Տեսա-հիմնված վիրաբուժական մանրադիտակներում օպտիկական պատկերման զարգացումը

Բժշկության ոլորտում վիրահատությունը, անկասկած, հիվանդությունների մեծամասնության բուժման հիմնական միջոցն է, հատկապես կարևոր դեր խաղալով քաղցկեղի վաղ բուժման գործում: Վիրաբույժի վիրահատության հաջողության գրավականը դիսեկցիայից հետո պաթոլոգիական հատվածի հստակ պատկերացումն է:Վիրաբուժական մանրադիտակներլայնորեն օգտագործվել են բժշկական վիրաբուժության մեջ՝ եռաչափության, բարձր սահմանման և բարձր լուծաչափի ուժեղ զգացողության շնորհիվ։ Այնուամենայնիվ, պաթոլոգիական մասի անատոմիական կառուցվածքը բարդ և բարդ է, և դրանց մեծ մասը հարակից է կարևոր օրգանների հյուսվածքներին։ Միլիմետրից մինչև միկրոմետր կառուցվածքները զգալիորեն գերազանցել են մարդու աչքով դիտարկվող միջակայքը։ Բացի այդ, մարդու մարմնի անոթային հյուսվածքը նեղ և գերբնակեցված է, իսկ լուսավորությունը՝ անբավարար։ Ցանկացած փոքր շեղում կարող է վնաս հասցնել հիվանդին, ազդել վիրաբուժական ազդեցության վրա և նույնիսկ վտանգել կյանքը։ Հետևաբար, հետազոտություններն ու մշակումներըԳործում էմանրադիտակներբավարար խոշորացմամբ և հստակ տեսողական պատկերներով թեմա է, որը հետազոտողները շարունակում են խորությամբ ուսումնասիրել։

Ներկայումս թվային տեխնոլոգիաները, ինչպիսիք են պատկերը և տեսանյութը, տեղեկատվության փոխանցումը և լուսանկարչական ձայնագրությունը, նոր առավելություններով մուտք են գործում միկրովիրաբուժության ոլորտ: Այս տեխնոլոգիաները ոչ միայն խորապես ազդում են մարդու կենսակերպի վրա, այլև աստիճանաբար ինտեգրվում են միկրովիրաբուժության ոլորտում: Բարձր թույլտվության էկրանները, տեսախցիկները և այլն կարող են արդյունավետորեն բավարարել վիրաբուժական ճշգրտության ժամանակակից պահանջները: CCD, CMOS և այլ պատկերի սենսորներով տեսահամակարգերը որպես ընդունող մակերեսներ աստիճանաբար կիրառվել են վիրաբուժական մանրադիտակներում: Վիդեո վիրաբուժական մանրադիտակներԲժիշկների համար դրանք շատ ճկուն են և հարմար են օգտագործման համար: Վիրահատության ընթացքում բազմաթիվ անձանց կողմից տեսողական պատկերի փոխանակումը հնարավոր դարձնող առաջադեմ տեխնոլոգիաների ներդրումը, ինչպիսիք են նավիգացիոն համակարգը, եռաչափ էկրանը, բարձր թույլտվության պատկերի որակը, լրացված իրականությունը (AR) և այլն, ավելի է օգնում բժիշկներին ավելի լավ կատարել վիրահատական ​​միջամտությունները:

Մանրադիտակի օպտիկական պատկերումը մանրադիտակի պատկերման որակի հիմնական որոշիչն է: Վիդեո վիրաբուժական մանրադիտակների օպտիկական պատկերումը ունի եզակի դիզայնի առանձնահատկություններ, որոնք օգտագործում են առաջադեմ օպտիկական բաղադրիչներ և պատկերման տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են բարձր թույլտվությամբ, բարձր կոնտրաստով CMOS կամ CCD սենսորները, ինչպես նաև հիմնական տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են օպտիկական մեծացումը և օպտիկական փոխհատուցումը: Այս տեխնոլոգիաները արդյունավետորեն բարելավում են մանրադիտակների պատկերման պարզությունն ու որակը՝ ապահովելով վիրաբուժական վիրահատությունների լավ տեսողական վստահություն: Ավելին, օպտիկական պատկերման տեխնոլոգիան թվային մշակման հետ համատեղելով՝ ձեռք է բերվել իրական ժամանակի դինամիկ պատկերում և եռաչափ վերակառուցում, որը վիրաբույժներին ապահովում է ավելի ինտուիտիվ տեսողական փորձառություն: Վիդեո վիրաբուժական մանրադիտակների օպտիկական պատկերման որակը հետագայում բարելավելու համար հետազոտողները անընդհատ ուսումնասիրում են օպտիկական պատկերման նոր մեթոդներ, ինչպիսիք են ֆլուորեսցենտային պատկերումը, բևեռացման պատկերումը, բազմասպեկտրային պատկերումը և այլն,՝ մանրադիտակների պատկերման թույլտվության և խորության բարելավման համար. օպտիկական պատկերման տվյալների հետմշակման համար օգտագործվում է արհեստական ​​բանականության տեխնոլոգիա՝ պատկերի պարզությունն ու կոնտրաստը բարելավելու համար:

