Распрацоўка аптычнай візуалізацыі ў відэахірургічных мікраскопах

У галіне медыцыны хірургія, несумненна, з'яўляецца асноўным сродкам лячэння пераважнай большасці захворванняў, асабліва адыгрываючы вырашальную ролю ў раннім лячэнні раку. Ключ да поспеху хірургічнай аперацыі заключаецца ў выразнай візуалізацыі паталагічнага зрэзу пасля дысекцыі.Хірургічныя мікраскопышырока выкарыстоўваюцца ў медыцынскай хірургіі дзякуючы моцнаму адчуванню трохмернасці, высокай выразнасці і высокай раздзяляльнай здольнасці. Аднак анатамічная структура паталагічнай часткі складаная і комплексная, і большасць з іх прылягае да важных тканін органаў. Структуры памерам ад міліметра да мікраметра значна перавышаюць дыяпазон, які можа назіраць чалавечае вока. Акрамя таго, сасудзістая тканіна ў целе чалавека вузкая і цеснаватая, а асвятлення недастатковае. Любое невялікае адхіленне можа нанесці шкоду пацыенту, паўплываць на хірургічны эфект і нават паставіць пад пагрозу жыццё. Таму даследаванні і распрацоўкі...Аперацыйныямікраскопыз дастатковым павелічэннем і выразнымі візуальнымі выявамі — гэта тэма, якую даследчыкі працягваюць глыбока даследаваць.

У цяперашні час лічбавыя тэхналогіі, такія як выявы і відэа, перадача інфармацыі і фатаграфічны запіс, уваходзяць у сферу мікрахірургіі з новымі перавагамі. Гэтыя тэхналогіі не толькі глыбока ўплываюць на лад жыцця чалавека, але і паступова інтэгруюцца ў сферу мікрахірургіі. Дысплеі высокай выразнасці, камеры і г.д. могуць эфектыўна задаволіць сучасныя патрабаванні да хірургічнай дакладнасці. Відэасістэмы з CCD, CMOS і іншымі датчыкамі выявы ў якасці прыёмных паверхняў паступова ўжываюцца ў хірургічных мікраскопах. Відэахірургічныя мікраскопывельмі гнуткія і зручныя для лекараў у эксплуатацыі. Укараненне перадавых тэхналогій, такіх як навігацыйная сістэма, 3D-дысплей, выява высокай выразнасці, дапоўненая рэальнасць (AR) і г.д., якія дазваляюць абменьвацца выявамі з некалькіх чалавек падчас хірургічнага працэсу, яшчэ больш дапамагае лекарам лепш выконваць інтрааперацыйныя аперацыі.

Аптычная візуалізацыя пад мікраскопам з'яўляецца асноўным фактарам якасці візуалізацыі пад мікраскопам. Аптычная візуалізацыя відэахірургічных мікраскопаў мае унікальныя канструктыўныя асаблівасці, выкарыстоўваючы перадавыя аптычныя кампаненты і тэхналогіі візуалізацыі, такія як высокаразрозныя, высокакантрасныя CMOS або CCD-датчыкі, а таксама ключавыя тэхналогіі, такія як аптычны зум і аптычная кампенсацыя. Гэтыя тэхналогіі эфектыўна паляпшаюць выразнасць і якасць візуалізацыі мікраскопаў, забяспечваючы добрую візуальную гарантыю хірургічных аперацый. Больш за тое, спалучэнне тэхналогіі аптычнай візуалізацыі з лічбавай апрацоўкай дазваляе атрымаць дынамічную візуалізацыю ў рэжыме рэальнага часу і 3D-рэканструкцыю, што забяспечвае хірургам больш інтуітыўна зразумелы візуальны досвед. Для далейшага паляпшэння якасці аптычнай візуалізацыі відэахірургічных мікраскопаў даследчыкі пастаянна даследуюць новыя метады аптычнай візуалізацыі, такія як флуарэсцэнтная візуалізацыя, палярызацыйная візуалізацыя, мультыспектральная візуалізацыя і г.д., каб палепшыць разрозненне і глыбіню візуалізацыі мікраскопаў; выкарыстоўваюць тэхналогію штучнага інтэлекту для пасляапрацоўкі дадзеных аптычнай візуалізацыі для павышэння выразнасці і кантраснасці выявы.

