Бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптарда оптикалық бейнелеудің дамуы

Медицина саласында хирургия, сөзсіз, аурулардың басым көпшілігін емдеудің негізгі құралы болып табылады, әсіресе онкологиялық ауруларды ерте емдеуде шешуші рөл атқарады. Хирургтың операциясының сәттілігінің кілті диссекциядан кейінгі патологиялық бөлімнің анық визуализациясында жатыр.Хирургиялық микроскоптарүш өлшемділік, жоғары анықтық және жоғары ажыратымдылық сезіміне байланысты медициналық хирургияда кеңінен қолданылды. Дегенмен, патологиялық бөліктің анатомиялық құрылымы күрделі және күрделі болып табылады және олардың көпшілігі маңызды орган тіндерімен шектеседі. Миллиметрден микрометрге дейінгі құрылымдар адам көзімен байқауға болатын диапазоннан әлдеқайда асып түсті. Сонымен қатар, адам ағзасындағы қан тамырлары тіндері тар және тығыз, жарықтандыру жеткіліксіз. Кез келген шағын ауытқу науқасқа зиян келтіруі, хирургиялық әсерге әсер етуі және тіпті өмірге қауіп төндіруі мүмкін. Сондықтан зерттеу және дамытуЖұмыс істеп тұрмикроскоптаржеткілікті үлкейту және айқын көрнекі бейнелер зерттеушілер терең зерттеуді жалғастыратын тақырып болып табылады.

Қазіргі уақытта микрохирургия саласына сурет пен бейне, ақпаратты беру, фотографиялық жазу сияқты цифрлық технологиялар жаңа артықшылықтармен енуде. Бұл технологиялар адамның өмір салтына терең әсер етіп қана қоймай, микрохирургия саласына да біртіндеп еніп жатыр. Ажыратымдылығы жоғары дисплейлер, камералар және т.б. хирургиялық дәлдікке қойылатын ағымдағы талаптарды тиімді қанағаттандыра алады. Қабылдау беттері ретінде CCD, CMOS және басқа кескін сенсорлары бар бейне жүйелер біртіндеп хирургиялық микроскоптарға қолданыла бастады. Бейне хирургиялық микроскоптаржоғары икемді және дәрігерлерге операция жасауға ыңғайлы. Хирургиялық процесс кезінде көп адамның көзқарасын бөлісуге мүмкіндік беретін навигациялық жүйе, 3D дисплей, ажыратымдылығы жоғары кескін сапасы, толықтырылған шындық (AR) және т.б. сияқты озық технологияларды енгізу дәрігерлерге операция ішілік операцияларды жақсырақ орындауға одан әрі көмектеседі.

Микроскоптың оптикалық кескіні микроскоптың кескін сапасының негізгі анықтаушысы болып табылады. Бейне хирургиялық микроскоптардың оптикалық кескіні жоғары ажыратымдылықтағы, жоғары контрастты CMOS немесе CCD сенсорлары сияқты озық оптикалық компоненттер мен бейнелеу технологияларын, сондай-ақ оптикалық масштабтау және оптикалық компенсация сияқты негізгі технологияларды пайдалана отырып, бірегей дизайн мүмкіндіктеріне ие. Бұл технологиялар микроскоптардың кескінінің анықтығы мен сапасын тиімді түрде жақсартады, хирургиялық операциялар үшін жақсы визуалды кепілдік береді. Сонымен қатар, оптикалық бейнелеу технологиясын сандық өңдеумен біріктіру арқылы хирургтарға анағұрлым интуитивті визуалды тәжірибені қамтамасыз ететін нақты уақыттағы динамикалық бейнелеу және 3D қайта құруға қол жеткізілді. Бейне хирургиялық микроскоптардың оптикалық бейнелеу сапасын одан әрі жақсарту мақсатында зерттеушілер микроскоптардың кескін алу рұқсатын және тереңдігін арттыру үшін флуоресцентті бейнелеу, поляризациялық бейнелеу, мультиспектрлік бейнелеу және т.б. сияқты жаңа оптикалық бейнелеу әдістерін үнемі зерттейді; Кескіннің анықтығы мен контрастын жақсарту үшін оптикалық кескін деректерін кейінгі өңдеу үшін жасанды интеллект технологиясын пайдалану.

Ерте хирургиялық процедураларда,бинокулярлы микроскоптарнегізінен көмекші құрал ретінде пайдаланылды. Бинокулярлы микроскоп - стереоскопиялық көру үшін призмалар мен линзаларды пайдаланатын құрал. Ол монокулярлы микроскоптарда жоқ тереңдік қабылдауды және стереоскопиялық көруді қамтамасыз ете алады. 20 ғасырдың ортасында фон Зехендер медициналық офтальмологиялық зерттеулерде бинокулярлы ұлғайтқыш көзілдірікті қолданудың пионері болды. Кейіннен Зейс жұмыс қашықтығы 25 см болатын бинокулярлы үлкейткіш әйнек енгізіп, заманауи микрохирургияның дамуына негіз қалады. Бинокулярлық хирургиялық микроскоптардың оптикалық кескіні тұрғысынан ерте бинокулярлық микроскоптардың жұмыс қашықтығы 75 мм болды. Медициналық аспаптардың дамуы мен инновациясының арқасында бірінші хирургиялық микроскоп OPMI1 енгізілді және жұмыс қашықтығы 405 мм-ге жетуі мүмкін. Ұлғайту да үнемі өсіп отырады және үлкейту опциялары үнемі артып отырады. Бинокулярлық микроскоптардың үздіксіз дамуымен олардың жарқын стереоскопиялық әсері, жоғары айқындық және ұзақ жұмыс қашықтығы сияқты артықшылықтары бинокулярлық хирургиялық микроскоптарды әртүрлі бөлімдерде кеңінен қолдануға мүмкіндік берді. Дегенмен, оның үлкен өлшемі мен шағын тереңдігінің шектелуін елемеуге болмайды, және медициналық қызметкерлер операция кезінде жиі калибрлеуді және назар аударуды қажет етеді, бұл операцияның қиындығын арттырады. Сонымен қатар, ұзақ уақыт бойы визуалды құралдарды бақылауға және операцияға назар аударатын хирургтар өздерінің физикалық жүктемесін арттырып қана қоймайды, сонымен қатар эргономикалық принциптерді де сақтамайды. Пациенттерге хирургиялық тексеру жүргізу үшін дәрігерлер тұрақты позаны сақтауы керек, сонымен қатар қолмен түзетулер қажет, бұл белгілі бір дәрежеде хирургиялық операциялардың қиындығын арттырады.

