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

Tehnologija snimanja medicinskih endoskopa prošla je kroz skokovit razvoj od standardne razlučivosti (SD) do visoke razlučivosti (HD), a sada do 4K/8K ultra visoke razlučivosti + 3D stereoskopskog snimanja. Ova tehnološka revolucija uvelike je poboljšala kiruršku točnost, stopu otkrivanja lezija i iskustvo liječnika u radu. U nastavku slijedi sveobuhvatan uvod u tehničke principe, ključne prednosti, kliničke primjene, reprezentativne proizvode i buduće trendove.

1. Tehnička načela

(1) 4K/8K Ultra HD snimanje

razlučujuća moć:

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

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

Osnovna tehnologija:

CMOS senzor visoke gustoće: veće fotoosjetljivo područje, poboljšava kvalitetu slike u uvjetima slabog osvjetljenja.

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

Program za obradu slike: smanjenje šuma u stvarnom vremenu, poboljšanje rubova (kao što je "Ultra HD obrada signala" Olympus VISERA 4K).

(2) 3D stereoskopsko snimanje

Način implementacije:

Sustav dvostrukih leća: Dvije neovisne kamere simuliraju nejednakost ljudskog oka i sintetiziraju 3D slike (kao što je Stryker1588 AIM).

Polarizirano svjetlo/prikaz s vremenskom podjelom: Stereoskopski vid postiže se posebnim naočalama (neki laparoskopski sustavi).

Osnovne prednosti:

Percepcija dubine: Točno procijeniti prostorni odnos između organizacijskih razina (kao što su živci i krvne žile).

Smanjite vizualni umor: bliže prirodnom vidu, smanjite pogrešku "ravninske operacije" 2D kirurgije.

2. Ključne prednosti (u usporedbi s tradicionalnom endoskopijom visoke razlučivosti)

3. Scenariji kliničke primjene

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

Rana dijagnoza tumora:

U probiru za rak debelog crijeva, 4K može identificirati sitne polipe <5 mm (koje se lako previde tradicionalnom endoskopijom).

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

Složena minimalno invazivna kirurgija:

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

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

(2) Osnovna primjena 3D stereoskopskog snimanja

Rad u uskom prostoru:

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

Laparoskopska kirurgija s jednim portom (LESS): Percepcija dubine poboljšava točnost 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.

Otopina:

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

Algoritam kompresije (HEVC/H.265 kodiranje).

(2) Problem s 3D vrtoglavicom

Problem: Neki liječnici skloni su umoru pri dugotrajnoj upotrebi 3D tehnologije.

Otopina:

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

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

(3) Visoka cijena

Problem: Cijena 4K endoskopa može doseći 3 do 5 milijuna 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 suradnja s Olympusom na razvoju 8K+AI endoskopije).

3D holografska projekcija:

Intraoperativna holografska navigacija slikama (kao što je Microsoft HoloLens 2 koji integrira endoskopske podatke).

Bežični 4K/8K prijenos:

5G mreža podržava udaljeni 4K prijenos uživo kirurških zahvata (pilot program Opće bolnice Narodnooslobodilačke vojske).

Fleksibilni 3D endoskop:

Fleksibilni 3D elektronički endoskop (pogodan za uske dišne putove poput bronha i žučnih kanala).

rezimirati

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

Na dijagnostičkoj razini, stopa otkrivanja ranog raka značajno se povećala, čime se smanjio broj propuštenih dijagnoza.

Kirurška razina: 3D vid smanjuje operativne poteškoće i skraćuje krivulju učenja.

U budućnosti će integracija s umjetnom inteligencijom, 5G i holografskom tehnologijom uvesti novo doba „inteligentne kirurgije“.