Тэхналагічны прагрэс і клінічнае прымяненне хірургічных мікраскопаў звышвысокай выразнасці

 

Хірургічныя мікраскопыадыгрываюць надзвычай важную ролю ў сучасных медыцынскіх галінах, асабліва ў высокадакладных галінах, такіх як нейрахірургія, афтальмалогія, оталарынгалогія і малаінвазіўная хірургія, дзе яны сталі незаменным базавым абсталяваннем. Дзякуючы вялікім магчымасцям павелічэння,Аперацыйныя мікраскопызабяспечваюць дэталёвы агляд, дазваляючы хірургам назіраць дэталі, нябачныя няўзброеным вокам, такія як нервовыя валокны, крывяносныя сасуды і пласты тканін, тым самым дапамагаючы лекарам пазбегнуць пашкоджання здаровых тканін падчас аперацыі. Асабліва ў нейрахірургіі высокае павелічэнне мікраскопа дазваляе дакладна лакалізаваць пухліны або пашкоджаныя тканіны, забяспечваючы выразныя межы рэзекцыі і пазбягаючы пашкоджання крытычна важных нерваў, тым самым паляпшаючы якасць пасляаперацыйнага аднаўлення пацыентаў.

Традыцыйныя хірургічныя мікраскопы звычайна абсталяваны сістэмамі адлюстравання са стандартным разрозненнем, здольнымі забяспечваць дастатковую візуальную інфармацыю для задавальнення складаных хірургічных патрэб. Аднак з хуткім развіццём медыцынскіх тэхналогій, асабліва з прарывамі ў галіне візуальных тэхналогій, якасць візуалізацыі хірургічных мікраскопаў паступова стала важным фактарам павышэння хірургічнай дакладнасці. У параўнанні з традыцыйнымі хірургічнымі мікраскопамі, мікраскопы звышвысокай выразнасці могуць прадстаўляць больш дэталяў. Дзякуючы ўкараненню сістэм адлюстравання і візуалізацыі з разрозненнем 4K, 8K або нават вышэй, хірургічныя мікраскопы звышвысокай выразнасці дазваляюць хірургам больш дакладна ідэнтыфікаваць і маніпуляваць драбнюткімі паражэннямі і анатамічнымі структурамі, значна павышаючы дакладнасць і бяспеку хірургічных аперацый. Дзякуючы пастаяннай інтэграцыі тэхналогій апрацоўкі малюнкаў, штучнага інтэлекту і віртуальнай рэальнасці, хірургічныя мікраскопы звышвысокай выразнасці не толькі паляпшаюць якасць візуалізацыі, але і забяспечваюць больш інтэлектуальную падтрымку хірургічных аперацый, што спрыяе больш высокай дакладнасці і меншай рызыцы хірургічных працэдур.

 

Клінічнае прымяненне мікраскопа звышвысокай выразнасці

Дзякуючы пастаяннаму ўдасканаленню тэхналогій візуалізацыі, мікраскопы звышвысокай выразнасці паступова адыгрываюць ключавую ролю ў клінічных дадатках дзякуючы надзвычай высокаму дазволу, выдатнай якасці візуалізацыі і магчымасцям дынамічнага назірання ў рэжыме рэальнага часу.

