Perkembangan pengimejan optik dalam mikroskop pembedahan berasaskan video

Dalam bidang perubatan, pembedahan tidak syak lagi merupakan cara teras untuk merawat sebahagian besar penyakit, terutamanya memainkan peranan penting dalam rawatan awal kanser. Kunci kejayaan pembedahan pakar bedah terletak pada visualisasi yang jelas bagi bahagian patologi selepas pembedahan.Mikroskop pembedahantelah digunakan secara meluas dalam pembedahan perubatan kerana deria tiga dimensi yang kuat, definisi tinggi, dan resolusi tinggi. Walau bagaimanapun, struktur anatomi bahagian patologi adalah rumit dan kompleks, dan kebanyakannya bersebelahan dengan tisu organ penting. Struktur milimeter hingga mikrometer telah jauh melebihi julat yang boleh diperhatikan oleh mata manusia. Di samping itu, tisu vaskular dalam tubuh manusia sempit dan sesak, dan pencahayaan tidak mencukupi. Sebarang penyimpangan kecil boleh menyebabkan kemudaratan kepada pesakit, menjejaskan kesan pembedahan, malah membahayakan nyawa. Oleh itu, penyelidikan dan pembangunanBeroperasimikroskopdengan pembesaran yang mencukupi dan imej visual yang jelas merupakan topik yang terus diterokai oleh para penyelidik secara mendalam.

Pada masa ini, teknologi digital seperti imej dan video, penghantaran maklumat dan rakaman fotografi memasuki bidang pembedahan mikro dengan kelebihan baharu. Teknologi ini bukan sahaja mempengaruhi gaya hidup manusia secara mendalam, tetapi juga secara beransur-ansur berintegrasi ke dalam bidang pembedahan mikro. Paparan definisi tinggi, kamera dan sebagainya dapat memenuhi keperluan semasa untuk ketepatan pembedahan dengan berkesan. Sistem video dengan CCD, CMOS dan sensor imej lain sebagai permukaan penerima telah secara beransur-ansur digunakan pada mikroskop pembedahan. Mikroskop pembedahan videosangat fleksibel dan mudah untuk dikendalikan oleh doktor. Pengenalan teknologi canggih seperti sistem navigasi, paparan 3D, kualiti imej definisi tinggi, realiti imbuhan (AR), dan sebagainya, yang membolehkan perkongsian pandangan berbilang orang semasa proses pembedahan, seterusnya membantu doktor dalam melaksanakan operasi intraoperatif dengan lebih baik.

Pengimejan optik mikroskop merupakan penentu utama kualiti pengimejan mikroskop. Pengimejan optik mikroskop pembedahan video mempunyai ciri reka bentuk yang unik, menggunakan komponen optik canggih dan teknologi pengimejan seperti sensor CMOS atau CCD beresolusi tinggi dan kontras tinggi, serta teknologi utama seperti zum optik dan pampasan optik. Teknologi ini berkesan meningkatkan kejelasan dan kualiti pengimejan mikroskop, memberikan jaminan visual yang baik untuk operasi pembedahan. Selain itu, dengan menggabungkan teknologi pengimejan optik dengan pemprosesan digital, pengimejan dinamik masa nyata dan pembinaan semula 3D telah dicapai, memberikan pengalaman visual yang lebih intuitif kepada pakar bedah. Untuk meningkatkan lagi kualiti pengimejan optik mikroskop pembedahan video, para penyelidik sentiasa meneroka kaedah pengimejan optik baharu, seperti pengimejan pendarfluor, pengimejan polarisasi, pengimejan multispektral, dan sebagainya, untuk meningkatkan resolusi dan kedalaman pengimejan mikroskop; Menggunakan teknologi kecerdasan buatan untuk pemprosesan pasca data pengimejan optik bagi meningkatkan kejelasan dan kontras imej.

Dalam prosedur pembedahan awal,mikroskop binokularterutamanya digunakan sebagai alat bantu. Mikroskop binokular ialah instrumen yang menggunakan prisma dan kanta untuk mencapai penglihatan stereoskopik. Ia boleh memberikan persepsi kedalaman dan penglihatan stereoskopik yang tidak dimiliki oleh mikroskop monokular. Pada pertengahan abad ke-20, von Zehender mempelopori aplikasi kanta pembesar binokular dalam pemeriksaan oftalmik perubatan. Seterusnya, Zeiss memperkenalkan kanta pembesar binokular dengan jarak kerja 25 cm, meletakkan asas untuk pembangunan pembedahan mikro moden. Dari segi pengimejan optik mikroskop pembedahan binokular, jarak kerja mikroskop binokular awal ialah 75 mm. Dengan perkembangan dan inovasi instrumen perubatan, mikroskop pembedahan pertama OPMI1 diperkenalkan, dan jarak kerja boleh mencapai 405 mm. Pembesaran juga sentiasa meningkat, dan pilihan pembesaran sentiasa meningkat. Dengan kemajuan berterusan mikroskop binokular, kelebihannya seperti kesan stereoskopik yang jelas, kejelasan yang tinggi, dan jarak kerja yang jauh telah menjadikan mikroskop pembedahan binokular digunakan secara meluas dalam pelbagai jabatan. Walau bagaimanapun, batasan saiznya yang besar dan kedalamannya yang kecil tidak boleh diabaikan, dan kakitangan perubatan perlu kerap melakukan kalibrasi dan fokus semasa pembedahan, yang meningkatkan kesukaran operasi. Di samping itu, pakar bedah yang menumpukan pada pemerhatian instrumen visual dan operasi untuk jangka masa yang lama bukan sahaja meningkatkan beban fizikal mereka, tetapi juga tidak mematuhi prinsip ergonomik. Doktor perlu mengekalkan postur tetap untuk melakukan pemeriksaan pembedahan pada pesakit, dan pelarasan manual juga diperlukan, yang sedikit sebanyak meningkatkan kesukaran operasi pembedahan.