1990-шы жылдардан кейін камералық жүйелер мен кескін сенсорлары хирургиялық тәжірибеге бірте-бірте қосыла бастады, бұл айтарлықтай қолдану әлеуетін көрсетті. 1991 жылы Берчи 10-20 мм аралығындағы өріс тереңдігін сақтай отырып, реттелетін жұмыс қашықтығы 150-500 мм және бақыланатын нысан диаметрі 15-25 мм диапазонында хирургиялық аймақтарды визуализациялауға арналған бейнежүйені инновациялық түрде әзірледі. Сол кездегі линзалар мен камераларға техникалық қызмет көрсетуге кететін жоғары шығындар бұл технологияны көптеген ауруханаларда кеңінен қолдануды шектесе де, зерттеушілер технологиялық инновацияларды жалғастырды және неғұрлым жетілдірілген бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптарды жасай бастады. Бұл өзгеріссіз жұмыс режимін сақтау үшін ұзақ уақытты қажет ететін бинокулярлы хирургиялық микроскоптармен салыстырғанда, ол физикалық және психикалық шаршауды жеңілдетеді. Бейне типті хирургиялық микроскоп мониторға үлкейтілген кескінді проекциялайды, бұл хирургтың ұзаққа созылған нашар күйін болдырмайды. Бейнеге негізделген хирургиялық микроскоптар дәрігерлерді бір қалыптан босатып, оларға ажыратымдылығы жоғары экрандар арқылы анатомиялық жерлерде операция жасауға мүмкіндік береді.

Соңғы жылдары жасанды интеллект технологиясының қарқынды дамуымен хирургиялық микроскоптар бірте-бірте интеллектуалды болды, ал бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптар нарықтағы негізгі өнімге айналды. Қазіргі бейне негізіндегі хирургиялық микроскоп кескінді автоматтандырылған тануға, сегментациялауға және талдауға қол жеткізу үшін компьютерлік көру мен терең оқыту технологияларын біріктіреді. Хирургиялық процесс кезінде интеллектуалды бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптар дәрігерлерге ауру тіндерді жылдам анықтауға және хирургиялық дәлдікті жақсартуға көмектеседі.

Бинокулярлы микроскоптардан бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптарға дейінгі даму процесінде хирургиядағы дәлдікке, тиімділікке және қауіпсіздікке қойылатын талаптар күн санап артып келе жатқанын табу қиын емес. Қазіргі уақытта хирургиялық микроскоптарды оптикалық бейнелеуге сұраныс патологиялық бөліктерді үлкейтумен шектелмейді, бірақ барған сайын әртараптандырылған және тиімді. Клиникалық медицинада хирургиялық микроскоптар кеңейтілген шындықпен біріктірілген флуоресцентті модульдер арқылы неврологиялық және жұлын хирургиясында кеңінен қолданылады. AR навигациялық жүйесі омыртқаның кілті тесігінің күрделі хирургиясын жеңілдетеді, ал флуоресцентті агенттер дәрігерлерге ми ісіктерін толығымен жоюға нұсқау бере алады. Сонымен қатар, зерттеушілер кескінді жіктеу алгоритмдерімен біріктірілген гиперспектральды хирургиялық микроскопты пайдалана отырып, дауыс сымдарының полиптері мен лейкоплакияларды автоматты түрде анықтауға сәтті қол жеткізді. Бейне хирургиялық микроскоптар флуоресцентті бейнелеу, мультиспектрлі бейнелеу және интеллектуалды кескінді өңдеу технологияларымен үйлестіру арқылы қалқанша безінің хирургиясы, ретинальды хирургия және лимфа хирургиясы сияқты әртүрлі хирургиялық салаларда кеңінен қолданылды.

Бинокулярлық хирургиялық микроскоптармен салыстырғанда, бейне микроскоптар көп қолданушыға бейне алмасуды, жоғары ажыратымдылықтағы хирургиялық кескіндерді қамтамасыз ете алады және дәрігердің шаршауын азайтатын эргономикалық болып табылады. Оптикалық бейнелеудің, цифрландырудың және интеллекттің дамуы хирургиялық микроскоптың оптикалық жүйелерінің өнімділігін айтарлықтай жақсартты, ал нақты уақыттағы динамикалық бейнелеу, толықтырылған шындық және басқа технологиялар бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптардың функциялары мен модульдерін айтарлықтай кеңейтті.

Болашақ бейне негізіндегі хирургиялық микроскоптардың оптикалық кескіні дәлірек, тиімді және интеллектуалды болады, бұл дәрігерлерге хирургиялық операцияларды жақсырақ бағыттау үшін пациенттер туралы толық, егжей-тегжейлі және үш өлшемді ақпарат береді. Сонымен қатар, технологияның үздіксіз дамуымен және қолдану өрістерінің кеңеюімен бұл жүйе де көбірек салаларда қолданылады және дамиды.