Афтальмалогія

Афтальмалагічная хірургія патрабуе дакладнага выканання аперацый, што накладвае высокія тэхнічныя стандартыафтальмалагічныя хірургічныя мікраскопыНапрыклад, пры фемтасекундным лазерным разрэзе рагавіцы хірургічны мікраскоп можа забяспечыць высокае павелічэнне для назірання за пярэдняй камерай, цэнтральным разрэзам вочнага яблыка і праверкі становішча разрэзу. У афтальмалагічнай хірургіі асвятленне мае вырашальнае значэнне. Мікраскоп не толькі забяспечвае аптымальныя візуальныя эфекты пры меншай інтэнсіўнасці святла, але і стварае спецыяльнае адлюстраванне чырвонага святла, якое дапамагае ва ўсім працэсе аперацыі па выдаленні катаракты. Акрамя таго, аптычная кагерэнтная тамаграфія (АКТ) шырока выкарыстоўваецца ў афтальмалагічнай хірургіі для падпавярхоўнай візуалізацыі. Яна можа забяспечыць выявы папярочнага сячэння, пераадольваючы абмежаванні самога мікраскопа, які не можа бачыць дробныя тканіны з-за франтальнага назірання. Напрыклад, Капелер і інш. выкарысталі 4K-3D-дысплей і планшэтны камп'ютар для аўтаматычнага стэрэаскапічнага адлюстравання дыяграмы эфектаў інтэграванай з мікраскопам АКТ (miOCT) (4D-miOCT). На падставе суб'ектыўных водгукаў карыстальнікаў, колькаснай ацэнкі прадукцыйнасці і розных колькасных вымярэнняў яны прадэманстравалі магчымасць выкарыстання 4K-3D-дысплея ў якасці замены 4D-miOCT на мікраскопе з белым святлом. Акрамя таго, у даследаванні Латы і інш., сабраўшы выпадкі 16 пацыентаў з прыроджанай глаўкомай, якая суправаджаецца анамаліяй «бычынага вока», яны выкарыстоўвалі мікраскоп з функцыяй miOCT для назірання за хірургічным працэсам у рэжыме рэальнага часу. Ацэньваючы ключавыя дадзеныя, такія як перадперацыйныя параметры, хірургічныя дэталі, пасляаперацыйныя ўскладненні, канчатковая вастрыня зроку і таўшчыня рагавіцы, яны ў рэшце рэшт паказалі, што miOCT можа дапамагчы лекарам вызначыць структуры тканін, аптымізаваць аперацыі і знізіць рызыку ўскладненняў падчас аперацыі. Аднак, нягледзячы на ​​тое, што OCT паступова становіцца магутным дапаможным інструментам у вітрэарэцінальнай хірургіі, асабліва ў складаных выпадках і новых аперацыях (такіх як генная тэрапія), некаторыя лекары сумняваюцца, ці можа ён сапраўды палепшыць клінічную эфектыўнасць з-за высокага кошту і працяглай крывой навучання.

Атарыналарынгалогія

Атарыналарынгалагічная хірургія — яшчэ адна хірургічная вобласць, у якой выкарыстоўваюцца хірургічныя мікраскопы. З-за наяўнасці глыбокіх паражнін і далікатных структур у рысах твару павелічэнне і асвятленне маюць вырашальнае значэнне для вынікаў хірургічнага ўмяшання. Нягледзячы на ​​тое, што эндаскопы часам могуць забяспечыць лепшы агляд вузкіх хірургічных абласцей,хірургічныя мікраскопы звышвысокай выразнасцізабяспечваюць успрыманне глыбіні, што дазваляе павялічваць вузкія анатамічныя вобласці, такія як слімак і пазухі, дапамагаючы лекарам у лячэнні такіх захворванняў, як сярэдні атыт і паліпы носа. Напрыклад, Дандар і інш. параўналі ўплыў мікраскопа і эндаскапічных метадаў аперацыі на стрэмя пры лячэнні атасклерозу, сабраўшы дадзеныя 84 пацыентаў з дыягназам атасклероз, якія перанеслі аперацыю ў перыяд з 2010 па 2020 год. Выкарыстоўваючы змяненне розніцы паветрана-касцявой праводнасці да і пасля аперацыі ў якасці паказчыка вымярэння, канчатковыя вынікі паказалі, што, хоць абодва метады мелі падобны ўплыў на паляпшэнне слыху, хірургічныя мікраскопы былі прасцейшымі ў эксплуатацыі і мелі карацейшую крывую навучання. Падобным чынам, у праспектыўным даследаванні, праведзеным Ашфак і інш., даследчая група правяла мікраскопаасіставаную паратыдэктомію 70 пацыентам з пухлінамі калявушной залозы ў перыяд з 2020 па 2023 год, засяродзіўшыся на ацэнцы ролі мікраскопаў у ідэнтыфікацыі і абароне тваравага нерва. Вынікі паказалі, што мікраскопы маюць значныя перавагі ў паляпшэнні выразнасці аперацыйнага поля, дакладным вызначэнні асноўнага ствала і галін тваравага нерва, зніжэнні нервовай цягі і гемастазу, што робіць іх важным інструментам для павышэння паказчыкаў захавання тваравага нерва. Акрамя таго, па меры таго, як аперацыі становяцца ўсё больш складанымі і дакладнымі, інтэграцыя дапоўненай рэальнасці (AR) і розных рэжымаў візуалізацыі з хірургічнымі мікраскопамі дазваляе хірургам праводзіць аперацыі пад візуальным кантролем.

