Medicīniskā endoskopa melnā tehnoloģija (1) 4K/8K Ultra HD + 3D attēlveidošana

Medicīnisko endoskopu attēlveidošanas tehnoloģija ir piedzīvojusi strauju attīstību no standarta izšķirtspējas (SD) līdz augstas izšķirtspējas (HD) un tagad līdz 4K/8K īpaši augstas izšķirtspējas + 3D stereoskopiskajai attēlveidošanai. Šī tehnoloģiskā revolūcija ir ievērojami uzlabojusi ķirurģisko precizitāti, bojājumu noteikšanas ātrumu un ārstu darbības pieredzi. Turpmāk sniegts visaptverošs ievads par tehniskajiem principiem, galvenajām priekšrocībām, klīniskajiem pielietojumiem, reprezentatīvajiem produktiem un nākotnes tendencēm.

1. Tehniskie principi

(1) 4K/8K īpaši augstas izšķirtspējas attēlveidošana

izšķirtspēja:

4K: 3840 × 2160 pikseļi (aptuveni 8 miljoni pikseļu), kas ir 4 reizes vairāk nekā 1080P (Full HD).

8K: 7680 × 4320 pikseļi (aptuveni 33 miljoni pikseļu) ar 4x lielāku skaidrību.

Galvenā tehnoloģija:

Augsta blīvuma CMOS sensors: lielāks gaismjutīgais laukums, kas uzlabo attēlu kvalitāti vāja apgaismojuma apstākļos.

HDR (plašs dinamiskais diapazons): uzlabo kontrastu starp gaišo un tumšo, novēršot pāreksponēšanu vai nepietiekamu ekspozīciju.

Attēlu apstrādes dzinējs: trokšņu samazināšana reāllaikā, malu uzlabošana (piemēram, Olympus VISERA 4K "Ultra HD signāla apstrāde").

(2) 3D stereoskopiskā attēlveidošana

Īstenošanas metode:

Divu objektīvu sistēma: divas neatkarīgas kameras simulē cilvēka acs atšķirību un sintezē 3D attēlus (piemēram, Stryker1588 AIM).

Polarizēta gaisma/laika dalīšanas displejs: stereoskopiskā redze tiek panākta, izmantojot īpašas brilles (dažas laparoskopiskas sistēmas).

Galvenās priekšrocības:

Dziļuma uztvere: precīzi novērtējiet telpisko saistību starp organizācijas līmeņiem (piemēram, nerviem un asinsvadiem).

Samaziniet redzes nogurumu: tuvāk dabiskajam redzējumam, samaziniet 2D ķirurģijas "plaknes operācijas" kļūdu.

2. Galvenās priekšrocības (salīdzinājumā ar tradicionālo augstas izšķirtspējas endoskopiju)

3. Klīniskās lietošanas scenāriji

(1) 4K/8K īpaši augstas izšķirtspējas galvenā pielietošana

Agrīna audzēju diagnostika:

Kolorektālā vēža skrīningā 4K var identificēt sīkus polipus, kuru izmērs ir mazāks par 5 mm (kurus tradicionālā endoskopija viegli nepamana).

Apvienojumā ar šaurjoslas attēlveidošanu (NBI) agrīnas vēža atklāšanas rādītājs ir palielināts līdz vairāk nekā 90%.

Sarežģīta minimāli invazīva ķirurģija:

Laparoskopiska radikāla prostatektomija: neirovaskulāro saišķu skaidrs 4K attēlojums samazina urīna nesaturēšanas risku.

Vairogdziedzera operācija: atkārtota balsenes nerva 8K izšķirtspēja, lai izvairītos no bojājumiem.

(2) 3D stereoskopiskās attēlveidošanas galvenais pielietojums

Darbība šaurā telpā:

Transnazāla hipofīzes audzēja rezekcija: izvairieties pieskarties iekšējai miega artērijai ar 3D redzi.

Vienas pieslēgvietas laparoskopiskā ķirurģija (LESS): Dziļuma uztvere uzlabo instrumentu manipulācijas precizitāti.

Šuves un anastomozes:

Kuņģa-zarnu trakta anastomoze: 3D šūšana ir precīzāka un samazina noplūdes risku.

4. Ražotāju un produktu pārstāvēšana

5. Tehniskas problēmas un risinājumi

(1) Datu apjoms ir ievērojami pieaudzis

Problēma: 4K/8K video datplūsma ir liela (4K nepieciešams ≥ 150 Mb/s joslas platums), un tradicionālajām ierīcēm ir pārraides latentums.

Risinājums:

Šķiedru optikas signāla pārraide (piemēram, Karla Storca TIPCAM protokols).

Saspiešanas algoritms (HEVC/H.265 kodējums).

(2) 3D reiboņa problēma

Problēma: Daži ārsti, ilgstoši lietojot 3D, ir pakļauti nogurumam.

Risinājums:

Dinamiska fokusa attāluma regulēšana (piemēram, Stryker AIM sistēma, kas var pārslēgties starp 2D un 3D režīmu).

3D tehnoloģija ar neapbruņotu aci (eksperimentālā stadijā, brilles nav nepieciešamas).

(3) Augstas izmaksas

Problēma: 4K endoskopa sistēmas cena var sasniegt 3 līdz 5 miljonus juaņu.

Izrāviena virziens:

Vietējā aizstāšana (piemēram, medicīnisko 4K endoskopu atvēršana par cenu, kas ir tikai 50% no importēto).

Modulārs dizains (tikai kameras jaunināšana, saglabājot sākotnējo resursdatoru).

6. Nākotnes attīstības tendences

8K popularizēšana + mākslīgā intelekta uzlabošana:

8K apvienojumā ar mākslīgo intelektu bojājumu marķēšanai reāllaikā (piemēram, Sony sadarbība ar Olympus 8K+AI endoskopijas izstrādē).

3D hologrāfiska projekcija:

Intraoperatīva hologrāfiska attēlu navigācija (piemēram, Microsoft HoloLens 2, kas integrē endoskopiskos datus).

Bezvadu 4K/8K pārraide:

5G tīkls atbalsta attālinātu 4K ķirurģisko tiešraidi (kā izmēģinājusi Tautas atbrīvošanas armijas Vispārējā slimnīca).

Elastīgs 3D endoskops:

Elastīgs 3D elektroniskais endoskops (piemērots šauriem elpceļiem, piemēram, bronhiem un žultsvadiem).

apkopot

4K/8K+3D endoskopiskā tehnoloģija maina minimāli invazīvās ķirurģijas standartus:

Diagnostikas līmenī agrīna vēža atklāšanas rādītājs ir ievērojami palielinājies, samazinot neatklāto diagnožu skaitu.

Ķirurģiskais līmenis: 3D redze samazina operācijas grūtības un saīsina apguves līkni.

Nākotnē integrācija ar mākslīgo intelektu, 5G un hologrāfisko tehnoloģiju ievadīs jaunu "inteliģentās ķirurģijas" ēru.