Технолошки достигнувања и клинички примени на хируршки микроскопи со ултра висока дефиниција

 

Хируршки микроскопииграат исклучително важна улога во современите медицински области, особено во високопрецизните области како што се неврохирургијата, офталмологијата, отоларингологијата и минимално инвазивната хирургија, каде што станаа неопходна основна опрема. Со можности за големо зголемување,Оперативни микроскопиобезбедуваат детален преглед, дозволувајќи им на хирурзите да набљудуваат детали што се невидливи за голо око, како што се нервни влакна, крвни садови и ткивни слоеви, со што им помагаат на лекарите да избегнат оштетување на здравото ткиво за време на операцијата. Особено во неврохирургијата, големото зголемување на микроскопот овозможува прецизна локализација на тумори или заболени ткива, обезбедувајќи јасни маргини на ресекција и избегнувајќи оштетување на критичните нерви, со што се подобрува квалитетот на постоперативното закрепнување на пациентите.

Традиционалните хируршки микроскопи обично се опремени со системи за прикажување со стандардна резолуција, способни да обезбедат доволно визуелни информации за поддршка на сложените хируршки потреби. Сепак, со брзиот развој на медицинската технологија, особено откритијата во областа на визуелната технологија, квалитетот на снимањето на хируршките микроскопи постепено стана важен фактор за подобрување на хируршката прецизност. Во споредба со традиционалните хируршки микроскопи, микроскопите со ултра висока дефиниција можат да прикажат повеќе детали. Со воведување системи за прикажување и снимање со резолуција од 4K, 8K или дури и повисока, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција им овозможуваат на хирурзите попрецизно да идентификуваат и манипулираат со ситни лезии и анатомски структури, значително подобрувајќи ја прецизноста и безбедноста на операцијата. Со континуираната интеграција на технологијата за обработка на слики, вештачката интелигенција и виртуелната реалност, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција не само што го подобруваат квалитетот на снимањето, туку и обезбедуваат поинтелигентна поддршка за операцијата, насочувајќи ги хируршките процедури кон поголема прецизност и помал ризик.

 

Клиничка примена на микроскоп со ултра-висока дефиниција

Со континуираните иновации во технологијата за снимање, микроскопите со ултра висока дефиниција постепено играат клучна улога во клиничките апликации, благодарение на нивната екстремно висока резолуција, одличен квалитет на снимање и можностите за динамичко набљудување во реално време.

Офталмологија

Офталмолошката хирургија бара прецизна операција, што наметнува високи технички стандарди.офталмолошки хируршки микроскопиНа пример, кај фемтосекундната ласерска инцизија на рожницата, хируршкиот микроскоп може да обезбеди големо зголемување за да се набљудува предната комора, централниот рез на очното јаболко и да се провери положбата на инцизијата. Во офталмолошката хирургија, осветлувањето е клучно. Микроскопот не само што обезбедува оптимални визуелни ефекти со помал интензитет на светлина, туку произведува и посебна рефлексија на црвена светлина, што помага во целиот процес на операција на катаракта. Понатаму, оптичката кохерентна томографија (OCT) е широко користена во офталмолошката хирургија за подповршинска визуелизација. Може да обезбеди слики од пресек, надминувајќи го ограничувањето на самиот микроскоп, кој не може да види фини ткива поради фронтално набљудување. На пример, Капелер и сор. користеле 4K-3D дисплеј и таблет компјутер за автоматски стереоскопски да го прикажат дијаграмот на ефектите на микроскопски интегриран OCT (miOCT) (4D-miOCT). Врз основа на субјективните повратни информации од корисниците, квантитативната евалуација на перформансите и разни квантитативни мерења, тие ја демонстрираа изводливоста на користење на 4K-3D дисплеј како замена за 4D-miOCT на микроскоп со бела светлина. Дополнително, во студијата на Лата и сор., со собирање случаи на 16 пациенти со конгенитален глауком придружен со глауком на биково око, тие користеле микроскоп со miOCT функција за да го набљудуваат хируршкиот процес во реално време. Со евалуација на клучни податоци како што се предоперативни параметри, хируршки детали, постоперативни компликации, конечна визуелна острина и дебелина на рожницата, тие на крајот покажаа дека miOCT може да им помогне на лекарите да ги идентификуваат ткивните структури, да ги оптимизираат операциите и да го намалат ризикот од компликации за време на операцијата. Сепак, и покрај тоа што OCT постепено станува моќна помошна алатка во витреоретиналната хирургија, особено во сложени случаи и нови операции (како што е генската терапија), некои лекари се прашуваат дали навистина може да ја подобри клиничката ефикасност поради неговата висока цена и долгата крива на учење.