Selepas tahun 1990-an, sistem kamera dan sensor imej mula disepadukan secara beransur-ansur ke dalam amalan pembedahan, menunjukkan potensi aplikasi yang ketara. Pada tahun 1991, Berci secara inovatif membangunkan sistem video untuk menggambarkan kawasan pembedahan, dengan julat jarak kerja boleh laras 150-500 mm dan diameter objek yang boleh diperhatikan antara 15-25 mm, sambil mengekalkan kedalaman medan antara 10-20 mm. Walaupun kos penyelenggaraan kanta dan kamera yang tinggi pada masa itu mengehadkan aplikasi meluas teknologi ini di banyak hospital, para penyelidik terus meneruskan inovasi teknologi dan mula membangunkan mikroskop pembedahan berasaskan video yang lebih canggih. Berbanding dengan mikroskop pembedahan binokular, yang memerlukan tempoh masa yang lama untuk mengekalkan mod kerja yang tidak berubah ini, ia boleh menyebabkan keletihan fizikal dan mental dengan mudah. ​​Mikroskop pembedahan jenis video memproyeksikan imej yang diperbesarkan ke monitor, mengelakkan postur buruk pakar bedah yang berpanjangan. Mikroskop pembedahan berasaskan video membebaskan doktor daripada satu postur, membolehkan mereka beroperasi pada tapak anatomi melalui skrin definisi tinggi.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan kemajuan pesat teknologi kecerdasan buatan, mikroskop pembedahan secara beransur-ansur menjadi pintar, dan mikroskop pembedahan berasaskan video telah menjadi produk arus perdana di pasaran. Mikroskop pembedahan berasaskan video semasa menggabungkan teknologi penglihatan komputer dan pembelajaran mendalam untuk mencapai pengecaman imej automatik, segmentasi dan analisis. Semasa proses pembedahan, mikroskop pembedahan berasaskan video pintar boleh membantu doktor mencari tisu berpenyakit dengan cepat dan meningkatkan ketepatan pembedahan.

Dalam proses pembangunan daripada mikroskop binokular kepada mikroskop pembedahan berasaskan video, tidak sukar untuk mendapati bahawa keperluan untuk ketepatan, kecekapan dan keselamatan dalam pembedahan semakin meningkat dari hari ke hari. Pada masa ini, permintaan untuk pengimejan optik mikroskop pembedahan tidak terhad kepada pembesaran bahagian patologi, tetapi semakin pelbagai dan cekap. Dalam perubatan klinikal, mikroskop pembedahan digunakan secara meluas dalam pembedahan neurologi dan tulang belakang melalui modul pendarfluor yang disepadukan dengan realiti tambahan. Sistem navigasi AR boleh memudahkan pembedahan lubang kunci tulang belakang yang kompleks, dan agen pendarfluor boleh membimbing doktor untuk membuang sepenuhnya tumor otak. Di samping itu, penyelidik telah berjaya mencapai pengesanan automatik polip pita suara dan leukoplakia menggunakan mikroskop pembedahan hiperspektral yang digabungkan dengan algoritma pengelasan imej. Mikroskop pembedahan video telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang pembedahan seperti tiroidektomi, pembedahan retina dan pembedahan limfa dengan menggabungkan pengimejan pendarfluor, pengimejan multispektral dan teknologi pemprosesan imej pintar.

Berbanding mikroskop pembedahan binokular, mikroskop video boleh menyediakan perkongsian video berbilang pengguna, imej pembedahan definisi tinggi, dan lebih ergonomik, sekali gus mengurangkan keletihan doktor. Perkembangan pengimejan optik, pendigitalan dan kecerdasan telah meningkatkan prestasi sistem optik mikroskop pembedahan dengan ketara, dan pengimejan dinamik masa nyata, realiti imbuhan dan teknologi lain telah meluaskan fungsi dan modul mikroskop pembedahan berasaskan video dengan ketara.

Pengimejan optik mikroskop pembedahan berasaskan video pada masa hadapan akan menjadi lebih tepat, cekap dan pintar, memberikan doktor maklumat pesakit yang lebih komprehensif, terperinci dan tiga dimensi untuk membimbing operasi pembedahan dengan lebih baik. Sementara itu, dengan kemajuan teknologi yang berterusan dan pengembangan bidang aplikasi, sistem ini juga akan diaplikasikan dan dibangunkan dalam lebih banyak bidang.