Three-dimensional (3D) video exoscopes are high-magnification stereo cameras that project onto monitors mounted in the operating room, viewable from different angles. Outside of plastic surgery, exoscopes have been shown to successfully improve the ergonomics of microsurgery, though sometimes with prolonged operating times. We compare a single surgeon's early experience performing free flap procedures from 2020 to 2021 using either a binocular microscope or a 3D video exoscope. Ten procedures were performed with the standard operating microscope and 8 procedures with the 3D exoscope. The microsurgeon, having minimal prior experience using an exoscope, reported less neck discomfort following the free flap procedures performed with the exoscope compared with the binocular surgical microscope. Total average operating time was comparable between the standard surgical microscope and the 3D exoscope (13.7 vs. 13.4 hours, p = 0.34). Our early experience using a 3D exoscope in place of a standard optical microscope demonstrated that the exoscope shows promise, offering an ergonomic alternative during microvascular reconstruction without increasing overall operating times. Future studies will compare free flap ischemia time between cases performed using the exoscope and the conventional binocular microscope. Medical Subject Headings authorized following words: free tissue flaps; operating rooms; ergonomics; microsurgery.
Pafitanis, Georgios;Hadjiandreou, Michalis;Alamri, Alexander;Uff, Christopher;Walsh, Daniel;Myers, Simon
Archives of Plastic Surgery
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v.47
no.3
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pp.242-249
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2020
Background The Exoscope is a novel high-definition digital camera system. There is limited evidence signifying the use of exoscopic devices in microsurgery. This trial objectively assesses the effects of the use of the Exoscope as an alternative to the standard operating microscope (OM) on the performance of experts in a simulated microvascular anastomosis. Methods Modus V Exoscope and OM were used by expert microsurgeons to perform standardized tasks. Hand-motion analyzer measured the total pathlength (TP), total movements (TM), total time (TT), and quality of end-product anastomosis. A clinical margin of TT was performed to prove non-inferiority. An expert performed consecutive microvascular anastomoses to provide the exoscopic learning curve until reached plateau in TT. Results Ten micro sutures and 10 anastomoses were performed. Analysis demonstrated statistically significant differences in performing micro sutures for TP, TM, and TT. There was statistical significance in TM and TT, however, marginal non-significant difference in TP regarding microvascular anastomoses performance. The intimal suture line analysis demonstrated no statistically significant differences. Non-inferiority results based on clinical inferiority margin (Δ) of TT=10 minutes demonstrated an absolute difference of 0.07 minutes between OM and Exoscope cohorts. A 51%, 58%, and 46% improvement or reduction was achieved in TT, TM, TP, respectively, during the exoscopic microvascular anastomosis learning curve. Conclusions This study demonstrated that experts' Exoscope anastomoses appear non-inferior to the OM anastomoses. Exoscopic microvascular anastomosis was more time consuming but end-product (patency) in not clinically inferior. Experts' "warm-up" learning curve is steep but swift and may prove to reach clinical equality.
An exoscope, high-definition video telescope operating monitor system to perform microsurgery has recently been proposed an alternative to the operating microscope. It enables surgeons to complete the operation assistance by visualizing magnified images on a display. The strong points of exoscope are the wide field of view and deep focus. It minimized the need for repositioning and refocusing during the procedure. On the other hand, limitation of magnifying object was an emphasizing weak point. The procedures are performed under 2D motion images with a visual perception through dynamic cue and stereoscopically viewing corresponding to the motion parallax. Nevertheless, stereopsis is required to improve hand and eye coordination for high precision works. Consequently novel 3D high-definition operating scopes with various mechanical designs have been developed according to recent high-tech innovations in a digital surgical technology. It will set the stage for the next generation in digital image based neurosurgery.
