输尿管镜的发展

2019-08-30

输尿管镜检查术的实施源于一个偶然事件,1912年,Hugh Hampton Young在一位两个月大男孩身上,用9.5F儿童膀胱镜观察因后尿道瓣膜导致扩张的输尿管,并一直观察到肾盂内的肾盏。当这位儿童患者接受第2次输尿管扩张时,Young又一次把膀胱镜放到了肾盂水平,更清晰地观察到肾盂情况。Hugh Hampton Young从而成为第一个腔道内观察肾内集合系统的泌尿学家。然而在之后的30年内,输尿管镜检查方法并没有什么进展。在1912年第一次使用“输尿管镜”,以后纤微光源的发明导致了输尿管软镜的发展。

20世纪50年代以前,内窥镜照明采用的是内光源,照明效果较差,图像色彩扭曲,并有致组织灼伤的危险。早在1899 年Smith就曾描述应用玻璃棒将外光源导入观察腔, Thompson也有类似的描述,他采用的是石英棒。1930年德国Lamm 提出可以用细的玻璃纤维束在一起传导光源,并设想用玻璃纤维束制作柔软软镜,曾与Schindler合作试制,因纤维间光绝缘没解决而未获成功。荷兰Heel及美国Brien在纤维上加一被覆层,解决了纤维间的光绝缘问题。1954年英国Hopkings及Kapany研究了纤维的精密排列,有效地解决了纤维束的图像传递,为纤维光学的实用奠定了基础

1957年,Curtiss和Hirschowitz把大量的玻璃纤维薪合成一束,并在末端把这些纤维融合在一起,以便使它们根据自身的长度独立活动,就此造就了第一个软质内镜。1960 年10 月美国膀胱镜制造者公司(ACMI)向Hirschowitz提供了第一个商业纤维内窥镜。60年代末,日本Olympas公司制造了第一条输尿管软镜,1964年,Marshall首次报道了这种新型软质内镜在泌尿学领域的应用,用此镜从尿道到膀胱,然后由膀胱经输尿管口,进入输尿管并逐渐从下段到上段至肾内,完成了整个泌尿系统管道内的观察工作,并且观察到结石。但由于入水量以及窥镜的清晰度较差,软镜工作通道较少,使得输尿管软镜在处理有关上尿路疾病的实际意义上受到影响,而只局限于对泌尿系的检查尽管日本Takayso和Aso在1970年的国际泌尿外科会上发表了多篇论文,但未引起泌尿外科医生的重视。有趣的是,硬质内镜的检查是在软质内镜检查几乎整整10年之后才有报道。接下来,他的两个同伴,McGovern和Walzak首次实施了经尿道输尿管镜检查术,他们利用9F的内镜经尿道检查输尿管结石。自此之后,光学和机械学的发展极大的改进了这种软内镜的设计。几年后还有Takagi和Bush等人使用软镜陆续的报道,软镜的应用实际比硬镜要早,但由于其本身的缺陷以致未能广泛应用。

Harold Hopkins使输尿管镜变得更为细小,1960年他发明的柱镜系统使得窥镜的设计前进了一大步。在此之前,窥镜都是由中空管内放置一组镜片,包括远端的反射镜片、目镜和中间的导光镜片。这些镜片必须排列精确,任何细微的位移都导致景象的变形,同时也极易损失光线的传导。柱镜系统内增加了镜片的厚度,减少了空气的间隙。实际上现在的窥镜是由反射系数比空气高的多的玻璃纤微制成。传导光线和景象时,损失极少,这种口径细小的窥镜作为输尿管镜使用变得更加容易。

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1977年Goodman和Lyon首次使用输尿管硬镜,证明了硬镜进入输尿管可行;Goodman用直径11F的小儿膀胱镜在3例成人患者中观察输尿管下段,其中1例还在镜下电灼输尿管肿瘤,开创了窥镜治疗肿瘤的先例;Lyon先用扩张器扩张后,用直径11F小儿膀胱镜观察了5例成人患者;Lyon在1979年了应用特制的软头输尿管扩张器,将输尿管扩张至16F,可使13F的膀胱镜作为输尿管在男性患者中使用,这些经验证明了输尿管硬镜的安全和可操作性。从此输尿管镜术作为腔内泌尿外科重要的技术,广泛地应用于泌尿外科领域。然而,这些原始硬质输尿管镜用的是一种很大(10-13F)且不能屈伸活动的杆状透镜系统,这种镜却能提供很好的视野。大多数硬质内镜已经用纤维光学系统代替了这种杆状透镜影像传输系统,这样就大大减小了内镜的尺寸。另外,纤维光束的灵活性使得镜体能够沿着其垂直轴有些弯曲,也可以称为半硬质输尿管镜。1980 年Perez-Castro成功制造了第一条F11的输尿管硬镜,并用此镜进行了输尿管检查和取石。1983~1985年间,北京、广州最早将输尿管镜引进中国。 

