Ang pagbuo ng optical imaging sa video based surgical microscopes

Sa larangan ng medisina, ang pagtitistis ay walang alinlangan na pangunahing paraan ng paggamot sa karamihan ng mga sakit, lalo na ang paglalaro ng mahalagang papel sa maagang paggamot ng kanser. Ang susi sa tagumpay ng operasyon ng siruhano ay nasa malinaw na visualization ng pathological section pagkatapos ng dissection.Mga surgical microscopeay malawakang ginagamit sa medikal na operasyon dahil sa kanilang malakas na kahulugan ng tatlong dimensyon, mataas na kahulugan, at mataas na resolusyon. Gayunpaman, ang anatomical na istraktura ng pathological na bahagi ay masalimuot at kumplikado, at karamihan sa kanila ay katabi ng mahahalagang tisyu ng organ. Ang mga istruktura ng milimetro hanggang micrometer ay higit na lumampas sa hanay na maaaring maobserbahan ng mata ng tao. Bilang karagdagan, ang vascular tissue sa katawan ng tao ay makitid at masikip, at ang pag-iilaw ay hindi sapat. Ang anumang maliit na paglihis ay maaaring magdulot ng pinsala sa pasyente, makaapekto sa epekto ng operasyon, at maging mapanganib ang buhay. Samakatuwid, ang pagsasaliksik at pagbuoNagpapatakbomga mikroskopyona may sapat na pagpapalaki at malinaw na visual na mga imahe ay isang paksa na patuloy na ginalugad ng mga mananaliksik nang malalim.

Sa kasalukuyan, ang mga digital na teknolohiya tulad ng imahe at video, paghahatid ng impormasyon, at photographic recording ay pumapasok sa larangan ng microsurgery na may mga bagong pakinabang. Ang mga teknolohiyang ito ay hindi lamang malalim na nakakaimpluwensya sa mga pamumuhay ng tao, ngunit unti-unting sumasama sa larangan ng microsurgery. Ang mga high definition na display, camera, atbp. ay epektibong makakatugon sa kasalukuyang mga kinakailangan para sa katumpakan ng operasyon. Ang mga system ng video na may CCD, CMOS at iba pang mga sensor ng imahe bilang mga receiving surface ay unti-unting inilapat sa mga surgical microscope. Mga video na surgical microscopeay lubos na nababaluktot at maginhawa para sa mga doktor na mag-opera. Ang pagpapakilala ng mga advanced na teknolohiya tulad ng navigation system, 3D display, high-definition na kalidad ng imahe, augmented reality (AR), atbp., na nagbibigay-daan sa pagbabahagi ng view ng maraming tao sa panahon ng proseso ng operasyon, higit pang tumutulong sa mga doktor sa mas mahusay na pagganap ng mga operasyong intraoperative.

Ang mikroskopyo optical imaging ay ang pangunahing determinant ng kalidad ng mikroskopyo imaging. Ang optical imaging ng mga video surgical microscope ay may mga natatanging tampok sa disenyo, gamit ang mga advanced na optical component at mga teknolohiya ng imaging tulad ng high-resolution, high contrast CMOS o CCD sensors, pati na rin ang mga pangunahing teknolohiya tulad ng optical zoom at optical compensation. Ang mga teknolohiyang ito ay epektibong nagpapabuti sa kalinawan ng imaging at kalidad ng mga mikroskopyo, na nagbibigay ng magandang visual na kasiguruhan para sa mga operasyong kirurhiko. Bukod dito, sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng optical imaging technology sa digital processing, real-time na dynamic imaging at 3D reconstruction ay nakamit, na nagbibigay sa mga surgeon ng mas intuitive na visual na karanasan. Upang higit na mapabuti ang kalidad ng optical imaging ng mga video surgical microscope, patuloy na tinutuklasan ng mga mananaliksik ang mga bagong paraan ng optical imaging, tulad ng fluorescence imaging, polarization imaging, multispectral imaging, atbp., upang mapahusay ang resolution ng imaging at lalim ng mga microscope; Paggamit ng teknolohiya ng artificial intelligence para sa post-processing ng optical imaging data upang mapahusay ang linaw at contrast ng imahe.

Sa maagang mga pamamaraan ng operasyon,binocular mikroskopyoay pangunahing ginagamit bilang mga pantulong na kasangkapan. Ang binocular microscope ay isang instrumento na gumagamit ng prisms at lenses upang makamit ang stereoscopic vision. Maaari itong magbigay ng depth perception at stereoscopic vision na wala sa mga monocular microscope. Noong kalagitnaan ng ika-20 siglo, pinasimunuan ni von Zehender ang paggamit ng binocular magnifying glass sa mga medikal na eksaminasyong ophthalmic. Kasunod nito, ipinakilala ni Zeiss ang isang binocular magnifying glass na may working distance na 25 cm, na naglalagay ng pundasyon para sa pagbuo ng modernong microsurgery. Sa mga tuntunin ng optical imaging ng binocular surgical microscope, ang working distance ng maagang binocular microscope ay 75 mm. Sa pag-unlad at pagbabago ng mga medikal na instrumento, ang unang surgical microscope na OPMI1 ay ipinakilala, at ang distansya sa pagtatrabaho ay maaaring umabot sa 405 mm. Ang pagpapalaki ay patuloy ding tumataas, at ang mga opsyon sa pagpapalaki ay patuloy na tumataas. Sa patuloy na pag-unlad ng mga binocular microscope, ang kanilang mga pakinabang tulad ng matingkad na stereoscopic effect, mataas na kalinawan, at mahabang distansya sa pagtatrabaho ay ginawang malawakang ginagamit ang mga binocular surgical microscope sa iba't ibang departamento. Gayunpaman, ang limitasyon ng malaking sukat at maliit na lalim nito ay hindi maaaring balewalain, at ang mga medikal na kawani ay kailangang madalas na mag-calibrate at tumuon sa panahon ng operasyon, na nagpapataas sa kahirapan ng operasyon. Bilang karagdagan, ang mga surgeon na nakatuon sa pagmamasid at operasyon ng visual na instrumento sa loob ng mahabang panahon ay hindi lamang nagdaragdag ng kanilang pisikal na pasanin, ngunit hindi rin sumusunod sa mga prinsipyo ng ergonomic. Ang mga doktor ay kailangang mapanatili ang isang nakapirming pustura upang magsagawa ng mga pagsusuri sa kirurhiko sa mga pasyente, at kinakailangan din ang mga manu-manong pagsasaayos, na sa ilang mga lawak ay nagpapataas ng kahirapan ng mga operasyon ng kirurhiko.