Վաղ վիրաբուժական միջամտությունների ժամանակ,բինոկուլյար մանրադիտակներհիմնականում օգտագործվել են որպես օժանդակ գործիքներ: Երկդիտակ մանրադիտակը գործիք է, որն օգտագործում է պրիզմաներ և ոսպնյակներ՝ ստերեոսկոպիկ տեսողություն ստանալու համար: Այն կարող է ապահովել խորության ընկալում և ստերեոսկոպիկ տեսողություն, որը չունեն մոնոկուլյար մանրադիտակները: 20-րդ դարի կեսերին ֆոն Զեհենդերը առաջինն էր բժշկական ակնաբուժական հետազոտություններում երկդիտակ խոշորացույցների կիրառման գործում: Հետագայում Zeiss-ը ներկայացրեց 25 սմ աշխատանքային հեռավորությամբ երկդիտակ խոշորացույց՝ հիմք դնելով ժամանակակից միկրովիրաբուժության զարգացմանը: Երկդիտակ վիրաբուժական մանրադիտակների օպտիկական պատկերման առումով վաղ երկդիտակ մանրադիտակների աշխատանքային հեռավորությունը 75 մմ էր: Բժշկական գործիքների զարգացման և նորարարության շնորհիվ ներկայացվեց առաջին վիրաբուժական մանրադիտակը՝ OPMI1-ը, և աշխատանքային հեռավորությունը կարող է հասնել 405 մմ-ի: Մեծացումը նույնպես անընդհատ աճում է, և մեծացման տարբերակները անընդհատ աճում են: Երկդիտակ մանրադիտակների շարունակական զարգացման շնորհիվ դրանց առավելությունները, ինչպիսիք են վառ ստերեոսկոպիկ էֆեկտը, բարձր պարզությունը և երկար աշխատանքային հեռավորությունը, լայնորեն կիրառելի են դարձրել երկդիտակ վիրաբուժական մանրադիտակները տարբեր բաժանմունքներում: Սակայն, դրա մեծ չափերի և փոքր խորության սահմանափակումը չի կարող անտեսվել, և բժշկական անձնակազմը ստիպված է հաճախակի կարգավորել և կենտրոնանալ վիրահատության ընթացքում, ինչը մեծացնում է վիրահատության դժվարությունը: Բացի այդ, վիրաբույժները, որոնք երկար ժամանակ կենտրոնանում են տեսողական գործիքային դիտարկման և վիրահատության վրա, ոչ միայն մեծացնում են իրենց ֆիզիկական ծանրաբեռնվածությունը, այլև չեն պահպանում էրգոնոմիկայի սկզբունքները: Բժիշկները պետք է պահպանեն ֆիքսված կեցվածք՝ հիվանդներին վիրաբուժական զննումներ կատարելու համար, և անհրաժեշտ են նաև ձեռքով կարգավորումներ, ինչը որոշ չափով մեծացնում է վիրաբուժական վիրահատությունների դժվարությունը:

1990-ականներից հետո տեսախցիկային համակարգերը և պատկերի սենսորները սկսեցին աստիճանաբար ինտեգրվել վիրաբուժական պրակտիկայում՝ ցուցադրելով կիրառման զգալի ներուժ: 1991 թվականին Բերչին նորարարականորեն մշակեց վիրաբուժական հատվածները վիզուալիզացնելու տեսահամակարգ՝ 150-500 մմ կարգավորելի աշխատանքային հեռավորության միջակայքով և 15-25 մմ դիտարկելի առարկայի տրամագծով՝ պահպանելով 10-20 մմ դաշտի խորությունը: Չնայած այն ժամանակ օբյեկտիվների և տեսախցիկների բարձր սպասարկման ծախսերը սահմանափակում էին այս տեխնոլոգիայի լայն կիրառումը շատ հիվանդանոցներում, հետազոտողները շարունակեցին հետապնդել տեխնոլոգիական նորարարությունները և սկսեցին մշակել ավելի առաջադեմ տեսա-հիմնված վիրաբուժական մանրադիտակներ: Համեմատած երկդիտակ վիրաբուժական մանրադիտակների հետ, որոնք պահանջում են երկար ժամանակահատված այս անփոփոխ աշխատանքային ռեժիմը պահպանելու համար, դա կարող է հեշտությամբ հանգեցնել ֆիզիկական և մտավոր հոգնածության: Տեսատիպ վիրաբուժական մանրադիտակը մեծացված պատկերը պրոյեկտում է մոնիտորի վրա՝ խուսափելով վիրաբույժի երկարատև վատ դիրքից: Տեսա-հիմնված վիրաբուժական մանրադիտակները բժիշկներին ազատում են մեկ դիրքից՝ թույլ տալով նրանց վիրահատել անատոմիական հատվածներում բարձր թույլտվության էկրանների միջոցով:

