ოპტიკური გამოსახულების განვითარება ვიდეოზე დაფუძნებულ ქირურგიულ მიკროსკოპებში

მედიცინის სფეროში, უდავოდ, ქირურგია დაავადებათა აბსოლუტური უმრავლესობის მკურნალობის ძირითადი საშუალებაა, განსაკუთრებით გადამწყვეტ როლს ასრულებს კიბოს ადრეულ მკურნალობაში. ქირურგის ოპერაციის წარმატების გასაღები დისექციის შემდეგ პათოლოგიური კვეთის მკაფიო ვიზუალიზაციაა.ქირურგიული მიკროსკოპებიფართოდ გამოიყენება სამედიცინო ქირურგიაში სამგანზომილების, მაღალი გარჩევადობისა და მაღალი გარჩევადობის ძლიერი შეგრძნების გამო. თუმცა, პათოლოგიური ნაწილის ანატომიური სტრუქტურა რთული და კომპლექსურია და მათი უმეტესობა მნიშვნელოვანი ორგანოების ქსოვილებს ესაზღვრება. მილიმეტრიდან მიკრომეტრამდე სტრუქტურები გაცილებით აღემატება ადამიანის თვალით დაკვირვების დიაპაზონს. გარდა ამისა, ადამიანის სხეულში სისხლძარღვოვანი ქსოვილი ვიწრო და გადატვირთულია, განათება კი არასაკმარისია. ნებისმიერმა მცირე გადახრამ შეიძლება ზიანი მიაყენოს პაციენტს, გავლენა მოახდინოს ქირურგიული ეფექტის შესახებ და სიცოცხლესაც კი შეუქმნას საფრთხეს. ამიტომ, კვლევა და განვითარება...ოპერაციულიმიკროსკოპებისაკმარისი გადიდებითა და მკაფიო ვიზუალური გამოსახულებით, ეს არის თემა, რომლის სიღრმისეულად შესწავლასაც მკვლევარები აგრძელებენ.

ამჟამად, ციფრული ტექნოლოგიები, როგორიცაა გამოსახულება და ვიდეო, ინფორმაციის გადაცემა და ფოტოგრაფიული ჩაწერა, ახალი უპირატესობებით შემოდის მიკროქირურგიის სფეროში. ეს ტექნოლოგიები არა მხოლოდ ღრმა გავლენას ახდენს ადამიანის ცხოვრების წესზე, არამედ თანდათანობით ინტეგრირდება მიკროქირურგიის სფეროში. მაღალი გარჩევადობის დისპლეებს, კამერებს და ა.შ. შეუძლიათ ეფექტურად დააკმაყოფილონ ქირურგიული სიზუსტის თანამედროვე მოთხოვნები. ვიდეო სისტემები, რომლებიც იყენებენ CCD, CMOS და სხვა გამოსახულების სენსორებს, როგორც მიმღებ ზედაპირებს, თანდათანობით გამოიყენება ქირურგიულ მიკროსკოპებში. ვიდეო ქირურგიული მიკროსკოპებიისინი ძალიან მოქნილი და მოსახერხებელია ექიმებისთვის. ისეთი მოწინავე ტექნოლოგიების დანერგვა, როგორიცაა ნავიგაციის სისტემა, 3D დისპლეი, მაღალი გარჩევადობის გამოსახულების ხარისხი, გაძლიერებული რეალობა (AR) და ა.შ., რაც ქირურგიული პროცესის დროს ხედვის მრავალპიროვნულ გაზიარებას უზრუნველყოფს, კიდევ უფრო ეხმარება ექიმებს ინტრაოპერაციული ოპერაციების უკეთ ჩატარებაში.

მიკროსკოპის ოპტიკური გამოსახულება მიკროსკოპის გამოსახულების ხარისხის მთავარი განმსაზღვრელი ფაქტორია. ვიდეოქირურგიული მიკროსკოპის ოპტიკურ გამოსახულებას აქვს უნიკალური დიზაინის მახასიათებლები, რომელიც იყენებს მოწინავე ოპტიკურ კომპონენტებს და გამოსახულების ტექნოლოგიებს, როგორიცაა მაღალი გარჩევადობის, მაღალი კონტრასტის CMOS ან CCD სენსორები, ასევე ისეთ ძირითად ტექნოლოგიებს, როგორიცაა ოპტიკური ზუმი და ოპტიკური კომპენსაცია. ეს ტექნოლოგიები ეფექტურად აუმჯობესებს მიკროსკოპის გამოსახულების სიცხადეს და ხარისხს, რაც უზრუნველყოფს კარგ ვიზუალურ გარანტიას ქირურგიული ოპერაციებისთვის. გარდა ამისა, ოპტიკური გამოსახულების ტექნოლოგიის ციფრულ დამუშავებასთან შერწყმით, მიღწეულია რეალურ დროში დინამიური გამოსახულება და 3D რეკონსტრუქცია, რაც ქირურგებს უფრო ინტუიციურ ვიზუალურ გამოცდილებას სთავაზობს. ვიდეოქირურგიული მიკროსკოპის ოპტიკური გამოსახულების ხარისხის კიდევ უფრო გასაუმჯობესებლად, მკვლევარები მუდმივად იკვლევენ ახალ ოპტიკური გამოსახულების მეთოდებს, როგორიცაა ფლუორესცენტული გამოსახულება, პოლარიზაციის გამოსახულება, მულტისპექტრული გამოსახულება და ა.შ., მიკროსკოპების გამოსახულების გარჩევადობისა და სიღრმის გასაუმჯობესებლად; ხელოვნური ინტელექტის ტექნოლოგიის გამოყენებით ოპტიკური გამოსახულების მონაცემების შემდგომი დამუშავება გამოსახულების სიცხადისა და კონტრასტის გასაუმჯობესებლად.