Пры ранніх хірургічных умяшаннях,бінакулярныя мікраскопыу асноўным выкарыстоўваліся ў якасці дапаможных інструментаў. Бінакулярны мікраскоп — гэта інструмент, які выкарыстоўвае прызмы і лінзы для дасягнення стэрэаскапічнага зроку. Ён можа забяспечыць успрыманне глыбіні і стэрэаскапічны зрок, якіх няма ў монакулярных мікраскопаў. У сярэдзіне 20-га стагоддзя фон Цэхендэр стаў піянерам у выкарыстанні бінакулярных павелічальных шклоў у медыцынскіх афтальмалагічных абследаваннях. Пасля гэтага Zeiss прадставіў бінакулярную павелічальную шкло з рабочай адлегласцю 25 см, заклаўшы аснову для развіцця сучаснай мікрахірургіі. Што тычыцца аптычнай візуалізацыі бінакулярных хірургічных мікраскопаў, рабочая адлегласць ранніх бінакулярных мікраскопаў складала 75 мм. З развіццём і ўкараненнем інавацый медыцынскіх інструментаў быў прадстаўлены першы хірургічны мікраскоп OPMI1, рабочая адлегласць якога можа дасягаць 405 мм. Павелічэнне таксама пастаянна павялічваецца, і варыянты павелічэння пастаянна пашыраюцца. З пастаянным удасканаленнем бінакулярных мікраскопаў іх перавагі, такія як яркі стэрэаскапічны эфект, высокая выразнасць і вялікая рабочая адлегласць, зрабілі бінакулярныя хірургічныя мікраскопы шырока выкарыстоўванымі ў розных аддзяленнях. Аднак нельга ігнараваць абмежаванне яго вялікага памеру і малой глыбіні, і медыцынскаму персаналу неабходна часта калібраваць і факусавацца падчас аперацый, што павялічвае складанасць аперацыі. Акрамя таго, хірургі, якія працяглы час засяроджваюцца на візуальным назіранні за інструментамі і іх аперацыях, не толькі павялічваюць сваю фізічную нагрузку, але і не выконваюць эрганамічныя прынцыпы. Лекарам неабходна падтрымліваць фіксаваную позу для правядзення хірургічных абследаванняў пацыентаў, а таксама патрабуецца ручная карэкціроўка, што ў пэўнай ступені павялічвае складанасць хірургічных аперацый.

Пасля 1990-х гадоў сістэмы камер і датчыкі выявы пачалі паступова інтэгравацца ў хірургічную практыку, прадэманстраваўшы значны патэнцыял прымянення. У 1991 годзе Берчы інавацыйна распрацаваў відэасістэму для візуалізацыі хірургічных абласцей з рэгуляваным дыяпазонам рабочай адлегласці 150-500 мм і дыяметрам назіраемых аб'ектаў ад 15 да 25 мм, захоўваючы пры гэтым глыбіню рэзкасці ад 10 да 20 мм. Нягледзячы на ​​тое, што высокія выдаткі на абслугоўванне аб'ектываў і камер у той час абмяжоўвалі шырокае прымяненне гэтай тэхналогіі ў многіх бальніцах, даследчыкі працягвалі імкнуцца да тэхналагічных інавацый і пачалі распрацоўваць больш дасканалыя відэахірургічныя мікраскопы. У параўнанні з бінакулярнымі хірургічнымі мікраскопамі, якім патрабуецца працяглы перыяд часу для падтрымання гэтага нязменнага рэжыму працы, гэта можа лёгка прывесці да фізічнай і разумовай стомленасці. Відэахірургічны мікраскоп праецыруе павялічанае выява на манітор, пазбягаючы працяглай няправільнай паставы хірурга. Відэахірургічныя мікраскопы вызваляюць лекараў ад адной паставы, дазваляючы ім аперыраваць на анатамічных участках праз экраны высокай выразнасці.

