束经过聚焦系统后，在焦点处形成功率密度高度集中的细小激光束，可以使局部组织很快汽化而分离开，起到类似手术刀切开组织的作用，而形成激光“刀”。激光切割对切口周围组织的损伤并不严重。对于软组织离开切口100mm处的温度约为70℃，离开切口400~ 500mm处的温度是50℃，切割组织后的损伤层可分为三层，接触激光的是10~20mm的包含有碳化颗粒的烧焦表面层，接着是因汽化形成的空泡层，再向外是水肿细胞层，约100~200mm。

汽化和烧灼：利用强激光的热作用使病变组织被碳化掉，碳化的温度约为300~400℃，病变组织碳化后与正常组织脱离，用生理盐水棉球将其擦掉。经烧灼后的组织凝固、脱水、碳化，使细胞破坏，有助于止血。在高功率激光束照射下，可使组织熔融或汽化，汽化过程中一是机体组织直接变成气体，二是机体组织中的水分变为水蒸汽。

激光凝固：激光凝固实际是热凝固，组织吸收光能后温度升高到50~100℃，光照区的组织很快凝固坏死，其下较深层组织发生自溶分解，再深处是炎症区。激光凝固有三方面作用：一是止血作用，激光照射病损血管使之热损伤、变形、痉挛而闭塞；二是焊接作用，受照射部位的蛋白质发生熔融而产生固化凝结，使之紧密的粘合；三是凝固病灶组织，使病灶组织凝固坏死，结痂脱落。

2 ）CO2激光治疗咽喉部病变

咽喉部的一些常见疾病如：声带息肉，呼吸道喉乳头状瘤，喉角化症，喉狭窄，早期喉癌等，随着微创外科技术的发展，通过应用CO2激光的治疗取得了较好的治疗效果。

应用CO2激光治疗咽喉部病变较以往常规手术具有明显的优越性。首先，对咽喉部粘膜热辐射少，对局部组织的热损伤小，术后反应轻微，不易引起咽喉部黏膜的水肿；其次，准确性好，能在显微镜下根据病变的范围和深度彻底切除病变，减少了正常黏膜的损伤；第三，手术中不易出血，缩短了手术时间，术后不易形成瘢痕及粘连。应用CO2激光手术切除病变，疗效好，恢复快。对于早期喉癌的治疗，国内外已有应用CO2激光切除病变的大量报道，临床疗效是肯定的，生存率与传统部分喉切除及放射治疗相同，无统计学差异。

四、光学内镜在普外科领域的应用

1、腹腔镜在普外科上的应用范围

法国妇产科医生Dr.Mouret于1987年将腹腔镜应用于妇科手术，同时成功地完成了世界上首例腹腔镜胆囊切除术(Laparoscopic Cholecystectomy，LC)。我国的LC手术始于1991年，由我国云南省曲靖市第二人民医院普外科率先开展了腹腔镜胆囊切除手术，由此胆囊切除手术便成为腹腔镜的重要应用领域。

腹腔镜手术与传统的开腹手术相比，具有创伤小、痛苦少、术后康复快及切口美观等独特的优势。在发达国家，腹腔镜手术切除胆囊已占胆囊切除总数的近95%。特别是腔镜的切口美观等，因此在普外科手术中，应用范围非常广泛。但腹腔镜手术并非所有腹部外科疾病都适用，目前以下几个方面的疾病适用于腹腔镜手术。

胆囊疾病：包括胆囊结石、胆囊息肉以及胆囊炎。其中胆囊结石合并有胆囊炎症状者必须行手术治疗。而对无症状型的胆囊结石者，最近的研究发现，因结石长期摩擦胆囊内粘膜层而引发慢性炎症，并发展成非典型增生，即癌前病变。此类患者易发展转变成胆囊癌，故亦应及早手术切除胆囊。胆囊息肉虽很少有伴随症状，但因其亦可在长期病变的过程中转变为癌，且癌变率高于正常人群的数倍，更应及早手术为宜。

颈部疾病：甲状腺与甲状旁腺的疾病是目前较为新兴的腹腔镜手术适应症。对那些患有甲状腺腺瘤、结节性甲状腺肿等颈部疾病的女性患者，尤其是年轻女性，应用腔镜进行甲状腺手术时既美观亦不失安全性。手术时仅在两侧腋下或两乳晕处穿刺约1cm左右的切口，即可进行手术。国外文献有报道，美国耶鲁大学医学院的Udelsman医生已将微创腔镜手术摘除甲状旁腺良性肿瘤作为门诊常规手术。
乳腺疾病：由于现代医学理论、美学理论与人工造腔技术的进步，国内外许多有条件的医院对乳腺良性肿瘤，早期乳腺癌患者等已应用腹腔镜手术进行病灶切除，以及在必要时行腋窝淋巴结清扫术。这一技术的应用，对于年轻的女性患者不仅可治愈乳腺疾病，更重要的是满足了患者对乳腺形体美的心理需要。