ადრეულ ქირურგიულ პროცედურებში,ბინოკულარული მიკროსკოპებიძირითადად დამხმარე ინსტრუმენტებად გამოიყენებოდა. ბინოკულარული მიკროსკოპი არის ინსტრუმენტი, რომელიც იყენებს პრიზმებსა და ლინზებს სტერეოსკოპიული ხედვის მისაღწევად. მას შეუძლია უზრუნველყოს სიღრმისეული აღქმა და სტერეოსკოპიული ხედვა, რაც მონოკულარულ მიკროსკოპებს არ აქვთ. მე-20 საუკუნის შუა ხანებში ფონ ზეჰენდერმა პირველად გამოიყენა ბინოკულარული გამადიდებელი სათვალე სამედიცინო ოფთალმოლოგიურ გამოკვლევებში. შემდგომში, Zeiss-მა წარმოადგინა 25 სმ სამუშაო მანძილის მქონე ბინოკულარული გამადიდებელი სათვალე, რითაც საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე მიკროქირურგიის განვითარებას. ბინოკულარული ქირურგიული მიკროსკოპის ოპტიკური გამოსახულების თვალსაზრისით, ადრეული ბინოკულარული მიკროსკოპის სამუშაო მანძილი 75 მმ იყო. სამედიცინო ინსტრუმენტების განვითარებასა და ინოვაციასთან ერთად, დაინერგა პირველი ქირურგიული მიკროსკოპი OPMI1, რომლის სამუშაო მანძილიც შეიძლება 405 მმ-ს მიაღწიოს. გადიდება ასევე მუდმივად იზრდება და მუდმივად იზრდება გადიდების ვარიანტებიც. ბინოკულარული მიკროსკოპის უწყვეტი განვითარების შედეგად, მათმა უპირატესობებმა, როგორიცაა ნათელი სტერეოსკოპიული ეფექტი, მაღალი სიცხადე და დიდი სამუშაო მანძილი, ბინოკულარული ქირურგიული მიკროსკოპები ფართოდ გამოიყენა სხვადასხვა განყოფილებაში. თუმცა, მისი დიდი ზომისა და მცირე სიღრმის შეზღუდვის იგნორირება შეუძლებელია და სამედიცინო პერსონალს ოპერაციის დროს ხშირად უწევს კალიბრაცია და ფოკუსირება, რაც ზრდის ოპერაციის სირთულეს. გარდა ამისა, ქირურგები, რომლებიც დიდი ხნის განმავლობაში ფოკუსირებულნი არიან ვიზუალურ ინსტრუმენტულ დაკვირვებასა და ოპერაციაზე, არა მხოლოდ ზრდიან ფიზიკურ დატვირთვას, არამედ არ იცავენ ერგონომიულ პრინციპებს. ექიმებს პაციენტების ქირურგიული გამოკვლევის ჩასატარებლად ფიქსირებული პოზის შენარჩუნება უწევთ და ასევე საჭიროა ხელით კორექტირება, რაც გარკვეულწილად ზრდის ქირურგიული ოპერაციების სირთულეს.

1990-იანი წლების შემდეგ, კამერის სისტემები და გამოსახულების სენსორები თანდათანობით ინტეგრირდნენ ქირურგიულ პრაქტიკაში, რამაც მნიშვნელოვანი გამოყენების პოტენციალი აჩვენა. 1991 წელს, ბერჩიმ ინოვაციურად შეიმუშავა ვიდეო სისტემა ქირურგიული უბნების ვიზუალიზაციისთვის, 150-500 მმ რეგულირებადი სამუშაო მანძილით და 15-25 მმ დიაპაზონში დაკვირვებადი ობიექტის დიამეტრით, 10-20 მმ დიაპაზონში ველის სიღრმის შენარჩუნებით. მიუხედავად იმისა, რომ ლინზებისა და კამერების მაღალი მოვლა-პატრონობის ხარჯები იმ დროს ზღუდავდა ამ ტექნოლოგიის ფართოდ გამოყენებას ბევრ საავადმყოფოში, მკვლევარებმა განაგრძეს ტექნოლოგიური ინოვაციების ძიება და დაიწყეს უფრო მოწინავე ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპების შემუშავება. ბინოკულარულ ქირურგიულ მიკროსკოპებთან შედარებით, რომლებსაც ამ უცვლელი სამუშაო რეჟიმის შესანარჩუნებლად დიდი დრო სჭირდებათ, ამან შეიძლება ადვილად გამოიწვიოს ფიზიკური და ფსიქიკური დაღლილობა. ვიდეო ტიპის ქირურგიული მიკროსკოპი გადიდებულ გამოსახულებას მონიტორზე გადასცემს, რაც თავიდან აიცილებს ქირურგის ხანგრძლივ არასწორ პოზას. ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპები ექიმებს ერთი პოზისგან ათავისუფლებს, რაც მათ საშუალებას აძლევს, მაღალი გარჩევადობის ეკრანების საშუალებით ანატომიურ ადგილებში ოპერაციები განახორციელონ.