Վերջին տարիներին, արհեստական ​​բանականության տեխնոլոգիայի արագ զարգացման հետ մեկտեղ, վիրաբուժական մանրադիտակները աստիճանաբար դարձել են ինտելեկտուալ, իսկ տեսաերիզացված վիրաբուժական մանրադիտակները դարձել են շուկայում տարածված արտադրանք: Ներկայիս տեսաերիզացված վիրաբուժական մանրադիտակը համատեղում է համակարգչային տեսողության և խորը ուսուցման տեխնոլոգիաները՝ ավտոմատացված պատկերի ճանաչման, սեգմենտացման և վերլուծության հասնելու համար: Վիրաբուժական գործընթացի ընթացքում ինտելեկտուալ տեսաերիզացված վիրաբուժական մանրադիտակները կարող են օգնել բժիշկներին արագորեն գտնել հիվանդ հյուսվածքները և բարելավել վիրաբուժական ճշգրտությունը:

Երկդիտակ մանրադիտակներից մինչև տեսանկարահանող վիրաբուժական մանրադիտակների զարգացման գործընթացում դժվար չէ նկատել, որ վիրաբուժության մեջ ճշգրտության, արդյունավետության և անվտանգության պահանջները օրեցօր աճում են: Ներկայումս վիրաբուժական մանրադիտակների օպտիկական պատկերման պահանջարկը չի սահմանափակվում միայն պաթոլոգիական մասերի խոշորացմամբ, այլ ավելի ու ավելի բազմազան և արդյունավետ է դառնում: Կլինիկական բժշկության մեջ վիրաբուժական մանրադիտակները լայնորեն օգտագործվում են նյարդաբանական և ողնաշարի վիրահատություններում՝ լրացված իրականության հետ ինտեգրված ֆլուորեսցենտային մոդուլների միջոցով: AR նավիգացիոն համակարգը կարող է հեշտացնել ողնաշարի բարդ վիրահատությունները, իսկ ֆլուորեսցենտային նյութերը կարող են ուղղորդել բժիշկներին՝ ուղեղի ուռուցքները լիովին հեռացնելու համար: Բացի այդ, հետազոտողները հաջողությամբ հասել են ձայնալարերի պոլիպների և լեյկոպլակիայի ավտոմատ հայտնաբերմանը՝ օգտագործելով հիպերսպեկտրալ վիրաբուժական մանրադիտակ՝ համակցված պատկերի դասակարգման ալգորիթմների հետ: Տեսանկարահանող մանրադիտակները լայնորեն օգտագործվել են տարբեր վիրաբուժական ոլորտներում, ինչպիսիք են վահանաձև գեղձի վիրաբուժությունը, ցանցաթաղանթի վիրահատությունը և լիմֆատիկ վիրահատությունը՝ համակցվելով ֆլուորեսցենտային պատկերման, բազմասպեկտրային պատկերման և ինտելեկտուալ պատկերի մշակման տեխնոլոգիաների հետ:

Համեմատած երկդիտակ վիրաբուժական մանրադիտակների հետ, տեսամեկուսիչները կարող են ապահովել բազմաօգտատիրոջ համար տեսանյութերի փոխանակում, բարձր թույլտվության վիրաբուժական պատկերներ և ավելի էրգոնոմիկ են, ինչը նվազեցնում է բժշկի հոգնածությունը: Օպտիկական պատկերման, թվայնացման և ինտելեկտի զարգացումը մեծապես բարելավել է վիրաբուժական մանրադիտակի օպտիկական համակարգերի աշխատանքը, իսկ իրական ժամանակի դինամիկ պատկերումը, լրացված իրականությունը և այլ տեխնոլոգիաները մեծապես ընդլայնել են տեսա-հիմնված վիրաբուժական մանրադիտակների գործառույթներն ու մոդուլները:

Ապագայի տեսա-հիմքով վիրաբուժական մանրադիտակների օպտիկական պատկերումը կլինի ավելի ճշգրիտ, արդյունավետ և խելացի՝ բժիշկներին տրամադրելով ավելի համապարփակ, մանրամասն և եռաչափ տեղեկատվություն հիվանդների մասին՝ վիրաբուժական վիրահատություններն ավելի լավ ուղղորդելու համար: Միևնույն ժամանակ, տեխնոլոգիաների շարունակական զարգացման և կիրառման ոլորտների ընդլայնման հետ մեկտեղ, այս համակարգը նույնպես կկիրառվի և կզարգանա ավելի շատ ոլորտներում: