Optinio vaizdavimo plėtra vaizdo pagrindu veikiančiuose chirurginiuose mikroskopuose

Medicinos srityje chirurgija neabejotinai yra pagrindinė daugelio ligų gydymo priemonė, ypač atliekanti lemiamą vaidmenį ankstyvajame vėžio gydyme. Chirurgo operacijos sėkmės raktas slypi aiškiame patologinio pjūvio vizualizavime po skrodimo.Chirurginiai mikroskopaiDėl stipraus trimačio vaizdo, didelės raiškos ir didelės skiriamosios gebos jie buvo plačiai naudojami medicininėje chirurgijoje. Tačiau patologinės dalies anatominė struktūra yra sudėtinga ir kompleksinė, dauguma jų yra greta svarbių organų audinių. Milimetrinių ir mikrometrų struktūros gerokai viršija žmogaus akies matomą diapazoną. Be to, žmogaus kūno kraujagyslių audinys yra siauras ir perpildytas, o apšvietimas nepakankamas. Bet koks nedidelis nukrypimas gali pakenkti pacientui, paveikti chirurginį poveikį ir netgi kelti pavojų gyvybei. Todėl reikia tirti ir plėtoti...Veikimomikroskopaisu pakankamu padidinimu ir aiškiais vaizdiniais vaizdais yra tema, kurią tyrėjai ir toliau nuodugniai tyrinėja.

Šiuo metu skaitmeninės technologijos, tokios kaip vaizdo ir vaizdo įrašymo, informacijos perdavimas ir fotografavimas, žengia į mikrochirurgijos sritį su naujais privalumais. Šios technologijos ne tik daro didelę įtaką žmonių gyvenimo būdui, bet ir palaipsniui integruojasi į mikrochirurgijos sritį. Didelės raiškos ekranai, kameros ir kt. gali efektyviai patenkinti dabartinius chirurginio tikslumo reikalavimus. Vaizdo sistemos su CCD, CMOS ir kitais vaizdo jutikliais kaip priėmimo paviršiais pamažu buvo pritaikytos chirurginiuose mikroskopuose. Vaizdo chirurginiai mikroskopaiyra labai lankstūs ir patogūs gydytojams naudoti. Pažangių technologijų, tokių kaip navigacijos sistema, 3D ekranas, didelės raiškos vaizdo kokybė, papildyta realybė (AR) ir kt., diegimas, leidžiantis chirurginio proceso metu dalytis vaizdu su keliais žmonėmis, dar labiau padeda gydytojams geriau atlikti intraoperacines operacijas.

Mikroskopo optinis vaizdavimas yra pagrindinis mikroskopo vaizdo kokybės veiksnys. Vaizdo chirurginių mikroskopų optinis vaizdavimas pasižymi unikaliomis konstrukcijos ypatybėmis, naudojant pažangius optinius komponentus ir vaizdo gavimo technologijas, tokias kaip didelės skiriamosios gebos, didelio kontrasto CMOS arba CCD jutikliai, taip pat pagrindines technologijas, tokias kaip optinis priartinimas ir optinis kompensavimas. Šios technologijos efektyviai pagerina mikroskopų vaizdo aiškumą ir kokybę, užtikrindamos gerą vizualinį patikimumą chirurginių operacijų metu. Be to, derinant optinio vaizdo technologiją su skaitmeniniu apdorojimu, buvo pasiektas dinaminis vaizdavimas realiuoju laiku ir 3D rekonstrukcija, suteikianti chirurgams intuityvesnę vizualinę patirtį. Siekdami dar labiau pagerinti vaizdo chirurginių mikroskopų optinio vaizdo kokybę, tyrėjai nuolat tyrinėja naujus optinio vaizdo gavimo metodus, tokius kaip fluorescencinis vaizdavimas, poliarizacijos vaizdavimas, daugiaspektris vaizdavimas ir kt., kad padidintų mikroskopų vaizdo skiriamąją gebą ir gylį; dirbtinio intelekto technologija naudojama optinio vaizdo duomenų apdorojimui po apdorojimo, siekiant pagerinti vaizdo aiškumą ir kontrastą.

Ankstyvosiose chirurginėse procedūrose,binokuliniai mikroskopaidaugiausia buvo naudojami kaip pagalbiniai įrankiai. Binokulinis mikroskopas yra instrumentas, kuris naudoja prizmes ir lęšius stereoskopiniam regėjimui pasiekti. Jis gali suteikti gylio suvokimą ir stereoskopinį regėjimą, kurio neturi monokuliniai mikroskopai. XX amžiaus viduryje von Zehenderis buvo binokulinių didinamųjų stiklų taikymo medicininiuose oftalmologiniuose tyrimuose pradininkas. Vėliau „Zeiss“ pristatė binokulinį didinamąjį stiklą, kurio darbinis atstumas yra 25 cm, padėdamas pamatus šiuolaikinės mikrochirurgijos plėtrai. Kalbant apie binokulinių chirurginių mikroskopų optinį vaizdavimą, ankstyvųjų binokulinių mikroskopų darbinis atstumas buvo 75 mm. Tobulėjant ir tobulėjant medicinos prietaisams, buvo pristatytas pirmasis chirurginis mikroskopas OPMI1, kurio darbinis atstumas gali siekti 405 mm. Didinimas taip pat nuolat didėja, o didinimo galimybės nuolat didėja. Nuolat tobulėjant binokuliniams mikroskopams, jų privalumai, tokie kaip ryškus stereoskopinis efektas, didelis aiškumas ir ilgas darbinis atstumas, lėmė, kad binokuliniai chirurginiai mikroskopai buvo plačiai naudojami įvairiuose skyriuose. Tačiau negalima ignoruoti didelio dydžio ir mažo gylio apribojimų, o medicinos personalui operacijos metu reikia dažnai kalibruoti ir fokusuoti, o tai padidina operacijos sudėtingumą. Be to, chirurgai, kurie ilgą laiką sutelkia dėmesį į vizualinį instrumentų stebėjimą ir operaciją, ne tik padidina savo fizinę naštą, bet ir nesilaiko ergonomikos principų. Gydytojai, atlikdami chirurginius pacientų tyrimus, turi išlaikyti fiksuotą laikyseną, taip pat reikalingi rankiniai koregavimai, o tai tam tikru mastu padidina chirurginių operacijų sudėtingumą.

