Развој на оптичко снимање во видео базирани хируршки микроскопи

Во областа на медицината, хирургијата е несомнено основното средство за лекување на огромното мнозинство болести, особено играјќи клучна улога во раниот третман на ракот. Клучот за успехот на операцијата на хирургот лежи во јасната визуелизација на патолошкиот пресек по дисекцијата.Хируршки микроскописе широко користени во медицинската хирургија поради нивното силно чувство за тридимензионалност, висока дефиниција и висока резолуција. Сепак, анатомската структура на патолошкиот дел е сложена и комплексна, а повеќето од нив се во непосредна близина на важни ткива на органи. Структурите од милиметар до микрометар далеку го надминаа опсегот што може да се забележи со човечкото око. Покрај тоа, васкуларното ткиво во човечкото тело е тесно и пренатрупано, а осветлувањето е недоволно. Секое мало отстапување може да предизвика штета на пациентот, да влијае на хируршкиот ефект, па дури и да го загрози животот. Затоа, истражувањето и развојотОперативнимикроскописо доволно зголемување и јасни визуелни слики е тема што истражувачите продолжуваат длабински да ја истражуваат.

Во моментов, дигиталните технологии како што се слика и видео, пренос на информации и фотографско снимање влегуваат во областа на микрохирургијата со нови предности. Овие технологии не само што длабоко влијаат врз човечкиот начин на живот, туку постепено се интегрираат и во областа на микрохирургијата. Дисплеите со висока дефиниција, камерите итн. можат ефикасно да ги задоволат моменталните барања за хируршка точност. Видео системите со CCD, CMOS и други сензори за слика како приемни површини постепено се применуваат во хируршките микроскопи. Видео хируршки микроскописе многу флексибилни и практични за лекарите. Воведувањето на напредни технологии како што се систем за навигација, 3D дисплеј, квалитет на слика со висока дефиниција, зголемена реалност (AR) итн., кои овозможуваат споделување на преглед од повеќе лица за време на хируршкиот процес, дополнително им помага на лекарите подобро да ги извршуваат интраоперативните операции.

Оптичкото снимање на микроскопот е главната детерминанта на квалитетот на снимањето на микроскопот. Оптичкото снимање на видеохируршките микроскопи има уникатни дизајнерски карактеристики, користејќи напредни оптички компоненти и технологии за снимање како што се CMOS или CCD сензори со висока резолуција и висок контраст, како и клучни технологии како што се оптичко зумирање и оптичка компензација. Овие технологии ефикасно ја подобруваат јасноста и квалитетот на снимањето на микроскопите, обезбедувајќи добра визуелна сигурност за хируршки операции. Покрај тоа, со комбинирање на технологијата за оптичко снимање со дигитална обработка, постигнато е динамичко снимање во реално време и 3D реконструкција, обезбедувајќи им на хирурзите поинтуитивно визуелно искуство. Со цел дополнително да се подобри квалитетот на оптичкото снимање на видеохируршките микроскопи, истражувачите постојано истражуваат нови методи на оптичко снимање, како што се флуоресцентно снимање, поларизирачко снимање, мултиспектрално снимање итн., за да се подобри резолуцијата и длабочината на снимањето на микроскопите; Користење на технологија на вештачка интелигенција за пост-обработка на податоци за оптичко снимање за подобрување на јасноста и контрастот на сликата.

Во раните хируршки процедури,бинокуларни микроскопиглавно се користеле како помошни алатки. Бинокуларниот микроскоп е инструмент што користи призми и леќи за да се постигне стереоскопски вид. Може да обезбеди перцепција на длабочина и стереоскопски вид што монокуларните микроскопи го немаат. Во средината на 20 век, фон Цехендер беше пионер во примената на бинокуларни лупи во медицинските офталмолошки прегледи. Потоа, Цајс воведе бинокуларна лупа со работно растојание од 25 см, поставувајќи ја основата за развој на модерната микрохирургија. Во однос на оптичкото снимање на бинокуларните хируршки микроскопи, работното растојание на раните бинокуларни микроскопи беше 75 mm. Со развојот и иновациите на медицинските инструменти, беше воведен првиот хируршки микроскоп OPMI1, а работното растојание може да достигне 405 mm. Зголемувањето исто така постојано се зголемува, а опциите за зголемување постојано се зголемуваат. Со континуираниот напредок на бинокуларните микроскопи, нивните предности како што се живописниот стереоскопски ефект, високата јасност и долгото работно растојание ги направија бинокуларните хируршки микроскопи широко користени во различни одделенија. Сепак, ограничувањето на неговата голема големина и мала длабочина не може да се игнорира, а медицинскиот персонал треба често да калибрира и фокусира за време на операцијата, што ја зголемува тежината на операцијата. Покрај тоа, хирурзите кои долго време се фокусираат на набљудување со визуелни инструменти и операција не само што го зголемуваат својот физички товар, туку и не се придржуваат кон ергономските принципи. Лекарите треба да одржуваат фиксна положба за да вршат хируршки прегледи на пациентите, а потребни се и рачни прилагодувања, што до одреден степен ја зголемува тежината на хируршките операции.

