Pengembangan pencitraan optik pada mikroskop bedah berbasis video.

Di bidang kedokteran, pembedahan tidak diragukan lagi merupakan sarana utama untuk mengobati sebagian besar penyakit, terutama memainkan peran penting dalam pengobatan dini kanker. Kunci keberhasilan pembedahan seorang ahli bedah terletak pada visualisasi yang jelas dari bagian patologis setelah pembedahan.Mikroskop bedahMikroskop optik telah banyak digunakan dalam bedah medis karena kemampuannya yang kuat dalam menampilkan tiga dimensi, definisi tinggi, dan resolusi tinggi. Namun, struktur anatomi bagian patologis sangat rumit dan kompleks, dan sebagian besar berdekatan dengan jaringan organ penting. Struktur berukuran milimeter hingga mikrometer jauh melampaui jangkauan yang dapat diamati oleh mata manusia. Selain itu, jaringan pembuluh darah di tubuh manusia sempit dan padat, dan pencahayaan tidak memadai. Setiap penyimpangan kecil dapat membahayakan pasien, memengaruhi efek pembedahan, dan bahkan membahayakan nyawa. Oleh karena itu, penelitian dan pengembangan mikroskop optik sangat penting.OperasimikroskopDengan pembesaran yang memadai dan gambar visual yang jelas, ini adalah topik yang terus dieksplorasi secara mendalam oleh para peneliti.

Saat ini, teknologi digital seperti pencitraan dan video, transmisi informasi, dan perekaman fotografi memasuki bidang bedah mikro dengan keunggulan baru. Teknologi ini tidak hanya sangat memengaruhi gaya hidup manusia, tetapi juga secara bertahap terintegrasi ke dalam bidang bedah mikro. Layar definisi tinggi, kamera, dan lain-lain dapat secara efektif memenuhi persyaratan akurasi bedah saat ini. Sistem video dengan CCD, CMOS, dan sensor gambar lainnya sebagai permukaan penerima secara bertahap diterapkan pada mikroskop bedah. Mikroskop bedah videoAlat ini sangat fleksibel dan nyaman bagi dokter untuk melakukan operasi. Pengenalan teknologi canggih seperti sistem navigasi, tampilan 3D, kualitas gambar definisi tinggi, realitas tertambah (AR), dan lain-lain, yang memungkinkan berbagi tampilan oleh banyak orang selama proses pembedahan, semakin membantu dokter dalam melakukan operasi intraoperatif dengan lebih baik.

Pencitraan optik mikroskop merupakan penentu utama kualitas pencitraan mikroskop. Pencitraan optik mikroskop bedah video memiliki fitur desain yang unik, menggunakan komponen optik canggih dan teknologi pencitraan seperti sensor CMOS atau CCD beresolusi tinggi dan kontras tinggi, serta teknologi kunci seperti zoom optik dan kompensasi optik. Teknologi-teknologi ini secara efektif meningkatkan kejernihan dan kualitas pencitraan mikroskop, memberikan jaminan visual yang baik untuk operasi bedah. Selain itu, dengan menggabungkan teknologi pencitraan optik dengan pemrosesan digital, pencitraan dinamis waktu nyata dan rekonstruksi 3D telah tercapai, memberikan pengalaman visual yang lebih intuitif bagi para ahli bedah. Untuk lebih meningkatkan kualitas pencitraan optik mikroskop bedah video, para peneliti terus mengeksplorasi metode pencitraan optik baru, seperti pencitraan fluoresensi, pencitraan polarisasi, pencitraan multispektral, dll., untuk meningkatkan resolusi dan kedalaman pencitraan mikroskop; serta memanfaatkan teknologi kecerdasan buatan untuk pemrosesan data pencitraan optik guna meningkatkan kejernihan dan kontras gambar.

Pada prosedur bedah awal,mikroskop binokulerMikroskop binokuler terutama digunakan sebagai alat bantu. Mikroskop binokuler adalah instrumen yang menggunakan prisma dan lensa untuk mencapai penglihatan stereoskopik. Mikroskop ini dapat memberikan persepsi kedalaman dan penglihatan stereoskopik yang tidak dimiliki oleh mikroskop monokuler. Pada pertengahan abad ke-20, von Zehender mempelopori penerapan kaca pembesar binokuler dalam pemeriksaan oftalmologi medis. Kemudian, Zeiss memperkenalkan kaca pembesar binokuler dengan jarak kerja 25 cm, meletakkan dasar bagi pengembangan mikrosurgi modern. Dalam hal pencitraan optik mikroskop bedah binokuler, jarak kerja mikroskop binokuler awal adalah 75 mm. Dengan perkembangan dan inovasi instrumen medis, mikroskop bedah pertama OPMI1 diperkenalkan, dan jarak kerjanya dapat mencapai 405 mm. Pembesarannya juga terus meningkat, dan pilihan pembesarannya pun terus bertambah. Dengan kemajuan mikroskop binokuler yang berkelanjutan, keunggulannya seperti efek stereoskopik yang jelas, kejernihan tinggi, dan jarak kerja yang panjang telah membuat mikroskop bedah binokuler banyak digunakan di berbagai departemen. Namun, keterbatasan ukurannya yang besar dan kedalamannya yang dangkal tidak dapat diabaikan, dan staf medis perlu sering melakukan kalibrasi dan fokus selama operasi, yang meningkatkan kesulitan operasi. Selain itu, ahli bedah yang fokus pada pengamatan instrumen visual dan operasi dalam waktu lama tidak hanya meningkatkan beban fisik mereka, tetapi juga tidak sesuai dengan prinsip-prinsip ergonomis. Dokter perlu mempertahankan postur tubuh yang tetap untuk melakukan pemeriksaan bedah pada pasien, dan penyesuaian manual juga diperlukan, yang sampai batas tertentu meningkatkan kesulitan operasi bedah.