Po 1990-ųjų kamerų sistemos ir vaizdo jutikliai pradėjo palaipsniui integruotis į chirurginę praktiką, parodydami didelį pritaikymo potencialą. 1991 m. Berci novatoriškai sukūrė vaizdo sistemą chirurginių sričių vizualizavimui, kurios reguliuojamas darbinis atstumas buvo nuo 150 iki 500 mm, o stebimų objektų skersmuo – nuo ​​15 iki 25 mm, išlaikant 10–20 mm lauko gylį. Nors tuo metu didelės lęšių ir kamerų priežiūros išlaidos ribojo platų šios technologijos taikymą daugelyje ligoninių, tyrėjai toliau siekė technologinių inovacijų ir pradėjo kurti pažangesnius vaizdo pagrindu veikiančius chirurginius mikroskopus. Palyginti su binokuliniais chirurginiais mikroskopais, kuriems reikia ilgo laiko, kad išlaikytų šį nepakitusią darbo režimą, jis gali lengvai sukelti fizinį ir protinį nuovargį. Vaizdo tipo chirurginis mikroskopas projektuoja padidintą vaizdą į monitorių, taip išvengiant ilgalaikės netaisyklingos chirurgo laikysenos. Vaizdo pagrindu veikiantys chirurginiai mikroskopai išlaisvina gydytojus iš vienos laikysenos, leisdami jiems operuoti anatomines vietas per didelės raiškos ekranus.

Pastaraisiais metais, sparčiai tobulėjant dirbtinio intelekto technologijoms, chirurginiai mikroskopai pamažu tapo išmanūs, o vaizdo pagrindu veikiantys chirurginiai mikroskopai tapo pagrindiniais rinkos produktais. Dabartinis vaizdo pagrindu veikiantis chirurginis mikroskopas derina kompiuterinės regos ir gilaus mokymosi technologijas, kad būtų pasiektas automatinis vaizdų atpažinimas, segmentavimas ir analizė. Chirurginio proceso metu išmanūs vaizdo pagrindu veikiantys chirurginiai mikroskopai gali padėti gydytojams greitai surasti pažeistus audinius ir pagerinti chirurginį tikslumą.

Tobulėjant binokuliniams mikroskopams iki vaizdo pagrindu veikiančių chirurginių mikroskopų, nesunku pastebėti, kad chirurgijos tikslumo, efektyvumo ir saugumo reikalavimai kasdien didėja. Šiuo metu chirurginių mikroskopų optinio vaizdavimo poreikis neapsiriboja patologinių dalių didinimu, bet tampa vis įvairesnis ir efektyvesnis. Klinikinėje medicinoje chirurginiai mikroskopai plačiai naudojami neurologinėse ir stuburo operacijose, naudojant fluorescencinius modulius, integruotus su papildyta realybe. AR navigacijos sistema gali palengvinti sudėtingas stuburo operacijas, o fluorescencinės medžiagos gali padėti gydytojams visiškai pašalinti smegenų auglius. Be to, tyrėjai sėkmingai pasiekė automatinį balso stygų polipų ir leukoplakijos aptikimą naudodami hiperspektrinį chirurginį mikroskopą kartu su vaizdų klasifikavimo algoritmais. Vaizdo chirurginiai mikroskopai buvo plačiai naudojami įvairiose chirurgijos srityse, tokiose kaip tiroidektomija, tinklainės chirurgija ir limfinės chirurgijos operacijos, derinant juos su fluorescenciniu vaizdavimu, multispektriniu vaizdavimu ir intelektualiomis vaizdų apdorojimo technologijomis.

Palyginti su binokuliniais chirurginiais mikroskopais, vaizdo mikroskopai gali užtikrinti kelių vartotojų vaizdo įrašų bendrinimą, didelės raiškos chirurginius vaizdus ir yra ergonomiškesni, todėl sumažina gydytojo nuovargį. Optinio vaizdavimo, skaitmeninimo ir intelekto plėtra labai pagerino chirurginių mikroskopų optinių sistemų našumą, o realaus laiko dinaminis vaizdavimas, papildyta realybė ir kitos technologijos labai išplėtė vaizdo pagrindu veikiančių chirurginių mikroskopų funkcijas ir modulius.

Ateities vaizdo pagrindu veikiančių chirurginių mikroskopų optinis vaizdavimas bus tikslesnis, efektyvesnis ir išmanesnis, suteikdamas gydytojams išsamesnę, detalesnę ir trimatę informaciją apie pacientą, kad būtų galima geriau valdyti chirurgines operacijas. Tuo tarpu, nuolat tobulėjant technologijoms ir plečiantis taikymo sritims, ši sistema taip pat bus taikoma ir plėtojama daugiau sričių.