نظام العرض ثلاثي الأبعاد في جراحة العيون (الجراحة بنظام العرض العلوي / الفحص المجهري الرقمي ثلاثي الأبعاد) هو طريقة يتم فيها تصوير النظام البصري لمجهر الجراحة بكاميرا، وعرض الصورة على شاشة ثلاثية الأبعاد كبيرة، ويقوم الجراح بإجراء العملية. لا ينظر الجراح مباشرة إلى عدسات المجهر، بل يرتدي نظارات ثلاثية الأبعاد (مستقطبة أو ذات مصراع بلوري سائل) وينظر إلى الشاشة أثناء إجراء الجراحة.
الخلفية التاريخية: تم الإبلاغ عن مفهوم الجراحة بنظام العرض العلوي لأول مرة في عام 2010 بواسطة Weinstock وآخرين. بعد ذلك، تم الإبلاغ عن تطبيقه في جراحة الشبكية والجسم الزجاجي بواسطة Eckardt وPaulo، وانتشر في جميع أنحاء مجال طب العيون.
في الجراحة المجهرية البصرية التقليدية، كان على الجراح تقريب عينيه من عدسات المجهر والحفاظ على وضعية الانحناء للأمام لفترات طويلة. يمثل نظام العرض ثلاثي الأبعاد ابتكارًا تكنولوجيًا يزيل هذا العبء الوضعي بشكل جذري.
في الجراحة المجهرية التقليدية، يحافظ الجراح على وضعية الانحناء للأمام مع تقريب العينين من العدسات، بينما في الجراحة بنظام العرض العلوي، ينظر الجراح إلى شاشة ثلاثية الأبعاد كبيرة في وضعية طبيعية مع رفع الرأس. هذا يقلل من العبء الوضعي على الرقبة والظهر، كما يسهل الملاحظة المتزامنة لعدة أشخاص لأغراض تعليمية.
فيما يلي المزايا الرئيسية التي يوفرها نظام العرض ثلاثي الأبعاد مقارنة بالميكروسكوب البصري التقليدي.
بيئة العمل (تحسين الوضعية): يعاني 62% من أطباء العيون من أعراض في الرقبة، مما يجعل الحفاظ على صحة الجراح تحديًا خطيرًا. يتيح نظام العرض ثلاثي الأبعاد للجراح العمل في وضعية جلوس طبيعية مع رفع الرأس، مما يقلل بشكل كبير من الضغط على الرقبة والظهر.
المساهمة في التعليم والتعاون: يمكن إخراج صورة المجال الجراحي إلى شاشات متعددة في وقت واحد. يمكن للمشرف والمتدرب مشاركة نفس الصورة أثناء الجراحة، مما يحسن كفاءة التعليم. يمكن أيضًا للزوار وطاقم غرفة العمليات رؤية الوضع الجراحي بنفس مجال الرؤية.
تحسين الصورة الرقمية: يمكن معالجة الصورة الرقمية الملتقطة بالكاميرا في الوقت الفعلي. يمكن تطبيق تحسين التباين وتقليل الضوضاء والمرشحات الرقمية وتصحيح الألوان أثناء الجراحة، ويستخدم ذلك لتحسين رؤية صبغة الغشاء الداخلي المحدد (ILM).
تقليل التعرض للضوء الشبكي: يتيح نظام العرض ثلاثي الأبعاد الجراحة في إضاءة منخفضة، مما يقلل التعرض للضوء على الشبكية مقارنة بالميكروسكوب التقليدي1). هذه خاصية مهمة لتقليل خطر تلف الشبكية الناتج عن السمية الضوئية.
تحسين راحة الجراح: يقلل التعب أثناء الجراحات الطويلة، ومن المتوقع أن يستمر التركيز1).
مقارنة الخصائص الرئيسية لنظام العرض ثلاثي الأبعاد والميكروسكوب البصري التقليدي.
| الخاصية | نظام العرض ثلاثي الأبعاد | الميكروسكوب التقليدي |
|---|---|---|
| وضعية الجراح | الرأس مرفوع (وضعية طبيعية) | الانحناء للأمام (النظر المباشر عبر العدسة) |
| التعرض للضوء | مخفض1) | قياسي |
| معالجة الصور | قابل للتحسين الرقمي | النظام البصري فقط |
تم التأكد من أن نظام العرض ثلاثي الأبعاد يظهر فعالية مماثلة للمجهر البصري التقليدي1). من حيث نتائج الجراحة (استعادة الرؤية والنتائج التشريحية)، فهو لا يقل عن المجهر البصري الحالي، ويتفوق في بيئة العمل، وتقليل التعرض للضوء، وتحسين الصورة الرقمية.
نظام العرض ثلاثي الأبعاد قابل للتطبيق في مجموعة متنوعة من الإجراءات الجراحية في طب العيون.