恶性肿瘤：加之近年来，由于腹腔镜超声刀的使用与手助腹腔镜技术的问世，用腹腔镜手术治疗的恶性肿瘤疾病已明显增多，目前，有关腹腔镜手术治疗胃癌、肝癌、结肠癌、胰腺癌、食道癌等恶性肿瘤的报道呈上升趋势。自2000年开始，特别是用于西方人较为高发的结直肠癌治疗报道明显增多。这说明腹腔镜手术的应用已开始进入更为广阔的外科领域。据文献报道，较早开展这项技术研究的巴塞罗那大学的Lacy医生认为：对于结肠癌患者，腹腔镜手术优于开腹手术，因此其有望成为结肠癌的标准治疗方案。
其他普外科：在肝囊肿、肝脓肿、阑尾炎、腹外疝、胃十二指肠溃疡穿孔方面也体现了良好的应用前景。此外，应用腹腔镜行乙状结肠切除、脾脏切除、胃部分切除等手术，在技术条件成熟的医院，亦是很好的治疗手段。如脾囊肿、脾肿瘤、各种原因引起的脾功能亢进、特发性血小板减少性紫癜、遗传性球型红细胞增多症等需行脾脏切除时，也可行腹腔镜手术。结肠镜难以切除的乙状结肠息肉、乙状结肠早期癌等亦可行腹腔镜乙状结肠切除术。由于腹腔镜的手术微创化，从而避免了腹部切口过长、术后腹腔内脏器粘连、内脏功能恢复慢、住院周期长等传统开腹手术所普遍存在的缺点。

2、手助式腹腔镜手术技术

腹腔镜外科手术是将联接了显示器的微型摄像装置放入腹腔内，微型摄像机可以随意移动，通过屏幕的监视，利用微型的电刀、钳、剪等手术器械，完成手术操作。由于手术操作对自由度、三维视野以及触觉感知的全方位精细要求，腹腔镜外科仍需器械和技术的不断改进。

腹腔镜应用于普外科已有十余年，尽管腹腔镜手术的工具和技艺的不断改进与提高已为众多的患者带来了益处，但整个外科仍有相当多的手术不能在小切口下实施。特别是对于腹腔内的胃、脾、肝、胰腺、结直肠等脏器进行高难度的复杂手术时，常规的腹腔镜手术将使术者面临触觉缺乏、为取出标本必须扩大切口、无形中延长手术时间及切口瘤细胞种植等诸多难题。

国际微创外科著名专家、欧洲外科学会主席Alfred Cuschieri教授首创了手助式腹腔镜手术，该术式与传统的腹腔镜相比，手助式腹腔镜手术具有现代腹腔镜手术和传统开腹手术的共同优点。因此，随着手助式腹腔镜手术的问世为解决难题提供了新的思路。

(1)手术者有了触觉，这有助于确定病变的位置、大小、范围和发现未考虑到的病变，而以往则更多地是依赖术中使用内镜和超声探查；

(2)有助于手术野的暴露；

(3)术者伸入腹腔内的手可安全地进行组织的钝性分离；

(4)可以确定大血管的位置和控制大血管出血；

(5)由于以上的优点，与常规腹腔镜手术相比，手助腹腔镜手术可以明显地缩短手术时间；

(6)减少了肿瘤手术时癌细胞的扩散和套管切口的种植转移机会。

但由于该技术诞生时间不长，实现病例有限，其可信程度尚待研究。在我国，由于手术袖套的价格高昂，其实用价值还待进一步观察。

五、结束语

光学技术及内镜应用于人检查、治疗，是基于微创的原则。无疑，传统外科的发展方向仍旧是高效、微创。微创外科需要一个集中、扩散、推广、普及的过程，相形之下，也需伴随着器械、设备、技术的进步，两者是相辅相成的关系。特别是近年来国内外正研究、使用的“胶囊内镜”，使用光学技术在医疗领域的应用理念不断更新。在这里，笔者粗浅地讨论了光学内镜在耳鼻喉、胸腹腔的应用，其实光学内镜还广泛应用于肠道、胃部检查等领域，限于篇幅、学识等原因，在此就不再论述。