Нейрахірургія

Прымяненне звышвысокай выразнасціхірургічныя мікраскопы ў нейрахірургііперайшоў ад традыцыйнага аптычнага назірання да лічбавізацыі, дапоўненай рэальнасці (AR) і інтэлектуальнай дапамогі. Напрыклад, Драксінгер і інш. выкарысталі мікраскоп у спалучэнні з уласна распрацаванай сістэмай MHz-OCT, якая забяспечвала трохмерныя выявы высокага разрознення праз частату сканавання 1,6 МГц, паспяхова дапамагаючы хірургам адрозніваць пухліны ад здаровых тканін у рэжыме рэальнага часу і павышаючы хірургічную дакладнасць. Хафез і інш. параўналі прадукцыйнасць традыцыйных мікраскопаў і мікрахірургічнай сістэмы візуалізацыі звышвысокай разрозненасці (Exoscope) у эксперыментальнай аперацыі па цэрэбраваскулярным шунтаванні, выявіўшы, што, хоць мікраскоп меў карацейшы час накладання швоў (P<0,001), Exoscope працаваў лепш з пункту гледжання размеркавання швоў (P=0,001). Акрамя таго, Exoscope забяспечваў больш зручную хірургічную позу і агульны зрок, прапаноўваючы педагагічныя перавагі. Падобным чынам, Каллоні і інш. параўналі прымяненне Exoscope і традыцыйных хірургічных мікраскопаў у навучанні рэзідэнтаў па нейрахірургіі. Шаснаццаць рэзідэнтаў выканалі паўтаральныя задачы па распазнаванні структур на мадэлях чэрапа, выкарыстоўваючы абедзве прылады. Вынікі паказалі, што, нягледзячы на ​​адсутнасць істотнай розніцы ў агульным часе працы паміж імі, Exoscope лепш спраўляўся з выяўленнем глыбокіх структур і быў успрыняты большасцю ўдзельнікаў як больш інтуітыўна зразумелы і зручны, з патэнцыялам стаць распаўсюджаным у будучыні. Відавочна, што хірургічныя мікраскопы з ультравысокай выразнасцю, абсталяваныя дысплеямі высокай выразнасці 4K, могуць забяспечыць усіх удзельнікаў больш якаснымі 3D-хірургічнымі выявамі, спрашчаючы хірургічную камунікацыю, перадачу інфармацыі і павышаючы эфектыўнасць навучання.

Хірургія пазваночніка

Звышвысокая выразнасцьхірургічныя мікраскопыадыгрываюць ключавую ролю ў галіне хірургіі хрыбетніка. Забяспечваючы трохмерную візуалізацыю з высокім разрозненнем, яны дазваляюць хірургам больш выразна назіраць складаную анатамічную структуру хрыбетніка, у тым ліку такія тонкія часткі, як нервы, крывяносныя сасуды і касцяныя тканіны, тым самым павышаючы дакладнасць і бяспеку хірургічнага ўмяшання. Што тычыцца карэкцыі скаліёзу, хірургічныя мікраскопы могуць палепшыць выразнасць хірургічнага зроку і магчымасці тонкага маніпулявання, дапамагаючы лекарам дакладна ідэнтыфікаваць нервовыя структуры і пашкоджаныя тканіны ў вузкім спіннамазгавым канале, такім чынам бяспечна і эфектыўна выконваючы працэдуры дэкампрэсіі і стабілізацыі.