У апошнія гады, з хуткім развіццём тэхналогій штучнага інтэлекту, хірургічныя мікраскопы паступова сталі інтэлектуальнымі, а відэахірургічныя мікраскопы сталі асноўнымі прадуктамі на рынку. Сучасны відэахірургічны мікраскоп спалучае камп'ютэрны зрок і тэхналогіі глыбокага навучання для аўтаматызаванага распазнавання, сегментацыі і аналізу малюнкаў. Падчас хірургічнага працэсу інтэлектуальныя відэахірургічныя мікраскопы могуць дапамагчы лекарам хутка знаходзіць пашкоджаныя тканіны і павышаць дакладнасць хірургічных аперацый.

У працэсе распрацоўкі ад бінакулярных мікраскопаў да відэахірургічных мікраскопаў няцяжка заўважыць, што патрабаванні да дакладнасці, эфектыўнасці і бяспекі ў хірургіі растуць з кожным днём. У цяперашні час попыт на аптычную візуалізацыю хірургічных мікраскопаў не абмяжоўваецца павелічэннем паталагічных участкаў, але становіцца ўсё больш дыверсіфікаваным і эфектыўным. У клінічнай медыцыне хірургічныя мікраскопы шырока выкарыстоўваюцца ў неўралагічных і спінальных хірургіях дзякуючы флуарэсцэнтным модулям, інтэграваным з дапоўненай рэальнасцю. Сістэма навігацыі з дапоўненай рэальнасцю можа спрасціць складаныя хірургічныя аперацыі на спінным мозгу, а флуарэсцэнтныя агенты могуць дапамагчы лекарам цалкам выдаліць пухліны галаўнога мозгу. Акрамя таго, даследчыкі паспяхова дасягнулі аўтаматычнага выяўлення паліпаў галасавых звязкаў і лейкаплакіі з дапамогай гіперспектральнага хірургічнага мікраскопа ў спалучэнні з алгарытмамі класіфікацыі малюнкаў. Відэахірургічныя мікраскопы шырока выкарыстоўваюцца ў розных хірургічных галінах, такіх як тырэаідэктамія, хірургія сятчаткі і лімфатычная хірургія, шляхам спалучэння з флуарэсцэнтнай візуалізацыяй, мультыспектральнай візуалізацыяй і інтэлектуальнымі тэхналогіямі апрацоўкі малюнкаў.

У параўнанні з бінакулярнымі хірургічнымі мікраскопамі, відэамікраскопы могуць забяспечваць абмен відэа паміж некалькімі карыстальнікамі, высокую выразнасць хірургічных малюнкаў і з'яўляюцца больш эрганамічнымі, што зніжае стомленасць лекараў. Развіццё аптычнай візуалізацыі, лічбавізацыі і інтэлекту значна палепшыла прадукцыйнасць аптычных сістэм хірургічных мікраскопаў, а дынамічная візуалізацыя ў рэжыме рэальнага часу, дапоўненая рэальнасць і іншыя тэхналогіі значна пашырылі функцыі і модулі відэахірургічных мікраскопаў.

Аптычная візуалізацыя будучых відэахірургічных мікраскопаў будзе больш дакладнай, эфектыўнай і інтэлектуальнай, што дасць лекарам больш поўную, падрабязную і трохмерную інфармацыю пра пацыента для лепшага кіравання хірургічнымі аперацыямі. Тым часам, з пастаянным развіццём тэхналогій і пашырэннем абласцей прымянення, гэтая сістэма будзе таксама ўжывацца і развівацца ў новых галінах.