По 1990-тите, системите со камери и сензорите за слика почнаа постепено да се интегрираат во хируршката пракса, демонстрирајќи значаен потенцијал за примена. Во 1991 година, Берчи иновативно разви видео систем за визуелизација на хируршки области, со прилагодлив опсег на работно растојание од 150-500 mm и видлив дијаметар на објекти од 15-25 mm, додека се одржува длабочина на полето помеѓу 10-20 mm. Иако високите трошоци за одржување на леќите и камерите во тоа време ја ограничуваа широката примена на оваа технологија во многу болници, истражувачите продолжија да се занимаваат со технолошки иновации и почнаа да развиваат понапредни хируршки микроскопи базирани на видео. Во споредба со бинокуларните хируршки микроскопи, на кои им е потребен долг временски период за да го одржат овој непроменет режим на работа, тоа лесно може да доведе до физички и ментален замор. Хируршкиот микроскоп од видео тип ја проектира зголемената слика на мониторот, избегнувајќи продолжено лошо држење на телото на хирургот. Хируршките микроскопи базирани на видео ги ослободуваат лекарите од една положба, дозволувајќи им да работат на анатомски места преку екрани со висока дефиниција.

Во последниве години, со брзиот напредок на технологијата за вештачка интелигенција, хируршките микроскопи постепено станаа интелигентни, а хируршките микроскопи базирани на видео станаа мејнстрим производи на пазарот. Сегашниот хируршки микроскоп базиран на видео комбинира компјутерска визија и технологии за длабоко учење за да се постигне автоматско препознавање, сегментација и анализа на слики. За време на хируршкиот процес, интелигентните хируршки микроскопи базирани на видео можат да им помогнат на лекарите брзо да ги лоцираат заболените ткива и да ја подобрат хируршката точност.

Во процесот на развој од бинокуларни микроскопи до видео базирани хируршки микроскопи, не е тешко да се открие дека барањата за точност, ефикасност и безбедност во хирургијата се зголемуваат од ден на ден. Во моментов, побарувачката за оптичко снимање на хируршки микроскопи не е ограничена само на зголемување на патолошките делови, туку е сè поразновидна и ефикасна. Во клиничката медицина, хируршките микроскопи се широко користени во невролошки и спинални операции преку флуоресцентни модули интегрирани со зголемена реалност. Системот за навигација со AR може да ја олесни сложената хирургија на 'рбетниот столб, а флуоресцентните агенси можат да ги водат лекарите целосно да ги отстранат туморите на мозокот. Покрај тоа, истражувачите успешно постигнаа автоматско откривање на полипи и леукоплакија на гласните жици користејќи хиперспектрален хируршки микроскоп во комбинација со алгоритми за класификација на слики. Видео хируршките микроскопи се широко користени во различни хируршки области како што се тироидектомија, хирургија на мрежницата и лимфатична хирургија со комбинирање со флуоресцентно снимање, мултиспектрално снимање и интелигентни технологии за обработка на слики.

Во споредба со бинокуларните хируршки микроскопи, видео микроскопите можат да обезбедат споделување на видео за повеќе корисници, хируршки слики со висока дефиниција и се поергономски, намалувајќи го заморот на лекарот. Развојот на оптичкото снимање, дигитализацијата и интелигенцијата значително ги подобрија перформансите на оптичките системи на хируршките микроскопи, а динамичкото снимање во реално време, зголемената реалност и другите технологии значително ги проширија функциите и модулите на хируршките микроскопи базирани на видео.

Оптичкото снимање на идните видео хируршки микроскопи ќе биде попрецизно, поефикасно и поинтелигентно, обезбедувајќи им на лекарите посеопфатни, подетални и тродимензионални информации за пациентите за подобро водење на хируршките операции. Во меѓувреме, со континуираниот напредок на технологијата и проширувањето на полињата на примена, овој систем ќе се применува и развива во повеќе области.