Setelah tahun 1990-an, sistem kamera dan sensor gambar mulai secara bertahap terintegrasi ke dalam praktik bedah, menunjukkan potensi aplikasi yang signifikan. Pada tahun 1991, Berci secara inovatif mengembangkan sistem video untuk memvisualisasikan area bedah, dengan rentang jarak kerja yang dapat disesuaikan antara 150-500 mm dan diameter objek yang dapat diamati antara 15-25 mm, sambil mempertahankan kedalaman bidang antara 10-20 mm. Meskipun biaya perawatan lensa dan kamera yang tinggi pada saat itu membatasi penerapan teknologi ini secara luas di banyak rumah sakit, para peneliti terus mengejar inovasi teknologi dan mulai mengembangkan mikroskop bedah berbasis video yang lebih canggih. Dibandingkan dengan mikroskop bedah binokular, yang membutuhkan waktu lama untuk mempertahankan mode kerja yang tidak berubah, hal itu dapat dengan mudah menyebabkan kelelahan fisik dan mental. Mikroskop bedah tipe video memproyeksikan gambar yang diperbesar ke monitor, menghindari postur tubuh yang buruk dalam waktu lama bagi ahli bedah. Mikroskop bedah berbasis video membebaskan dokter dari satu postur tubuh, memungkinkan mereka untuk melakukan operasi pada lokasi anatomi melalui layar definisi tinggi.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan kemajuan pesat teknologi kecerdasan buatan, mikroskop bedah secara bertahap menjadi cerdas, dan mikroskop bedah berbasis video telah menjadi produk utama di pasaran. Mikroskop bedah berbasis video saat ini menggabungkan teknologi visi komputer dan pembelajaran mendalam untuk mencapai pengenalan, segmentasi, dan analisis gambar otomatis. Selama proses pembedahan, mikroskop bedah berbasis video yang cerdas dapat membantu dokter dalam menemukan jaringan yang sakit dengan cepat dan meningkatkan akurasi pembedahan.

Dalam proses pengembangan dari mikroskop binokuler hingga mikroskop bedah berbasis video, mudah untuk menemukan bahwa persyaratan akan akurasi, efisiensi, dan keamanan dalam pembedahan semakin meningkat dari hari ke hari. Saat ini, permintaan akan pencitraan optik mikroskop bedah tidak terbatas pada pembesaran bagian patologis, tetapi semakin beragam dan efisien. Dalam kedokteran klinis, mikroskop bedah banyak digunakan dalam operasi neurologis dan tulang belakang melalui modul fluoresensi yang terintegrasi dengan realitas tertambah (AR). Sistem navigasi AR dapat memfasilitasi operasi lubang kunci tulang belakang yang kompleks, dan agen fluoresen dapat memandu dokter untuk mengangkat tumor otak secara tuntas. Selain itu, para peneliti telah berhasil mencapai deteksi otomatis polip pita suara dan leukoplakia menggunakan mikroskop bedah hiperspektral yang dikombinasikan dengan algoritma klasifikasi gambar. Mikroskop bedah video telah banyak digunakan di berbagai bidang bedah seperti tiroidektomi, operasi retina, dan operasi limfatik dengan menggabungkan pencitraan fluoresensi, pencitraan multispektral, dan teknologi pengolahan gambar cerdas.

Dibandingkan dengan mikroskop bedah binokuler, mikroskop video dapat menyediakan berbagi video multi-pengguna, gambar bedah definisi tinggi, dan lebih ergonomis, sehingga mengurangi kelelahan dokter. Perkembangan pencitraan optik, digitalisasi, dan kecerdasan telah sangat meningkatkan kinerja sistem optik mikroskop bedah, dan pencitraan dinamis waktu nyata, realitas tertambah, dan teknologi lainnya telah sangat memperluas fungsi dan modul mikroskop bedah berbasis video.

Pencitraan optik mikroskop bedah berbasis video di masa depan akan lebih presisi, efisien, dan cerdas, memberikan dokter informasi pasien yang lebih komprehensif, detail, dan tiga dimensi untuk memandu operasi bedah dengan lebih baik. Sementara itu, dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan perluasan bidang aplikasi, sistem ini juga akan diterapkan dan dikembangkan di lebih banyak bidang.