1979年Lyon报道了Richard Wolf公司专门制作的输尿管镜的使用情况。该镜模仿儿童膀胱镜,但有23厘米的长度,用这种F13的输尿管镜,能窥视到男女输尿管下段,镜鞘有F14.5和F16,后者能做电切使用13F镜仅做观察使用,较大的镜鞘能插入各种输尿管导管和放入套石篮套石。

1980年Perez-Castro介绍了Karl Storz镜,这是一种更长的窥镜,由于镜长达39厘米,可直接观察到肾盂。随之而来的是其它厂家制造的各种窥镜,长度从25到54厘米,镜鞘从F9至F16,工作腔道达5F,大多数窥镜的镜芯可根据需要从0~70度置换。

输尿管镜的主要用途在于结石的治疗,引入超声碎石是一大进步。早期的超声探头是中空的,肾盂和输尿管碎石的同时也将碎石吸出。但很可惜,原来的探头直径为8F,不能进入输尿管镜的工作腔道。这样,先用输尿管镜看到结石定位,然后将镜子取出,换入超声探头碎石,这种操作易损伤输尿管。以后又制造出较细的探头(1.5~2毫米直径),因探头硬直,零度镜操作时部分看不见,由此又制造出角度镜,镜下直视碎石得心应手。以后输尿管镜设计成零度镜和角度镜,二者可互相变换,入镜时用零度镜,使用超声碎石时用角度镜Circon ACMI公司又做了进一步的改进,制造出半软硬镜。此镜使用了纤微光束,形成可弯曲的“鹅颈状目镜”,可视角度很大。该镜影响至今,不仅适合超声碎石,同样也适合其它器械的使用。

内镜发展史上另一次历史性的突破是1983年美国Welch Allyn公司研制并应用微型图像传感器(charge coupled device ,CCD) 代替了内镜的光导纤维导像术,宣告了电子内镜的诞生。电子内窥镜主要由内镜(endoscopy) 、电视信息系统中心(video information system center ) 和电视监视器( television monitor) 三个主要部分组成,另外还配备一些辅助装置,如录像机、照相机、吸引器以及用来输入各种信息的键盘和诊断治疗所用的各种处置器具等,它的成像主要依赖于镜身前端装备的CCD。CCD 就象一台微型摄像机将图像经过图像处理器处理后,显示在电视监视器的屏幕上。比普通光导纤维内镜的图像清晰,色泽逼真,分辨率更高,而且可供多人同时观看。由于电子内镜的问世,给百余年来内镜的诊断和治疗开创了历史新篇章,在临床、教学和科研中发挥出它巨大的优势。 近年随CCD 技术的进步,电子内镜也不断改进,出现了高分辨电子内镜、放大电子内镜、红外线电子内镜等。

1989年,Huffman发明了一种新镜,8.5F直径,工作腔道为3.5F,主要是采用了柱镜系统。1980年采用染料激光的碎石器开始普遍使用,同时也促使以激光为能源其它碎石器械的发展。它最大的优点是激光探头非常纤细,对工作腔道口径要求不高,可使用更为纤细的窥镜,但直到纤细型输尿管镜发明后才得以广泛应用。追求小型化的结果是工作腔道更小。镜内置入光导纤微,光纤能使镜鞘弯曲而物象又不变形。同年Dretler和Cho年首先报告了由Candela发明的新型窥镜的使用情况。该镜口径为7.2F,内带两个2.1F的工作腔道,这种镜无须输尿管开口的扩张。目前已有小口径(6.9F),大工作腔道(3.4F或2.3F)的输尿管镜问世。如今纤细型和软硬型输尿管镜已成为主要的使用类型。早期输尿管镜的镜鞘边缘像膀胱镜,其鸟嘴样设计在入镜时常遇到麻烦,它常常会导致输尿管黏膜上皮撕裂。目前的设计是制成斜角,使其更容易入镜。镜鞘截面常设计为三角形或卵圆形以迎合较大的工作腔道。输尿管电切镜的操作设计与膀胱电切镜类似,头部也制成绝缘,该电切镜也有冷热切割刀、电切袢、电灼极工具。输尿管硬镜有一条或两条工作腔道,两条腔道使得一条道作为操作器械,另一条道做灌注之用。一条较大口径的单通道可允许使用较大的器械,钳出结石碎片、活检,二者的选择根据治疗的目的而定。

20世纪90年代以后,输尿管镜得到不断的完善,纤维导光束的引入大大缩小了输尿管镜的口径。内镜口径的纤细化及种类(硬式、半硬式、软式镜) 的多样化。输尿管镜技术大大地改变了治疗尿路结石的局面,并确立了其在腔内泌尿外科的地位。目前,URL处理输尿管中、下段结石具有不可替代的优越性,与硬质和软质输尿管镜同期发展的还有体内碎石机,包括超声、液电、气压弹道和激光探头,这些设备使得小型化的现代输尿管镜碎石更有效。现有很多取石装置应用于临床,这些装置能够通过输尿管镜的工作通道,并能够随意操控和转向活动。


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