جراحة إعتام عدسة العين: تم تطوير نظام TrueVision كمنصة رائدة لجراحة الرأس لأعلى ثلاثية الأبعاد في جراحة إعتام عدسة العين. يمكن إجراء تقسيم النواة، واستحلاب العدسة، وإدخال العدسة داخل العين تحت رؤية ثلاثية الأبعاد.
جراحة الشبكية والجسم الزجاجي: هذا هو المجال الذي تحظى فيه جراحة الرأس لأعلى بأوسع تقدير. في جراحة ثقب البقعة، أظهر نظام العرض ثلاثي الأبعاد فعالية مماثلة للمجهر التقليدي، مع تأكيد تقليل التعرض للضوء الشبكي1). يمكن إجراء استئصال الزجاجية، وتقشير الغشاء، والتخثير الضوئي بالليزر تحت رؤية ثلاثية الأبعاد.
جراحة القرنية: تم الإبلاغ عن تطبيق nDSAEK (nanoultrathin DSAEK) كتطبيق لـ DSAEK (زرع بطانة القرنية الغشائية). يمكن إجراء التعامل مع الطعوم فائقة الرقة وحقن الفقاعات بدقة تحت الرؤية الرقمية.
جراحة الجلوكوما: تم الإبلاغ أيضًا عن تطبيقات في جراحة الجزء الأمامي مثل استئصال التربيق وجراحة الترشيح، ويتوسع نطاق الإجراءات القابلة للتطبيق.
فيما يلي أنظمة العرض ثلاثي الأبعاد التمثيلية التي تم تطبيقها عمليًا حتى الآن.
NGENUITY
الشركة المصنعة: Alcon (ألكون)
الشاشة: شاشة 4K OLED ثلاثية الأبعاد
طريقة الرؤية المجسمة: طريقة الاستقطاب
الميزات: مصممة لجراحة الشبكية والجسم الزجاجي. تتضمن خيارًا متكاملًا للتصوير المقطعي التوافقي البصري أثناء الجراحة. مزودة بمرشحات رقمية ووظائف تعزيز التباين. النظام التجاري الأكثر انتشارًا حاليًا.
TrueVision
الشركة المصنعة: TrueVision 3D Surgical
الجراحة المستهدفة: جراحة الساد وجراحة الجزء الأمامي للعين
طريقة الرؤية المجسمة: طريقة الغالق النشط
الميزات: منصة رائدة في الجراحة بدون مجهر. حققت التصور الرقمي ثلاثي الأبعاد في جراحة الساد منذ البداية. يمكن دمجها مع قياس الانحرافات أثناء الجراحة.
Sony HMS-3000MT
الشركة المصنعة: Sony
النوع: نظام شاشة مثبت على الرأس
طريقة الرؤية المجسمة: نظام مثبت على الرأس
الميزات: يوفر الصورة لشاشة مثبتة على رأس الجراح. لا حاجة لشاشة منفصلة ويسهل التكيف مع الفروق الفردية. مثال على شكل يوفر تجربة رؤية مجسمة نشطة وليست سلبية.
مقارنة مواصفات الأنظمة الثلاثة الرئيسية.
| النظام | الدقة | الرؤية المجسمة |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | نظام الاستقطاب |
| TrueVision | HD إلى 4K | الغالق النشط |
| HMS-3000MT | HD | نظام شاشة الرأس (HMD) |
يشرح هذا القسم التقنيات الرئيسية المدمجة في نظام العرض ثلاثي الأبعاد.
عرض النطاق الديناميكي العالي (HDR): يعيد إنتاج تباين واسع من السطوع العالي إلى المنخفض. يعرض الفرق بين تجويف الزجاجي المظلم والضوء الساطع بشكل طبيعي، مما يعزز رؤية الأنسجة.
دقة عالية 4K إلى 8K: الدقة السائدة حالياً هي 4K (3840×2160 بكسل)، ويجري تطوير دقة 8K كجيل قادم. تعمل الدقة العالية على تحسين رؤية الغشاء الداخلي والهياكل الشبكية الدقيقة.
المرشحات الرقمية: يمكن تطبيق معالجة التصفية في الوقت الفعلي أثناء الجراحة. تتوفر ميزات مثل تحسين لون صبغ الغشاء الداخلي (مثل الأزرق اللامع G)، وتصحيح التباين، والعرض بالألوان الزائفة.
دمج التصوير المقطعي التوافقي البصري (OCT) أثناء الجراحة: تم تطوير تقنية لدمج OCT في المجهر الجراحي، مما يتيح عرض الصور المقطعية في الوقت الفعلي على شاشة ثلاثية الأبعاد1). يمكن تأكيد إغلاق الثقب البقعي وتقييم انفصال الغشاء أثناء الجراحة.
تضخيم الإشارة والتصوير في الإضاءة المنخفضة: تتيح الحساسية العالية لمستشعر الكاميرا الحصول على صور عالية الجودة مع تقليل كمية الإضاءة. هذه هي الآلية الرئيسية لتقليل التعرض الضوئي للشبكية.