Отоларингологија

Оториноларинголошката хирургија е друга хируршка област која користи хируршки микроскопи. Поради присуството на длабоки шуплини и деликатни структури во цртите на лицето, зголемувањето и осветлувањето се клучни за хируршките исходи. Иако ендоскопите понекогаш можат да обезбедат подобар преглед на тесните хируршки области,хируршки микроскопи со ултра висока дефиницијанудат перцепција на длабочина, овозможувајќи зголемување на тесни анатомски региони како што се кохлеата и синусите, помагајќи им на лекарите во лекувањето на состојби како отитис медиа и назални полипи. На пример, Дундар и сор. ги споредија ефектите од микроскопските и ендоскопските методи за операција на степес во третманот на отосклероза, собирајќи податоци од 84 пациенти со дијагностицирана отосклероза кои биле подложени на операција помеѓу 2010 и 2020 година. Користејќи ја промената во разликата во спроводливоста помеѓу воздухот и коските пред и по операцијата како индикатор за мерење, конечните резултати покажаа дека иако двата методи имале слични ефекти врз подобрувањето на слухот, хируршките микроскопи биле полесни за ракување и имале пократка крива на учење. Слично на тоа, во проспективна студија спроведена од Ашфак и сор., истражувачкиот тим извршил паротидектомија со помош на микроскоп кај 70 пациенти со тумори на паротидна жлезда помеѓу 2020 и 2023 година, фокусирајќи се на евалуација на улогата на микроскопите во идентификацијата и заштитата на лицевиот нерв. Резултатите покажаа дека микроскопите имаат значајни предности во подобрувањето на јасноста на хируршкото поле, прецизно идентификување на главното стебло и гранки на лицевиот нерв, намалување на нервната влечна сила и хемостаза, што ги прави важна алатка за подобрување на стапките на зачувување на лицевиот нерв. Понатаму, како што операциите стануваат сè посложени и прецизни, интеграцијата на AR и различните режими на снимање со хируршките микроскопи им овозможува на хирурзите да вршат операции водени од слики.

Неврохирургија

Примена на ултра-висока дефиницијахируршки микроскопи во неврохирургијасе префрли од традиционално оптичко набљудување на дигитализација, зголемена реалност (AR) и интелигентна помош. На пример, Драксингер и сор. користеа микроскоп во комбинација со самостојно развиен MHz-OCT систем, обезбедувајќи тродимензионални слики со висока резолуција преку фреквенција на скенирање од 1,6 MHz, успешно помагајќи им на хирурзите во разликувањето помеѓу туморите и здравите ткива во реално време и подобрувајќи ја хируршката прецизност. Хафез и сор. ги споредија перформансите на традиционалните микроскопи и микрохируршкиот систем за снимање со ултра висока дефиниција (Exoscope) во експериментална цереброваскуларна бајпас хирургија, откривајќи дека иако микроскопот имал пократко време на шиење (P <0,001), Exoscope се покажал подобро во однос на дистрибуцијата на шиењето (P = 0,001). Дополнително, Exoscope обезбедил поудобна хируршка положба и споделен вид, нудејќи педагошки предности. Слично на тоа, Калони и сор. ја споредија примената на Exoscope и традиционалните хируршки микроскопи во обуката на специјализанти по неврохирургија. Шеснаесет специјализанти извршија повторувачки задачи за препознавање на структурата на кранијални модели користејќи ги двата уреди. Резултатите покажаа дека иако немало значајна разлика во вкупното време на работа помеѓу двата, Егзоскопот се покажал подобро во идентификувањето на длабоки структури и бил перцепиран како поинтуитивен и поудобен од повеќето учесници, со потенцијал да стане мејнстрим во иднина. Очигледно, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција, опремени со 4K дисплеи со висока дефиниција, можат да им обезбедат на сите учесници 3D хируршки слики со подобар квалитет, олеснувајќи ја хируршката комуникација, преносот на информации и подобрувајќи ја ефикасноста на наставата.

