Medicininis endoskopas su juodąja technologija (1) 4K/8K Ultra HD + 3D vaizdavimas

Medicininių endoskopų vaizdavimo technologija smarkiai vystėsi nuo standartinės raiškos (SD) iki didelės raiškos (HD), o dabar – iki 4K/8K itin didelės raiškos + 3D stereoskopinio vaizdavimo. Ši technologinė revoliucija labai pagerino chirurginį tikslumą, pažeidimų aptikimo dažnį ir gydytojų darbo patirtį. Toliau pateikiama išsami techninių principų, pagrindinių privalumų, klinikinių pritaikymų, tipinių produktų ir ateities tendencijų apžvalga.

1. Techniniai principai

(1) 4K/8K itin didelės raiškos vaizdavimas

skiriamoji geba:

4K: 3840 × 2160 pikselių (maždaug 8 milijonai pikselių), tai yra 4 kartus daugiau nei 1080P („Full HD“).

8K: 7680 × 4320 pikselių (maždaug 33 milijonai pikselių) ir 4 kartus didesnis ryškumas.

Pagrindinė technologija:

Didelio tankio CMOS jutiklis: didesnis jautrus šviesai plotas, pagerinantis vaizdo kokybę esant prastam apšvietimui.

HDR (platus dinaminis diapazonas): pagerina kontrastą tarp šviesos ir tamsos, išvengiant per didelio arba per mažo eksponavimo.

Vaizdo apdorojimo modulis: triukšmo mažinimas realiuoju laiku, kraštų paryškinimas (pvz., „Olympus VISERA 4K“ „Ultra HD signalo apdorojimas“).

(2) 3D stereoskopinis vaizdavimas

Įgyvendinimo metodas:

Dviejų objektyvų sistema: dvi nepriklausomos kameros imituoja žmogaus akies skirtumus ir sintezuoja 3D vaizdus (pvz., „Stryker1588 AIM“).

Poliarizuota šviesa / laiko padalijimo ekranas: stereoskopinis matymas pasiekiamas per specialius akinius (kai kurios laparoskopinės sistemos).

Pagrindiniai privalumai:

Gylio suvokimas: tiksliai įvertinkite erdvinį ryšį tarp organizacinių lygmenų (pvz., nervų ir kraujagyslių).

Sumažinkite regos nuovargį: arčiau natūralaus regėjimo, sumažinkite 2D chirurgijos „plokštumos operacijos“ klaidą.

2. Pagrindiniai privalumai (palyginti su tradicine didelės raiškos endoskopija)

3. Klinikinio taikymo scenarijai

(1) Pagrindinė 4K/8K itin didelės raiškos taikymo sritis

Ankstyva navikų diagnostika:

Atliekant kolorektalinio vėžio atrankinį tyrimą, 4K skenavimas gali aptikti mažus polipus, mažesnius nei 5 mm (kuriuos tradicinė endoskopija lengvai nepastebi).

Kartu su siaurajuosčiu vaizdinimu (NBI) ankstyvo vėžio nustatymo rodiklis padidėjo iki daugiau nei 90%.

Sudėtinga minimaliai invazinė chirurgija:

Laparoskopinė radikali prostatektomija: aiškus 4K neurovaskulinių pluoštų vaizdas sumažina šlapimo nelaikymo riziką.

Skydliaukės operacija: 8K raiška pasikartojančio gerklų nervo, siekiant išvengti pažeidimų.

(2) Pagrindinis 3D stereoskopinio vaizdavimo taikymas

Siaurų erdvių veikimas:

Transnazalinė hipofizės naviko rezekcija: venkite liesti vidinės miego arterijos 3D vaizdu.

Vieno prievado laparoskopinė chirurgija (LESS): gylio suvokimas pagerina instrumento manipuliavimo tikslumą.

Siūlė ir anastomozė:

Virškinimo trakto anastomozė: 3D siuvimas yra tikslesnis ir sumažina nuotėkio riziką.

4. Gamintojų ir produktų atstovavimas

5. Techniniai iššūkiai ir sprendimai

(1) Duomenų kiekis labai išaugo

Problema: 4K/8K vaizdo įrašų srautas didelis (4K reikia ≥ 150 Mbps pralaidumo), o tradiciniai įrenginiai patiria perdavimo delsą.

Sprendimas:

Šviesolaidinio signalo perdavimas (pvz., Karlo Storzo TIPCAM protokolas).

Glaudinimo algoritmas (HEVC/H.265 kodavimas).

(2) 3D galvos svaigimo problema

Problema: Kai kurie gydytojai linkę nuovargiui, kai ilgą laiką naudoja 3D vaizdus.

Sprendimas:

Dinaminis židinio nuotolio reguliavimas (pvz., „Stryker“ AIM sistema, kuri gali perjungti 2D ir 3D režimus).

3D technologija plika akimi (eksperimentinė stadija, nereikia akinių).

(3) Didelė kaina

Problema: 4K endoskopo sistemos kaina gali siekti 3–5 milijonus juanių.

Proveržio kryptis:

Vietinis pakeitimas (pvz., medicininių 4K endoskopų atidarymas už kainą, kuri sudaro tik 50 % importuotų).

Modulinis dizainas (atnaujinama tik kamera, išlaikant originalų pagrindinį kompiuterį).

6. Būsimos plėtros tendencijos

8K populiarinimas + dirbtinio intelekto patobulinimas:

8K raiška kartu su dirbtiniu intelektu pažeidimų žymėjimui realiuoju laiku (pvz., „Sony“ bendradarbiavimas su „Olympus“ kuriant 8K + dirbtinio intelekto endoskopiją).

3D holografinė projekcija:

Intraoperacinė holografinė vaizdų navigacija (pvz., „Microsoft HoloLens 2“, integruojanti endoskopinius duomenis).

Belaidis 4K/8K perdavimas:

5G tinklas palaiko nuotolinę 4K chirurginę tiesioginę transliaciją (kaip išbando Liaudies išlaisvinimo armijos bendroji ligoninė).

Lankstus 3D endoskopas:

Lankstus 3D elektroninis endoskopas (tinka siauriems kvėpavimo takams, tokiems kaip bronchai ir tulžies latakai).

apibendrinti

4K/8K+3D endoskopinė technologija keičia minimaliai invazinės chirurgijos standartus:

Diagnostiniu lygmeniu ankstyvojo vėžio nustatymo rodiklis gerokai padidėjo, todėl sumažėjo praleistų diagnozių.

Chirurginis lygis: 3D regėjimas sumažina operacijos sudėtingumą ir sutrumpina mokymosi kreivę.

Ateityje integracija su dirbtiniu intelektu, 5G ir holografine technologija atvers kelią naujai „intelektualios chirurgijos“ erai.