Сан і інш. параўналі эфектыўнасць і бяспеку пярэдняй хірургіі шыйнага аддзела хрыбетніка з выкарыстаннем мікраскопа і традыцыйнай адкрытай хірургіі пры лячэнні акасцянення задняй падоўжнай звязкі шыйнага аддзела хрыбетніка. Шэсцьдзесят пацыентаў былі падзелены на групу з выкарыстаннем мікраскопа (30 выпадкаў) і групу з традыцыйнай хірургіяй (30 выпадкаў). Вынікі паказалі, што ў групе з выкарыстаннем мікраскопа назіраліся лепшыя паказчыкі інтрааперацыйнай кровастраты, знаходжання ў стацыянары і пасляаперацыйнага болю ў параўнанні з групай з традыцыйнай хірургіяй, а ўзровень ускладненняў быў ніжэйшы ў групе з выкарыстаннем мікраскопа. Падобным чынам, у хірургіі спіннога мозгу Сінгхатанаджыге і інш. параўналі эфекты прымянення артапедычных хірургічных мікраскопаў і хірургічных луп пры мінімальна інвазіўным трансфарамінальным паяснічным спондылёдзе. У даследаванне было ўключана 100 пацыентаў, і значных адрозненняў паміж двума групамі ў пасляаперацыйным паляпшэнні болю, функцыянальным паляпшэнні, пашырэнні хрыбетнага канала, хуткасці спондылёду і ўскладненнях не было выяўлена, але мікраскоп забяспечваў лепшае поле зроку. Акрамя таго, мікраскопы ў спалучэнні з тэхналогіяй дапоўненай рэальнасці шырока выкарыстоўваюцца ў хірургіі хрыбетніка. Напрыклад, Карл і інш. усталявалі тэхналогію дапоўненай рэальнасці ў 10 пацыентаў з выкарыстаннем дысплея хірургічнага мікраскопа, усталяванага на галаве. Вынікі паказалі, што дапоўненая рэальнасць (AR) мае вялікі патэнцыял для прымянення ў дэгенератыўнай хірургіі пазваночніка, асабліва ў складаных анатамічных сітуацыях і для навучання рэзідэнтаў.

 

Кароткі змест і перспектывы

У параўнанні з традыцыйнымі хірургічнымі мікраскопамі, хірургічныя мікраскопы з ультравысокай выразнасцю прапануюць шматлікія перавагі, у тым ліку некалькі варыянтаў павелічэння, стабільнае і яркае асвятленне, дакладныя аптычныя сістэмы, пашыраныя працоўныя адлегласці і эрганамічныя ўстойлівыя стойкі. Акрамя таго, іх магчымасці візуалізацыі з высокім разрозненнем, асабліва інтэграцыя з рознымі рэжымамі візуалізацыі і тэхналогіяй дапоўненай рэальнасці, эфектыўна падтрымліваюць аперацыі пад візуальным кантролем.

Нягледзячы на ​​шматлікія перавагі хірургічных мікраскопаў, яны ўсё яшчэ сутыкаюцца са значнымі праблемамі. З-за сваіх грувасткіх памераў хірургічныя мікраскопы з ультравысокай выразнасцю ствараюць пэўныя эксплуатацыйныя цяжкасці падчас транспарціроўкі паміж аперацыйнымі і інтрааперацыйнага пазіцыянавання, што можа негатыўна паўплываць на бесперапыннасць і эфектыўнасць хірургічных працэдур. У апошнія гады канструкцыя мікраскопаў была значна аптымізавана, прычым іх аптычныя носьбіты і корпусы бінакулярных лінзаў падтрымліваюць шырокі дыяпазон рэгулявання нахілу і павароту, што значна павышае эксплуатацыйную гнуткасць абсталявання і палягчае назіранне і працу хірурга ў больш натуральным і зручным становішчы. Акрамя таго, пастаяннае развіццё тэхналогіі носных дысплеяў забяспечвае хірургам больш эрганамічную візуальную падтрымку падчас мікрахірургічных аперацый, дапамагаючы паменшыць аперацыйную стомленасць і павысіць хірургічную дакладнасць і ўстойлівую працаздольнасць хірурга. Аднак з-за адсутнасці апорнай канструкцыі патрабуецца частая перафакусоўка, што робіць стабільнасць тэхналогіі носных дысплеяў ніжэйшай за стабільнасць звычайных хірургічных мікраскопаў. Іншым рашэннем з'яўляецца развіццё структуры абсталявання ў бок мініятурызацыі і мадулярызацыі для больш гнуткай адаптацыі да розных хірургічных сцэнарыяў. Аднак памяншэнне аб'ёму часта ўключае ў сябе дакладныя працэсы апрацоўкі і дарагія інтэграваныя аптычныя кампаненты, што робіць фактычны вытворчы кошт абсталявання дарагім.

