3D-технология в лапароскопии
Выбрать категорию или подкатегорию
3D — впечатляющая технология
- Более высокая точность и деликатность воздействия
- Сокращение времени операции
- Сокращение послеоперационного периода
- Быстрая скорость обучения
3D vs 2D-лапароскопия
* Recommendations/suggestions by EAES = Endoscopic Association for Endoscopic Surgery
* Recommendations/suggestions by S.I.C.E. = Società Italiana de Chirurgia Endoscopia e Nuove Tecnologie; HTA = Health Technology Assessment
* Recommendations/suggestions by EAES = Endoscopic Association for Endoscopic Surgery
* Recommendations/suggestions by S.I.C.E. = Società Italiana de Chirurgia Endoscopia e Nuove Tecnologie; HTA = Health Technology Assessment
Узнайте больше о 3D
Как работает 3D?
Термин «3D» в данном контексте означает трехмерную или стереоскопическую визуализацию. Проще всего раскрыть суть этой технологии на примере человеческого глаза. Одним из преимуществ наличия двух глаз является восприятие глубины. Из-за того, что наши зрачки находятся на расстоянии примерно 7–8 сантиметров друг от друга, каждый глаз фиксирует немного отличающееся изображение. Далее эти образы достигают зрительной зоны коры головного мозга, которая совмещает их и формирует конечную трехмерную картинку. Перспектива, тени от предметов, освещение, цветовая гамма, относительность размеров помогают мозгу в восприятии глубины.
Система визуализации Aesculap EinsteinVision® 2.0 использует эти механизмы восприятия для формирования трехмерной картинки. Во время операции два сенсора с разрешением FullHD, которые находятся в головке камеры, захватывают два изображения с разных углов обзора. Так имитируется механизм работы человеческих глаз. Эти изображения передаются на 3D-монитор, где отображаются в виде ярких и четких трехмерных образов. Для формирования единого трехмерного изображения сигналы от этих двух изображений на мониторе должны достигнуть мозга одновременно, но через разные каналы. Это достигается благодаря применению 3D-очков.
В чем разница между активными и пассивными 3D-очками?
По используемой технологии 3D очки могут быть подразделены на две основные группы: активные (очки с активным затвором) и пассивные (поляризационные очки). Обе технологии — по сути два метода, с помощью которых две стереоскопические половинки одного изображения по разным каналам доставляются в мозг.
3D-очки с активным затвором с помощью специального механизма, который оснащен инфракрасным датчиком, поочередно открывают и закрывают левую и правую жидкокристаллические линзы. При этом инфракрасный датчик очков синхронизируется с датчиком в медицинском мониторе. Это позволяет регулировать частоту открытия и закрытия линз. Когда монитор транслирует изображение, предназначенное для левого глаза, правая линза закрывается, и наоборот. Весь процесс повторяется с такой скоростью, что это остается незаметным для человеческого глаза. Недостатком активных 3D очков является то, что для функционирования затвора и его синхронизации с монитором необходимо питание от батареек. Помимо этого, механизм активного затвора приводит к утяжелению очков и делает их существенно дороже поляризационных аналогов.
Пассивные поляризационные 3D очки имеют иную систему разделения изображения, позволяющую каждому глазу видеть предназначенную для него картинку. «Левое» и «правое» изображения поляризуются под разными углами и демонстрируются одновременно (в отличии от активной 3D технологии). Расположенные в очках поляризационные фильтры-линзы позволяют каждому глазу улавливать изображение, поляризованное только под определенным углом, таким образом формируется 2 отдельных изображения, впоследствии образующие трехмерный образ.
В идеале пассивные 3D очки должны иметь круговую поляризацию, так как именно она позволяет изменять положение головы без потери контрастности и яркости изображения.
Подводя итог, можно отметить, что этот тип очков обладает двумя основными преимуществами: для их функционирования не требуется батарея и при их использовании не возникает технических сложностей переключения между 2D и 3D режимами. Именно поэтому пассивные 3D очки на данный момент являются лучшей технологией, когда дело доходит до медицинской 3D визуализации.
Как лучше стерилизовать элементы 3D-стойки?
До недавнего времени для стерилизации систем визуализации использовалось два метода. Первый — это автоклавирование. Зачастую с его помощью обрабатываются эндоскопы и головки камер, в том случае, если они не закрываются одноразовыми чехлами. Недостатком данного метода является серьезное температурное воздействие (134 °C) на электронные компоненты головок камер. Часто это ощутимо укорачивает жизненный цикл головки камеры и эндоскопа что в свою очередь вызывает необходимость ремонта или даже замены компонентов. Это также увеличивает финансовые издержки лечебного учреждения. Еще одним недостатком автоклавирования является время, которое требуется на весь цикл обработки. По этой причине, клинике обычно нужно располагать несколькими головками камер и эндоскопами, чтобы не делать длительных перерывов между операциями. Это также ведет к значительным дополнительным расходам. В контексте обработки систем визуализации мы можем выделить лишь одно преимущество данного метода: автоклавирование — стандартизированный процесс, который возможен практически в любой клинике.