Pagkatapos ng 1990s, ang mga sistema ng camera at mga sensor ng imahe ay nagsimulang unti-unting isama sa pagsasanay sa pag-opera, na nagpapakita ng makabuluhang potensyal na aplikasyon. Noong 1991, makabagong bumuo si Berci ng isang video system para sa pag-visualize ng mga surgical na lugar, na may adjustable working distance range na 150-500 mm at nakikitang object diameters mula 15-25 mm, habang pinapanatili ang lalim ng field sa pagitan ng 10-20 mm. Bagama't ang mataas na gastos sa pagpapanatili ng mga lente at camera noong panahong iyon ay nilimitahan ang malawakang paggamit ng teknolohiyang ito sa maraming ospital, nagpatuloy ang mga mananaliksik na ituloy ang teknolohikal na pagbabago at nagsimulang bumuo ng mas advanced na video based surgical microscopes. Kung ikukumpara sa mga binocular surgical microscope, na nangangailangan ng mahabang panahon upang mapanatili ang hindi nagbabagong mode ng pagtatrabaho, madali itong humantong sa pisikal at mental na pagkapagod. Ang uri ng video na surgical microscope ay nagpapalabas ng pinalaki na imahe sa monitor, na nag-iwas sa matagal na hindi magandang postura ng siruhano. Ang mga surgical microscope na nakabatay sa video ay nagpapalaya sa mga doktor mula sa isang postura, na nagpapahintulot sa kanila na mag-opera sa mga anatomical na site sa pamamagitan ng mga high-definition na screen.

Sa nakalipas na mga taon, sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiya ng artificial intelligence, unti-unting naging matalino ang mga surgical microscope, at ang mga surgical microscope na nakabatay sa video ay naging mga pangunahing produkto sa merkado. Pinagsasama ng kasalukuyang video based surgical microscope ang computer vision at deep learning na mga teknolohiya para makamit ang automated image recognition, segmentation, at analysis. Sa panahon ng proseso ng operasyon, matutulungan ng mga matalinong surgical microscope na nakabatay sa video ang mga doktor sa mabilis na paghahanap ng mga may sakit na tissue at pagpapabuti ng katumpakan ng operasyon.

Sa proseso ng pagbuo mula sa mga binocular microscope hanggang sa mga surgical microscope na nakabatay sa video, hindi mahirap hanapin na ang mga kinakailangan para sa katumpakan, kahusayan, at kaligtasan sa operasyon ay tumataas araw-araw. Sa kasalukuyan, ang pangangailangan para sa optical imaging ng surgical microscopes ay hindi limitado sa pag-magnify ng mga bahagi ng pathological, ngunit lalong sari-sari at mahusay. Sa klinikal na gamot, ang mga surgical microscope ay malawakang ginagamit sa neurological at spinal surgeries sa pamamagitan ng fluorescence modules na isinama sa augmented reality. Maaaring mapadali ng AR navigation system ang kumplikadong spinal keyhole surgery, at maaaring gabayan ng mga fluorescent agent ang mga doktor upang ganap na alisin ang mga tumor sa utak. Bilang karagdagan, matagumpay na nakamit ng mga mananaliksik ang awtomatikong pagtuklas ng mga polyp ng vocal cord at leukoplakia gamit ang isang hyperspectral surgical microscope na sinamahan ng mga algorithm ng pag-uuri ng imahe. Ang mga video surgical microscope ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan ng operasyon gaya ng thyroidectomy, retinal surgery, at lymphatic surgery sa pamamagitan ng pagsasama sa fluorescence imaging, multispectral imaging, at matalinong mga teknolohiya sa pagproseso ng imahe.

Kung ikukumpara sa mga binocular surgical microscope, ang mga video microscope ay maaaring magbigay ng multi-user na pagbabahagi ng video, mga high-definition na surgical na larawan, at mas ergonomic, na binabawasan ang pagkapagod ng doktor. Ang pagbuo ng optical imaging, digitization, at intelligence ay lubos na nagpahusay sa performance ng surgical microscope optical system, at ang real-time na dynamic na imaging, augmented reality, at iba pang mga teknolohiya ay lubos na nagpalawak ng mga function at module ng mga surgical microscope na nakabatay sa video.

Ang optical imaging ng hinaharap na video based surgical microscopes ay magiging mas tumpak, mahusay, at matalino, na nagbibigay sa mga doktor ng mas komprehensibo, detalyado, at tatlong-dimensional na impormasyon ng pasyente upang mas magabayan ang mga operasyon sa operasyon. Samantala, sa patuloy na pagsulong ng teknolohiya at pagpapalawak ng mga larangan ng aplikasyon, ang sistemang ito ay ilalapat at bubuo sa mas maraming larangan.