Objective : Though the operating microscope (OM) has been the standard optical system in neurosurgery, a new technology called three-dimensional (3D) exoscope has emerged as an alternative. Herein, two types of 3D exoscopes for brain tumor surgery are presented. In addition, the advantages and limitations compared with the OM are discussed. Methods : In the present study, 3D exoscope VOMS-100 or VITOM 3D was used in 11 patients with brain tumor who underwent surgical resection; the Kinevo 900 OM was used only in emergency. After completion of all surgeries, the participants were surveyed with a questionnaire regarding video image quality on the display monitor, handling of equipment, ergonomics, educational usefulness, 3D glasses, and expectation as a substitute for the OM. Results : Among 11 patients, nine patients underwent neurosurgical resection with only 3D exoscope; however, two patients required additional aid with the OM due to difficulty in hemostasis. Regarding video image quality, VITOM 3D was mostly equivalent to the OM, but VOMS-100 was not. However, both 3D exoscopes showed advantages in accessibility of instruments in the surgical field and occupied less space in the operating theater. Differences in ergonomics and educational usefulness between the exoscopes were not reported. Respondents did not experience discomfort in wearing 3D glasses and thought the exoscopes could be currently, and in the future, used as a substitute for the OM. Conclusion : Although many neurosurgeons are not familiar with 3D exoscopes, they have advantages compared with the OM and similar image quality. Exoscopes could be a substitute for OM in the future if some limitations are overcome.
Cho, Steve S.;Teng, Clare W.;Ravin, Emma De;Singh, Yash B.;Lee, John Y.K.
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.65
no.4
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pp.572-581
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2022
Objective : Compared to microscopes, exoscopes have advantages in field-depth, ergonomics, and educational value. Exoscopes are especially well-poised for adaptation into fluorescence-guided surgery (FGS) due to their excitation source, light path, and image processing capabilities. We evaluated the feasibility of near-infrared FGS using a 3-dimensional (3D), 4 K exoscope with near-infrared fluorescence imaging capability. We then compared it to the most sensitive, commercially-available near-infrared exoscope system (3D and 960 p). In-vitro and intraoperative comparisons were performed. Methods : Serial dilutions of indocyanine-green (1-2000 ㎍/mL) were imaged with the 3D, 4 K Olympus Orbeye (system 1) and the 3D, 960 p VisionSense Iridium (system 2). Near-infrared sensitivity was calculated using signal-to-background ratios (SBRs). In addition, three patients with brain tumors were administered indocyanine-green and imaged with system 1, with two also imaged with system 2 for comparison. Results : Systems 1 and 2 detected near-infrared fluorescence from indocyanine green concentrations of >250 ㎍/L and >31.3 ㎍/L, respectively. Intraoperatively, system 1 visualized strong near-infrared fluorescence from two, strongly gadolinium-enhancing meningiomas (SBR=2.4, 1.7). The high-resolution, bright images were sufficient for the surgeon to appreciate the underlying anatomy in the near-infrared mode. However, system 1 was not able to visualize fluorescence from a weakly-enhancing intraparenchymal metastasis. In contrast, system 2 successfully visualized both the meningioma and the metastasis but lacked high resolution stereopsis. Conclusion : Three-dimensional exoscope systems provide an alternative visualization platform for both standard microsurgery and near-infrared fluorescent guided surgery. However, when tumor fluorescence is weak (i.e., low fluorophore uptake, deep tumors), highly sensitive near-infrared visualization systems may be required.
Kim, Hong Rae;Lee, Hyun Min;Yoo, Heon;Lee, Seung Hoon;Kim, Kwang Gi
Journal of the Optical Society of Korea
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v.20
no.2
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pp.305-313
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2016
A number of fluorescence imaging techniques for use in the surgical removal of glioma have been developed over the course of the long history of neurosurgery. Various biomarkers, biochemical agents, and detection systems for glioma have also been developed. This review focuses on 5-aminolevulinic acid (5-ALA), which is used to detect glioma. Numerous forms of fluorescence-guided surgery use 5-ALA, which is helpful to the surgeon. The surgical microscope system is the observational method generally used with 5-ALA, while the loupe, endoscope, and exoscope are simpler alternatives. A system is needed for minimal resection and other issues that arise during neurosurgery. Such an enhanced system should be able to detect low-grade tumors and provide information on microinvasive diseases, resulting in an improved survival rate and better surgical skills. Development of systems that fulfill certain needs would help protect the brain function of the patient and broaden the use of such systems in neurosurgery.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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