Яшчэ адной праблемай хірургічных мікраскопаў звышвысокай выразнасці з'яўляюцца апёкі скуры, выкліканыя магутным асвятленнем. Каб забяспечыць яркія візуальныя эфекты, асабліва ў прысутнасці некалькіх назіральнікаў або камер, крыніца святла павінна выпраменьваць моцнае святло, якое можа апячы тканіны пацыента. Паведамлялася, што афтальмалагічныя хірургічныя мікраскопы таксама могуць выклікаць фотатаксічнасць паверхні вока і слёзнай плёнкі, што прыводзіць да зніжэння функцыі клетак вока. Таму аптымізацыя кіравання святлом, рэгуляванне памеру плямы і інтэнсіўнасці святла ў залежнасці ад павелічэння і працоўнай адлегласці асабліва важная для хірургічных мікраскопаў. У будучыні аптычная візуалізацыя можа ўвесці тэхналогіі панарамнай візуалізацыі і трохмернай рэканструкцыі, каб пашырыць поле зроку і дакладна аднавіць трохмерную структуру хірургічнай зоны. Гэта дазволіць лекарам лепш зразумець агульную сітуацыю хірургічнай зоны і пазбегнуць прапуску важнай інфармацыі. Аднак панарамная візуалізацыя і трохмерная рэканструкцыя прадугледжваюць атрыманне, рэгістрацыю і рэканструкцыю малюнкаў высокай выразнасці ў рэжыме рэальнага часу, што стварае велізарныя аб'ёмы дадзеных. Гэта прад'яўляе надзвычай высокія патрабаванні да эфектыўнасці алгарытмаў апрацоўкі малюнкаў, магутнасці апаратных вылічэнняў і сістэм захоўвання дадзеных, асабліва падчас аперацый, дзе прадукцыйнасць у рэжыме рэальнага часу мае вырашальнае значэнне, што робіць гэтую праблему яшчэ больш актуальнай.

З хуткім развіццём такіх тэхналогій, як медыцынская візуалізацыя, штучны інтэлект і вылічальная оптыка, хірургічныя мікраскопы звышвысокай выразнасці прадэманстравалі вялікі патэнцыял у павышэнні хірургічнай дакладнасці, бяспекі і вопыту эксплуатацыі. У будучыні хірургічныя мікраскопы звышвысокай выразнасці могуць працягваць развівацца ў наступных чатырох напрамках: (1) з пункту гледжання вытворчасці абсталявання, мініцюрызацыя і мадулярызацыя павінны быць дасягнуты пры меншых выдатках, што зробіць магчымым маштабнае клінічнае прымяненне; (2) распрацоўка больш прасунутых рэжымаў кіравання святлом для вырашэння праблемы пашкоджання святлом, выкліканага працяглай аперацыяй; (3) распрацоўка інтэлектуальных дапаможных алгарытмаў, якія з'яўляюцца адначасова дакладнымі і лёгкімі, каб адпавядаць патрабаванням да вылічальнай прадукцыйнасці абсталявання; (4) глыбокая інтэграцыя AR і рабатызаваных хірургічных сістэм для забеспячэння падтрымкі платформы для дыстанцыйнага супрацоўніцтва, дакладнай працы і аўтаматызаваных працэсаў. Увогуле, хірургічныя мікраскопы звышвысокай выразнасці ператворацца ў комплексную сістэму хірургічнай дапамогі, якая аб'ядноўвае паляпшэнне выявы, інтэлектуальнае распазнаванне і інтэрактыўную зваротную сувязь, дапамагаючы стварыць лічбавую экасістэму для будучай хірургіі.

У гэтым артыкуле прадстаўлены агляд дасягненняў у галіне ключавых тэхналогій хірургічных мікраскопаў звышвысокай выразнасці, з акцэнтам на іх прымяненне і развіццё ў хірургічных працэдурах. Дзякуючы паляпшэнню раздзяляльнай здольнасці, мікраскопы звышвысокай выразнасці адыгрываюць ключавую ролю ў такіх галінах, як нейрахірургія, афтальмалогія, оталарынгалогія і хірургія хрыбетніка. У прыватнасці, інтэграцыя інтрааперацыйнай тэхналогіі дакладнай навігацыі ў мінімальна інвазівныя аперацыі павысіла дакладнасць і бяспеку гэтых працэдур. Забягаючы наперад, па меры развіцця штучнага інтэлекту і рабатызаваных тэхналогій, мікраскопы звышвысокай выразнасці будуць прапаноўваць больш эфектыўную і інтэлектуальную хірургічную падтрымку, стымулюючы развіццё мінімальна інвазівных аперацый і дыстанцыйнага супрацоўніцтва, тым самым яшчэ больш павышаючы бяспеку і эфектыўнасць хірургічных умяшанняў.