Вторым методом является стерилизация в аппаратах типа Sterrad — низкотемпературная газоплазменная стерилизация, которая требует использование пероксида водорода. В качестве преимущества данного метода можно отметить значительное укорачивание полного цикла стерилизации по сравнению с автоклавированием. Плазменные стерилизаторы довольно компактны и не требуют подведения серьезных коммуникаций. За счет этого они могут быть перемещены из ЦСО (центральное стерилизационное отделение) ближе к операционному блоку, что позволяет нивелировать время, обычно уходившее на перемещение инструментов и оборудования. Такое сокращение времени и упрощение логистики дают возможность больнице сэкономить на покупке дополнительной головки камеры, так как вполне можно будет успевать обрабатывать одну и ту же головку в межоперационный период. На данный момент существует большое количество различных типов плазменных стерилизаторов. Это на первый взгляд преимущество влечет за собой и существенный недостаток: стерилизатора нужного типа может попросту не оказаться в больнице.
Проанализировав существующие проблемы, связанные с обеспечением стерильности, подразделение Aesculap компании Б. Браун разработало свою собственную инновационную концепцию — стерильный одноразовый чехол для камеры EinsteinVision®, который позволяет герметизировать сам эндоскоп и защищает головку камеры и ее кабель от контаминации. Таким образом, чехол выступает полноценным стерильным барьером между пациентом и системой визуализации. Эта концепция предельно проста: один пациент — один чехол!
Преимущества
- Процесс — использование стерильного одноразового чехла не влечёт никаких изменений стандартных процедур в операционной
- Непрерывность — благодаря чехлу 3D система не покидает операционную и всегда готова к работе
- Качество — сапфировая линза на дистальном конце стерильного чехла обеспечивает идеальное качество визуализации
- Безопасность — стерильный чехол не содержит в своем составе латекса, а также сокращает риск перекрестного инфицирования
- Бюджет — для выполнения подавляющего большинства операций хирургам потребуется всего 2 лапароскопа (0° и 30°), следовательно, не будет необходимости в покупке подменных лапароскопов
- Экономия — отсутствие затрат на обработку
Технология Chip-on-the-tip и стандартные 3D-камеры — в чем разница?
Система 3D визуализации с технологией chip-on-the-tip
Эндоскопы с технологией chip-on-the-tip представляют новое явление относительно к традиционной конструкции эндовидеокамер. Эта технология предполагает размещение двух светочувствительных матриц в дистальном конце эндоскопа. Формирование изображения начинается с линзы. Она расположена в дистальном конце эндоскопа. После линзы изображение поступает на светочувствительные матрицы, которые находятся в том же дистальном конце. Матрицы преобразуют световые сигналы в закодированные электронные и передают последние в головку камеры через кабели. Затем эти сигналы направляются в контроллер камеры, который передат их на 3D-монитор, где они отображаются в виде пассивного 3D-изображения с разными углами поляризации для правого и левого глаза. Наконец, на последнем этапе пассивные 3D-очки позволяют хирургу увидеть трехмерный образ.
Системы, которые базируются на технологии chip-on-the-tip, представляют собой решение «все в одном». В том числе в этой технологии светопроводящий кабель интегрирован в камеру. Обычно в такого рода системах отсутствует возможность фокусировки изображения.
В силу того, что внешний диаметр 3D-эндоскопа не должен превышать 10 мм, а два светочувствительных сенсора необходимо разместить в его дистальном конце, размеры этих сенсоров ощутимо меньше, чем размеры аналогичных, расположенных в 3D-камерах стандартной конструкции. Собственное разрешение chip-on-the-tip сенсоров обычно ниже общепринятого стандарта Full HD (1920 × 1080) и нуждается в программном улучшении до Full HD качества.
Глубина восприятия является ключевой характеристикой для трехмерной визуализации. Способность системы обеспечивать качественное восприятие глубины является неотъемлемым компонентом естественного 3D-изображения. Конструкционные особенности chip-on-the-tip камер сказываются на глубине восприятия операционного поля и ограничивают ее. Это выражается в ухудшении общего впечатления от 3D-визуализации.
Сенсоры уменьшенного размера соответственно имеют меньшие размеры пикселей. Это приводит к усилению отвлекающих хирурга шумов. Именно по этим причинам предпочтительнее иметь в камерах сенсоры большего размера.
Классические системы 3D-визуализации
Так называемые «традиционные» системы, к которым принадлежит и система визуализации EinsteinVision® 3D, состоят из жесткого эндоскопа со стержневыми линзами. Линзы передают изображение от дистального конца эндоскопа на два светочувствительных сенсора, расположенных в головке камеры. С этого момента алгоритм формирования 3D-изображения совпадает со схемой, описанной для chip-on-the-tip технологии. Основные отличия традиционных камер от chip-on-the-tip систем:
- наличие в головке камеры двух светочувствительных сенсоров значительно большего размера, позволяющих максимально снизить шумы при визуализации;
- более широкая зона фокусировки;
- возможность формирования истинного Full HD изображения самими сенсорами без необходимости дополнительного цифрового улучшения;
- вес системы стержневых линз и объективов выглядит незначительным в сравнении с общим весом видеолапароскопа.
А вам было бы интересно пользоваться 3D-технологиями без необходимости носить 3D-очки?
Многие верят, что именно это может стать новым этапом развития 3D-технологий. Ведется множество разработок, которые нацелены на появление на медицинском рынке автостереоскопических мониторов. Эта технология уже нашла применение в некоторых смартфонах и бытовых мониторах. Эксперты полагают, что в скором времени она проникнет и в сферу медицины.