Medicinski endoskop crne tehnologije (1) 4K/8K Ultra HD+3D snimanje

Tehnologija snimanja medicinskih endoskopa prošla je kroz nagli razvoj od standardne definicije (SD) do visoke definicije (HD), a sada do 4K/8K ultra visoke definicije + 3D stereoskopskog snimanja. Ova tehnološka revolucija je značajno poboljšala hiruršku tačnost, stopu detekcije lezija i iskustvo ljekara u radu. U nastavku slijedi sveobuhvatan uvod u tehničke principe, ključne prednosti, kliničke primjene, reprezentativne proizvode i buduće trendove.

1. Tehnički principi

(1) 4K/8K Ultra HD snimanje

razlučujuća moć:

4K: 3840 × 2160 piksela (približno 8 miliona piksela), što je 4 puta više od 1080P (Full HD).

8K: 7680 × 4320 piksela (približno 33 miliona piksela), sa 4x povećanjem jasnoće.

Osnovna tehnologija:

CMOS senzor visoke gustoće: veća fotoosjetljiva površina, poboljšava kvalitetu slike u okruženjima sa slabim osvjetljenjem.

HDR (Visoki dinamički raspon): poboljšava kontrast između svijetlih i tamnih područja, izbjegavajući prekomjernu ili nedovoljnu ekspoziciju.

Mehanizam za obradu slike: smanjenje šuma u realnom vremenu, poboljšanje ivica (kao što je "Ultra HD obrada signala" kod Olympus VISERA 4K).

(2) 3D stereoskopsko snimanje

Način implementacije:

Sistem dvostrukih sočiva: Dvije nezavisne kamere simuliraju disparitet ljudskog oka i sintetiziraju 3D slike (kao što je Stryker1588 AIM).

Polarizovana svjetlost/prikaz sa vremenskom podjelom: Stereoskopski vid se postiže pomoću posebnih naočala (neki laparoskopski sistemi).

Osnovne prednosti:

Percepcija dubine: Precizno procijeniti prostorni odnos između organizacijskih nivoa (kao što su živci i krvni sudovi).

Smanjite vizualni umor: bliže prirodnom vidu, smanjite grešku "operacije u ravnini" 2D hirurgije.

2. Osnovne prednosti (u odnosu na tradicionalnu endoskopiju visoke definicije)

3. Scenariji kliničke primjene

(1) Osnovna primjena 4K/8K ultra visoke definicije

Rana dijagnoza tumora:

U skriningu kolorektalnog karcinoma, 4K može identificirati sitne polipe <5 mm (koje se lako previde tradicionalnom endoskopijom).

U kombinaciji sa uskopojasnim snimanjem (NBI), stopa ranog otkrivanja raka povećana je na preko 90%.

Kompleksna minimalno invazivna hirurgija:

Laparoskopska radikalna prostatektomija: 4K jasan prikaz neurovaskularnih snopova smanjuje rizik od urinarne inkontinencije.

Operacija štitne žlijezde: 8K rezolucija rekurentnog laringealnog živca kako bi se izbjeglo oštećenje.

(2) Osnovna primjena 3D stereoskopskog snimanja

Operacija u uskom prostoru:

Transnazalna resekcija tumora hipofize: Izbjegavajte dodirivanje unutrašnje karotidne arterije 3D vidom.

Laparoskopska hirurgija sa jednim portom (LESS): Percepcija dubine poboljšava preciznost manipulacije instrumentima.

Šav i anastomoza:

Gastrointestinalna anastomoza: 3D šivanje je preciznije i smanjuje rizik od curenja.

4. Zastupanje proizvođača i proizvoda

5. Tehnički izazovi i rješenja

(1) Količina podataka se dramatično povećala

Problem: Promet 4K/8K videa je visok (4K zahtijeva propusnost od ≥ 150 Mbps), a tradicionalni uređaji imaju latenciju prijenosa.

Rješenje:

Prijenos signala optičkim vlaknima (kao što je Karl Storzov TIPCAM protokol).

Algoritam kompresije (HEVC/H.265 kodiranje).

(2) Problem sa 3D vrtoglavicom

Problem: Neki ljekari su skloni umoru prilikom dugotrajnog korištenja 3D tehnologije.

Rješenje:

Dinamičko podešavanje žarišne daljine (kao što je Strykerov AIM sistem, koji može prebacivati između 2D i 3D).

3D tehnologija golog oka (eksperimentalna faza, nisu potrebne naočale).

(3) Visoka cijena

Problem: Cijena 4K endoskopskog sistema može doseći 3 do 5 miliona juana.

Smjer proboja:

Domaća zamjena (kao što je otvaranje medicinskih 4K endoskopa po cijeni od samo 50% uvoznih).

Modularni dizajn (samo nadogradnja kamere, zadržavanje originalnog hosta).

6. Budući razvojni trendovi

Popularizacija 8K + poboljšanje umjetne inteligencije:

8K u kombinaciji s umjetnom inteligencijom za označavanje lezija u stvarnom vremenu (kao što je Sonyjeva saradnja s Olympusom na razvoju 8K+AI endoskopije).

3D holografska projekcija:

Intraoperativna holografska navigacija slikom (kao što je Microsoft HoloLens 2 koji integriše endoskopske podatke).

Bežični 4K/8K prijenos:

5G mreža podržava udaljeni 4K prijenos uživo hirurških operacija (kao što je pilotni projekt provodila Opća bolnica Narodnooslobodilačke vojske).

Fleksibilni 3D endoskop:

Fleksibilni 3D elektronski endoskop (pogodan za uske disajne puteve poput bronhija i žučnih kanala).

sažeti

4K/8K+3D endoskopska tehnologija mijenja standard minimalno invazivne hirurgije:

Na dijagnostičkom nivou, stopa otkrivanja raka u ranoj fazi značajno se povećala, čime se smanjuje broj propuštenih dijagnoza.

Hirurški nivo: 3D vid smanjuje operativne poteškoće i skraćuje krivulju učenja.

U budućnosti, integracija s umjetnom inteligencijom, 5G i holografskom tehnologijom uvest će novu eru "inteligentne hirurgije".