Хирургија на 'рбет

Ултра висока дефиницијахируршки микроскопииграат клучна улога во областа на хирургијата на 'рбетот. Со обезбедување на тродимензионално снимање со висока резолуција, тие им овозможуваат на хирурзите појасно да ја набљудуваат сложената анатомска структура на 'рбетот, вклучувајќи ги и суптилните делови како што се нервите, крвните садови и коскените ткива, со што се зголемува прецизноста и безбедноста на операцијата. Во однос на корекција на сколиозата, хируршките микроскопи можат да ја подобрат јасноста на хируршкиот вид и способноста за фина манипулација, помагајќи им на лекарите прецизно да ги идентификуваат нервните структури и заболените ткива во тесниот 'рбетен канал, со што безбедно и ефикасно ќе ги завршат процедурите за декомпресија и стабилизација.

Сан и сор. ја споредиле ефикасноста и безбедноста на предната цервикална хирургија асистирана со микроскоп и традиционалната отворена хирургија во третманот на осификација на задниот лонгитудинален лигамент на цервикалниот 'рбет. Шеесет пациенти биле поделени во групата асистирана со микроскоп (30 случаи) и групата со традиционална хирургија (30 случаи). Резултатите покажале дека групата асистирана со микроскоп имала подобри резултати за интраоперативна загуба на крв, престој во болница и постоперативна болка во споредба со групата со традиционална хирургија, а стапката на компликации била помала во групата асистирана со микроскоп. Слично, во хирургијата на спинална фузија, Сингатанаџиге и сор. ги споредиле ефектите од примената на ортопедските хируршки микроскопи и хируршките лупи кај минимално инвазивната трансфораминална лумбална фузија. Студијата вклучувала 100 пациенти и не покажала значајни разлики помеѓу двете групи во постоперативното олеснување на болката, функционалното подобрување, проширувањето на 'рбетниот канал, стапката на фузија и компликациите, но микроскопот обезбедил подобро видно поле. Покрај тоа, микроскопите во комбинација со AR технологијата се широко користени во хирургијата на 'рбетот. На пример, Карл и сор. ја воспоставиле AR технологијата кај 10 пациенти користејќи го дисплејот монтиран на главата на хируршки микроскоп. Резултатите покажаа дека AR има голем потенцијал за примена во дегенеративната хирургија на 'рбетот, особено во сложени анатомски ситуации и едукација на специјализанти.

 

Резиме и перспектива

Во споредба со традиционалните хируршки микроскопи, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција нудат бројни предности, вклучувајќи повеќекратни опции за зголемување, стабилно и светло осветлување, прецизни оптички системи, продолжени работни растојанија и ергономски стабилни држачи. Понатаму, нивните опции за визуелизација со висока резолуција, особено интеграцијата со различни режими на снимање и AR технологијата, ефикасно ги поддржуваат операциите водени од слики.

И покрај бројните предности на хируршките микроскопи, тие сè уште се соочуваат со значителни предизвици. Поради нивната гломазна големина, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција претставуваат одредени оперативни тешкотии за време на транспортот помеѓу операционите сали и интраоперативното позиционирање, што може негативно да влијае на континуитетот и ефикасноста на хируршките процедури. Во последниве години, структурниот дизајн на микроскопите е значително оптимизиран, при што нивните оптички носачи и цевките на бинокуларните леќи поддржуваат широк опсег на прилагодувања на навалување и ротација, значително подобрувајќи ја оперативната флексибилност на опремата и олеснувајќи го набљудувањето и работењето на хирургот во поприродна и поудобна положба. Понатаму, континуираниот развој на технологијата за носечки дисплеи им обезбедува на хирурзите поергономска визуелна поддршка за време на микрохируршките операции, помагајќи да се ублажи оперативниот замор и да се подобри хируршката прецизност и одржливата способност за работа на хирургот. Сепак, поради недостаток на потпорна структура, потребно е често префокусирање, што ја прави стабилноста на технологијата за носечки дисплеи инфериорна во однос на онаа на конвенционалните хируршки микроскопи. Друго решение е еволуцијата на структурата на опремата кон минијатуризација и модуларизација за пофлексибилно прилагодување на различни хируршки сценарија. Сепак, намалувањето на волуменот честопати вклучува прецизни процеси на обработка и скапи интегрирани оптички компоненти, што ги прави вистинските трошоци за производство на опремата скапи.

