Pembangunan pengimejan optik dalam mikroskop pembedahan berasaskan video

Dalam bidang perubatan, pembedahan sudah pasti merupakan kaedah teras untuk merawat sebahagian besar penyakit, terutamanya memainkan peranan penting dalam rawatan awal kanser. Kunci kejayaan pembedahan pakar bedah terletak pada visualisasi jelas bahagian patologi selepas pembedahan.Mikroskop pembedahantelah digunakan secara meluas dalam pembedahan perubatan kerana deria tiga dimensi, definisi tinggi dan resolusi tinggi yang kuat. 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 penyelewengan kecil boleh menyebabkan kemudaratan kepada pesakit, menjejaskan kesan pembedahan, dan bahkan membahayakan nyawa. Oleh itu, penyelidikan dan pembangunanBeroperasimikroskopdengan pembesaran yang mencukupi dan imej visual yang jelas adalah topik yang terus diterokai oleh 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 menyepadukan ke dalam bidang pembedahan mikro. Paparan definisi tinggi, kamera, dsb. boleh memenuhi keperluan semasa untuk ketepatan pembedahan dengan berkesan. Sistem video dengan CCD, CMOS dan penderia imej lain sebagai permukaan penerima telah digunakan secara beransur-ansur pada mikroskop pembedahan. Mikroskop pembedahan videoadalah sangat fleksibel dan mudah untuk doktor beroperasi. Pengenalan teknologi canggih seperti sistem navigasi, paparan 3D, kualiti imej definisi tinggi, realiti tambahan (AR), dsb., yang membolehkan perkongsian pandangan berbilang orang semasa proses pembedahan, seterusnya membantu doktor dalam menjalankan operasi intraoperatif dengan lebih baik.

Pengimejan optik mikroskop adalah penentu utama kualiti pengimejan mikroskop. Pengimejan optik mikroskop pembedahan video mempunyai ciri reka bentuk yang unik, menggunakan komponen optik termaju dan teknologi pengimejan seperti resolusi tinggi, penderia CMOS atau CCD kontras tinggi, serta teknologi utama seperti zum optik dan pampasan optik. Teknologi ini berkesan meningkatkan kejelasan pengimejan dan kualiti 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 pakar bedah pengalaman visual yang lebih intuitif. Untuk meningkatkan lagi kualiti pengimejan optik mikroskop pembedahan video, penyelidik sentiasa meneroka kaedah pengimejan optik baharu, seperti pengimejan pendarfluor, pengimejan polarisasi, pengimejan berbilang spektrum, dsb., untuk meningkatkan resolusi pengimejan dan kedalaman mikroskop; Menggunakan teknologi kecerdasan buatan untuk pemprosesan pasca data pengimejan optik untuk meningkatkan kejelasan dan kontras imej.

Dalam prosedur pembedahan awal,mikroskop binokulardigunakan terutamanya sebagai alat bantu. Mikroskop binokular ialah alat 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 penggunaan cermin mata pembesar binokular dalam pemeriksaan oftalmik perubatan. Selepas itu, Zeiss memperkenalkan kaca 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 pembangunan 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 terang, kejelasan tinggi, dan jarak kerja yang panjang telah menjadikan mikroskop pembedahan binokular digunakan secara meluas dalam pelbagai jabatan. Walau bagaimanapun, had saiznya yang besar dan kedalaman kecil tidak boleh diabaikan, dan kakitangan perubatan perlu kerap menentukur dan memberi tumpuan semasa pembedahan, yang meningkatkan kesukaran operasi. Di samping itu, pakar bedah yang memberi tumpuan kepada pemerhatian dan operasi alat visual untuk masa yang lama bukan sahaja meningkatkan beban fizikal mereka, tetapi juga tidak mematuhi prinsip ergonomik. Doktor perlu mengekalkan postur tetap untuk melakukan pemeriksaan pembedahan ke atas pesakit, dan pelarasan manual juga diperlukan, yang sedikit sebanyak meningkatkan kesukaran operasi pembedahan.

Selepas 1990-an, sistem kamera dan penderia 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 boleh diperhatikan antara 15-25 mm, sambil mengekalkan kedalaman medan antara 10-20 mm. Walaupun kos penyelenggaraan yang tinggi bagi kanta dan kamera pada masa itu mengehadkan penggunaan meluas teknologi ini di banyak hospital, para penyelidik terus mengejar inovasi teknologi dan mula membangunkan mikroskop pembedahan berasaskan video yang lebih maju. 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 menayangkan imej yang diperbesarkan ke monitor, mengelakkan postur buruk pakar bedah yang berpanjangan. Mikroskop pembedahan berasaskan video membebaskan doktor daripada satu postur, membolehkan mereka beroperasi di 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 penglihatan komputer dan teknologi pembelajaran mendalam untuk mencapai pengecaman, pembahagian dan analisis imej automatik. Semasa proses pembedahan, mikroskop pembedahan berasaskan video pintar boleh membantu doktor mencari dengan cepat tisu yang berpenyakit 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 saraf 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 klasifikasi imej. Mikroskop pembedahan video telah digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang pembedahan seperti tiroidektomi, pembedahan retina, dan pembedahan limfa dengan menggabungkan dengan pengimejan pendarfluor, pengimejan berbilang spektrum dan teknologi pemprosesan imej pintar.

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

Pengimejan optik mikroskop pembedahan berasaskan video 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.