ბოლო წლებში, ხელოვნური ინტელექტის ტექნოლოგიების სწრაფი განვითარების წყალობით, ქირურგიული მიკროსკოპები თანდათან გახდა ინტელექტუალური და ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპები ბაზარზე მთავარ პროდუქტად იქცა. ამჟამინდელი ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპი აერთიანებს კომპიუტერულ ხედვასა და ღრმა სწავლების ტექნოლოგიებს გამოსახულების ავტომატური ამოცნობის, სეგმენტაციისა და ანალიზის მისაღწევად. ქირურგიული პროცესის დროს, ინტელექტუალური ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპები ექიმებს ეხმარება დაავადებული ქსოვილების სწრაფად ადგილმდებარეობის დადგენასა და ქირურგიული სიზუსტის გაუმჯობესებაში.

ბინოკულარული მიკროსკოპებიდან ვიდეოზე დაფუძნებულ ქირურგიულ მიკროსკოპებამდე განვითარების პროცესში, რთული არ არის იმის აღმოჩენა, რომ ქირურგიაში სიზუსტის, ეფექტურობისა და უსაფრთხოების მოთხოვნები დღითიდღე იზრდება. ამჟამად, ქირურგიული მიკროსკოპების ოპტიკური ვიზუალიზაციის მოთხოვნა არ შემოიფარგლება მხოლოდ პათოლოგიური ნაწილების გადიდებით, არამედ სულ უფრო მრავალფეროვანი და ეფექტური ხდება. კლინიკურ მედიცინაში ქირურგიული მიკროსკოპები ფართოდ გამოიყენება ნევროლოგიურ და ხერხემლის ოპერაციებში გაფართოებულ რეალობასთან ინტეგრირებული ფლუორესცენტული მოდულების საშუალებით. AR ნავიგაციის სისტემას შეუძლია ხელი შეუწყოს ხერხემლის კომპლექსურ ოპერაციას, ხოლო ფლუორესცენტურ აგენტებს შეუძლიათ ექიმებისთვის ტვინის სიმსივნეების სრულად მოცილება. გარდა ამისა, მკვლევარებმა წარმატებით მიაღწიეს ვოკალური იოგების პოლიპებისა და ლეიკოპლაკიის ავტომატურ გამოვლენას ჰიპერსპექტრული ქირურგიული მიკროსკოპის გამოყენებით, რომელიც კომბინირებულია გამოსახულების კლასიფიკაციის ალგორითმებთან. ვიდეოქირურგიული მიკროსკოპები ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ქირურგიულ სფეროში, როგორიცაა თირეოიდექტომია, ბადურას ქირურგია და ლიმფური ქირურგია, ფლუორესცენტული ვიზუალიზაციის, მულტისპექტრული ვიზუალიზაციისა და ინტელექტუალური გამოსახულების დამუშავების ტექნოლოგიებთან კომბინაციით.

ბინოკულარულ ქირურგიულ მიკროსკოპებთან შედარებით, ვიდეომიკროსკოპებს შეუძლიათ მრავალმომხმარებლიანი ვიდეო გაზიარების, მაღალი გარჩევადობის ქირურგიული გამოსახულებების მიღება და უფრო ერგონომიულია, რაც ამცირებს ექიმის დაღლილობას. ოპტიკური ვიზუალიზაციის, დიგიტალიზაციისა და ინტელექტის განვითარებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა ქირურგიული მიკროსკოპის ოპტიკური სისტემების მუშაობა, ხოლო რეალურ დროში დინამიურმა ვიზუალიზაციამ, გაფართოებულმა რეალობამ და სხვა ტექნოლოგიებმა მნიშვნელოვნად გააფართოვა ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპის ფუნქციები და მოდულები.

მომავლის ვიდეოზე დაფუძნებული ქირურგიული მიკროსკოპების ოპტიკური ვიზუალიზაცია უფრო ზუსტი, ეფექტური და ინტელექტუალური იქნება, რაც ექიმებს მიაწვდის უფრო ყოვლისმომცველ, დეტალურ და სამგანზომილებიან ინფორმაციას პაციენტის შესახებ ქირურგიული ოპერაციების უკეთ წარმართვისთვის. ამასობაში, ტექნოლოგიების უწყვეტ განვითარებასა და გამოყენების სფეროების გაფართოებასთან ერთად, ეს სისტემა ასევე გამოყენებული და განვითარებული იქნება მეტ სფეროში.