تعتمد الرؤية المجسمة عبر أنظمة العرض ثلاثي الأبعاد على تقديم صور منفصلة لكل عين لتوليد إدراك العمق. هناك طريقتان رئيسيتان مستخدمتان.
الرؤية المجسمة النشطة (الطريقة النشطة): تستخدم نظارات مزودة بشاشات بلورية سائلة تغلق وتفتح بالتناوب بسرعة عالية، متزامنة مع الشاشة لتبديل الصور بين العين اليسرى واليمنى لكل إطار. تُستخدم في نظام TrueVision.
الرؤية المجسمة السلبية (الطريقة السلبية): تستخدم نظارات مزودة بمرشحات استقطاب. تعرض الشاشة صورًا باستقطاب أفقي ورأسي في وقت واحد، وتفصل النظارات المستقطبة بين العينين. تُستخدم في نظام NGENUITY. الميزة هي نظارات خفيفة الوزن ولا تحتاج إلى بطارية.
طريقة HMS (الخوذة): تعرض الصورة مباشرة على شاشة مثبتة على رأس الجراح. نظرًا لأن الصورة تُعرض أمام عيني الجراح دون شاشة منفصلة، فمن السهل ضبطها وفقًا لمسافة حدقة العين الفردية. يستخدم نظام Sony HMS-3000MT هذه الطريقة.
تلتقط وحدة الكاميرا الضوء عبر مقسم الشعاع في مجهر الجراحة. تتم معالجة الصور الملتقطة بواسطة مستشعر CMOS في الوقت الفعلي وإخراجها كصورة ثلاثية الأبعاد. يعد تقليل زمن الوصول (التأخير) أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على دقة الجراحة، وقد تم تقليله في الأنظمة الحالية إلى مستوى لا يمكن إدراكه.
في كل من طرق الاستقطاب والغالق، يتم تقليل زمن الوصول (تأخير الصورة) إلى مستوى لا يمكن إدراكه، ويعتبر تأثيره على دقة الجراح ضئيلًا. كما تم تأكيد فعالية أنظمة العرض ثلاثي الأبعاد المماثلة للمجهر التقليدي 1). من المعروف أن هناك منحنى تعلم في البداية كمسألة اعتياد.
دقة فائقة 8K: يجري تطوير أنظمة تدعم 8K كجيل تالٍ لدقة 4K الحالية. من المتوقع أن تتيح دقة 8K (7680 × 4320 بكسل) مراقبة البنية الدقيقة للغشاء الداخلي وتفاصيل الأوعية الدموية في الشبكية بدقة أعلى من ذي قبل.
تطور أنظمة العرض المثبتة على الرأس (HMS): يستمر تحسين أجهزة العرض المثبتة على الرأس (HMD) لتتوافق تمامًا مع الخصائص البصرية الفردية (المسافة بين الحدقتين، تصحيح الانكسار). يتم تطوير الجيل التالي من أجهزة HMD عالية السطوع ومنخفضة زمن الوصول والمخصصة للجراحة.
الدمج مع الواقع المعزز (AR): يجري البحث في أنظمة الجراحة بالواقع المعزز التي تعرض صور التصوير المقطعي البصري أثناء العملية، وتصوير الأوعية الدموية الفلوريسيني، ومعلومات المريض في الوقت الفعلي متراكبة على الفيديو الجراحي. الهدف هو تحقيق بيئة تمكن الجراح من الوصول إلى أنواع متعددة من المعلومات دون تحويل نظره.
تطبيق نظام العرض الرأسي على المصباح الشقي: تم الإبلاغ عن محاولات لتطبيق نظام العرض ثلاثي الأبعاد الرأسي على مجهر المصباح الشقي المستخدم في العيادات الخارجية، وليس فقط على مجهر الجراحة. تشمل المزايا تحسين بيئة العمل أثناء الفحص وتسهيل تسجيل الصور.
التكامل مع تحليل الصور بالذكاء الاصطناعي: يجري تطوير أنظمة لتحليل الفيديو في الوقت الفعلي باستخدام الذكاء الاصطناعي لتحديد الأنسجة ودعم التشريح. كما يتم دراسة الدمج مع الروبوتات الجراحية المساعدة.
مع انخفاض التكاليف التقنية وتراكم الأدلة السريرية، يتزايد انتشار أنظمة العرض ثلاثي الأبعاد. يتم تقييم المزايا المتعددة مثل تحسين بيئة العمل للجراح، وتقليل التعرض للضوء، ومعالجة الصور الرقمية، مما يؤدي إلى زيادة الاعتماد في المرافق الكبيرة. من المتوقع أن يتطور النظام إلى منصة أكثر تقدمًا من خلال التكامل مع التصوير المقطعي البصري أثناء العملية والواقع المعزز.
