Lääketieteellinen endoskooppi, musta teknologia (1) 4K/8K Ultra HD + 3D-kuvantaminen

Lääketieteellisten endoskooppien kuvantamistekniikka on kehittynyt harppauksin normaalitarkkuudesta (SD) teräväpiirtoon (HD) ja nyt 4K/8K ultra-teräväpiirto- ja 3D-stereoskooppiseen kuvantamiseen. Tämä teknologinen vallankumous on parantanut huomattavasti kirurgista tarkkuutta, leesioiden havaitsemisastetta ja lääkärin käyttökokemusta. Seuraavassa esitetään kattava johdanto teknisiin periaatteisiin, keskeisiin etuihin, kliinisiin sovelluksiin, edustaviin tuotteisiin ja tulevaisuuden trendeihin.

1. Tekniset periaatteet

(1) 4K/8K Ultra High Definition -kuvantaminen

erotuskyky:

4K: 3840 × 2160 pikseliä (noin 8 miljoonaa pikseliä), mikä on neljä kertaa enemmän kuin 1080P (Full HD).

8K: 7680 × 4320 pikseliä (noin 33 miljoonaa pikseliä), 4 kertaa parempi selkeys.

Ydinteknologia:

Suuritiheyksinen CMOS-kenno: suurempi valoherkkä alue, mikä parantaa kuvanlaatua hämärässä.

HDR (High Dynamic Range): parantaa valon ja varjon välistä kontrastia välttäen yli- tai alivalotuksen.

Kuvaprosessori: reaaliaikainen kohinanvaimennus, reunojen parannus (kuten Olympus VISERA 4K:n "Ultra HD -signaalinkäsittely").

(2) 3D-stereoskooppinen kuvantaminen

Toteutustapa:

Kaksoislinssijärjestelmä: Kaksi itsenäistä kameraa simuloi ihmissilmän erilaisuutta ja syntetisoi 3D-kuvia (kuten Stryker1588 AIM).

Polarisoitu valo/aikajakoinen näyttö: Stereoskooppinen näkö saavutetaan erityisten lasien avulla (joissakin laparoskooppisissa järjestelmissä).

Keskeiset edut:

Syvyyden havaitseminen: Arvioi tarkasti organisaatiotasojen (kuten hermojen ja verisuonten) välistä spatiaalista suhdetta.

Vähennä visuaalista väsymystä: lähempänä luonnollista näköä, vähennä 2D-leikkauksen "tasooperaatio" -virhettä.

2. Keskeiset edut (verrattuna perinteiseen teräväpiirtoendoskopiaan)

3. Kliiniset sovellusskenaariot

(1) 4K/8K ultra high definition -tekniikan ydinsovellus

Kasvainten varhainen diagnosointi:

Paksusuolen syövän seulonnassa 4K-tekniikalla voidaan tunnistaa pienet, alle 5 mm:n polyypit (jotka perinteinen endoskopia helposti huomaa.

Yhdessä kapeakaistakuvantamisen (NBI) kanssa syövän varhaisen havaitsemisen määrä on noussut yli 90 prosenttiin.

Monimutkainen minimaalisesti invasiivinen kirurgia:

Laparoskooppinen radikaali prostatektomia: neurovaskulaaristen kimppujen selkeä 4K-näyttö vähentää virtsainkontinenssin riskiä.

Kilpirauhasleikkaus: kurkunpään hermon paluu 8K-resoluutiolla vaurioiden välttämiseksi.

(2) 3D-stereoskooppisen kuvantamisen ydinsovellus

Kapean tilan käyttö:

Aivolisäkkeen transnasaalinen kasvaimen resektio: Vältä koskettamasta sisäistä kaulavaltimoa 3D-näöllä.

Yhden portin laparoskooppinen kirurgia (LESS): Syvyyden havaitseminen parantaa instrumenttien manipuloinnin tarkkuutta.

Ompele ja anastomoosi:

Ruoansulatuskanavan anastomoosi: 3D-ompelu on tarkempaa ja vähentää vuotoriskiä.

4. Valmistajien ja tuotteiden edustaminen

5. Tekniset haasteet ja ratkaisut

(1) Datan määrä on kasvanut dramaattisesti

Ongelma: 4K/8K-videoliikenne on vilkasta (4K vaatii ≥ 150 Mbps kaistanleveyttä), ja perinteisissä laitteissa on lähetysviivettä.

Ratkaisu:

Kuituoptinen signaalinsiirto (kuten Karl Storzin TIPCAM-protokolla).

Pakkausalgoritmi (HEVC/H.265-koodaus).

(2) 3D-huimausongelma

Ongelma: Jotkut lääkärit ovat alttiita väsymykselle käyttäessään 3D-laitteita pitkään.

Ratkaisu:

Dynaaminen polttovälin säätö (kuten Strykerin AIM-järjestelmä, joka voi vaihtaa 2D- ja 3D-tilan välillä).

Paljaalla silmällä kuvattu 3D-teknologia (kokeellinen vaihe, ei tarvitse laseja).

(3) Korkeat kustannukset

Ongelma: 4K-endoskooppijärjestelmän hinta voi nousta 3–5 miljoonaan yuaniin.

Läpimurtosuunta:

Kotimaisten tuotteiden korvaaminen (kuten lääketieteellisten 4K-endoskooppien avaaminen hintaan, joka on vain 50 % tuontituotteiden hinnasta).

Modulaarinen rakenne (vain kameran päivitys, alkuperäinen isäntä säilyy).

6. Tulevaisuuden kehityssuunnat

8K-tarkkuuden popularisointi + tekoälyn parannus:

8K yhdistettynä tekoälyyn reaaliaikaista leesioiden merkitsemistä varten (kuten Sonyn yhteistyö Olympuksen kanssa 8K+tekoälyendoskopian kehittämiseksi).

3D-holografinen projektio:

Leikkauksen aikainen holografinen kuvan navigointi (kuten endoskooppisia tietoja integroiva Microsoft HoloLens 2).

Langaton 4K/8K-siirto:

5G-verkko tukee kirurgisten toimenpiteiden 4K-suoratoistoa etänä (Kansan vapautusarmeijan yleisen sairaalan pilottihankkeen mukaisesti).

Joustava 3D-endoskooppi:

Joustava 3D-endoskooppi (sopii kapeille hengitysteille, kuten keuhkoputkille ja sappitiehyille).

tiivistää

4K/8K+3D-endoskooppinen teknologia mullistaa minimaalisesti invasiivisen kirurgian standardin:

Diagnostisella tasolla varhaisen vaiheen syövän havaitsemisaste on noussut merkittävästi, mikä on vähentänyt diagnoosien havaitsematta jäämistä.

Kirurginen taso: 3D-näkö vähentää leikkausvaikeuksia ja lyhentää oppimiskäyrää.

Tulevaisuudessa tekoälyn, 5G:n ja holografisen teknologian integrointi aloittaa uuden "älykkään kirurgian" aikakauden.