Друг предизвик на хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција се изгорениците на кожата предизвикани од осветлување со голема моќност. За да се обезбедат светли визуелни ефекти, особено во присуство на повеќе набљудувачи или камери, изворот на светлина мора да емитува силна светлина, која може да го изгори ткивото на пациентот. Објавено е дека офталмолошките хируршки микроскопи можат да предизвикаат и фототоксичност на очната површина и солзниот филм, што доведува до намалена функција на очните клетки. Затоа, оптимизирањето на управувањето со светлината, прилагодувањето на големината на точката и интензитетот на светлината според зголемувањето и работното растојание, е особено важно за хируршките микроскопи. Во иднина, оптичкото снимање може да воведе технологии за панорамско снимање и тродимензионална реконструкција за да го прошири видното поле и прецизно да го врати тродимензионалниот распоред на хируршката област. Ова ќе им овозможи на лекарите подобро да ја разберат целокупната состојба на хируршката област и да избегнат пропуштање важни информации. Сепак, панорамското снимање и тродимензионалната реконструкција вклучуваат снимање, регистрација и реконструкција во реално време на слики со висока резолуција, генерирајќи огромни количини на податоци. Ова поставува екстремно високи барања за ефикасноста на алгоритмите за обработка на слики, моќта на хардверското пресметување и системите за складирање, особено за време на операцијата каде што перформансите во реално време се клучни, што го прави овој предизвик уште поизразен.

Со брзиот развој на технологии како што се медицинското снимање, вештачката интелигенција и компјутерската оптика, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција покажаа голем потенцијал во подобрувањето на хируршката прецизност, безбедноста и оперативното искуство. Во иднина, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција може да продолжат да се развиваат во следните четири насоки: (1) Во однос на производството на опрема, минијатуризацијата и модуларизацијата треба да се постигнат со пониски трошоци, што ќе овозможи клиничка примена во голем обем; (2) Развивање на понапредни режими за управување со светлината за да се реши проблемот со оштетувањето од светлина предизвикано од продолжена операција; (3) Дизајнирање на интелигентни помошни алгоритми кои се и прецизни и лесни за да ги задоволат барањата за компјутерски перформанси на опремата; (4) Длабоко интегрирање на AR и роботски хируршки системи за да се обезбеди платформа за далечинска соработка, прецизно работење и автоматизирани процеси. Накратко, хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција ќе еволуираат во сеопфатен систем за хируршка помош кој интегрира подобрување на сликата, интелигентно препознавање и интерактивни повратни информации, помагајќи да се изгради дигитален екосистем за идна хирургија.

Оваа статија дава преглед на напредокот во вообичаените клучни технологии на хируршките микроскопи со ултра висока дефиниција, со фокус на нивната примена и развој во хируршките процедури. Со подобрувањето на резолуцијата, микроскопите со ултра висока дефиниција играат клучна улога во области како што се неврохирургијата, офталмологијата, отоларингологијата и хирургијата на 'рбетот. Особено, интеграцијата на интраоперативната технологија за прецизна навигација во минимално инвазивните операции ја зголеми прецизноста и безбедноста на овие процедури. Гледајќи напред, како што напредуваат вештачката интелигенција и роботските технологии, микроскопите со ултра висока дефиниција ќе понудат поефикасна и поинтелигентна хируршка поддршка, поттикнувајќи го напредокот на минимално инвазивните операции и далечинската соработка, со што дополнително ќе се зголеми хируршката безбедност и ефикасност.