Un sistema de visualización 3D para cirugía oftálmica es una nueva tecnología de visualización quirúrgica que reemplaza al microscopio binocular tradicional. En lugar de mirar a través de oculares, el cirujano opera observando imágenes en tiempo real capturadas por una cámara 3D en un monitor grande. Este estilo quirúrgico se denomina “cirugía con la cabeza en alto” (heads-up surgery).
La tecnología de visualización 3D se desarrolló inicialmente para uso aeronáutico y militar. Posteriormente, las innovaciones tecnológicas permitieron su introducción en los quirófanos. En oftalmología, se generalizó tras la aparición del sistema de visualización TrueVision 3D para microcirugía.
En la microcirugía tradicional, los cirujanos tenían que mantener una postura inclinada hacia adelante durante largos períodos, lo que causaba tensión en la columna cervical, la espalda y la cintura. Se ha informado que la prevalencia de síntomas en el cuello, la parte superior del cuerpo y la cintura entre los oftalmólogos alcanza el 62%. El sistema 3D se desarrolló para resolver este problema.
Sistemas activos
Mecanismo: Muestra imágenes consecutivas alternando rápidamente para cada ojo
Gafas: Gafas de obturación controladas electrónicamente que bloquean activamente un ojo a la vez
Características: Alta sensación de profundidad. Puede producirse diafonía (imagen fantasma)
Sistemas pasivos
Mecanismo: Dos imágenes se mezclan horizontalmente para su salida
Gafas: Separadas pasivamente por gafas 3D polarizadas
Características: Costo más bajo. Utilizado en NGENUITY, etc. Sin diafonía
Es un método quirúrgico que se realiza viendo las imágenes capturadas por una cámara 3D en una pantalla grande, sin mirar a través de los oculares del microscopio. El cirujano puede operar en una postura natural con la cabeza erguida (heads-up), reduciendo significativamente la tensión en la columna cervical y la zona lumbar. Dado que varios miembros del personal pueden compartir la misma imagen en tiempo real, este sistema también ofrece un alto valor educativo.
La cirugía de cataratas con visualización en pantalla en oftalmología fue reportada por primera vez por Weinstock en 2010. El sistema TrueVision 3D es una unidad de cámara que se acopla a un microscopio quirúrgico estándar y transmite imágenes estéreo y video a un monitor 3D HD de gran pantalla.
La FDA de EE. UU. ha aprobado el “TrueVision Refractive Cataract Toolset” que proporciona superposiciones gráficas 3D. Además, las aplicaciones “TrueGuide” y “TruePlan” permiten apoyar la planificación quirúrgica, incluido el uso de LIO tóricas.
Las aplicaciones en cirugía de segmento anterior también se están expandiendo. Los sistemas heads-up se utilizan en trasplante de membrana amniótica y cirugía corneal. Mohamed YH et al. reportaron el primer caso de cirugía corneal (queratoplastia endotelial automatizada sin pelado de Descemet: nDSAEK) utilizando un sistema heads-up.
El NGENUITY® es el primer sistema de imágenes en tiempo real para oftalmología del mundo equipado con una cámara de video de alto rango dinámico (HDR). Se utiliza ampliamente en todo tipo de cirugía oftálmica, incluyendo cirugía de estrabismo, cirugía de cataratas, cirugía de glaucoma y cirugía vitreorretiniana.
| Elemento | Especificación |
|---|---|
| Pantalla | OLED 4K Ultra HD de 55 pulgadas |
| Gafas 3D | Gafas pasivas de luz polarizada circular |
| Procesamiento de imágenes | HDR (alto rango dinámico) |
La tecnología HDR garantiza una visión brillante sin sobreexposición, permitiendo una cirugía segura con una profundidad de enfoque profunda. Reproduce imágenes comparables a las del ojo desnudo incluso hasta la retina periférica, y puede resaltar membranas proliferativas mediante funciones de filtro digital.
Principales ventajas:
Limitaciones reportadas:
El alto rango dinámico (HDR) es una tecnología de imagen que puede representar simultáneamente áreas demasiado brillantes y demasiado oscuras de manera adecuada. Puede reproducir imágenes similares al ojo desnudo, incluso en la retina periférica donde los microscopios quirúrgicos convencionales tienden a producir sobreexposición. Además, al permitir reducir la intensidad de la luz, ayuda a disminuir la fototoxicidad retiniana durante cirugías prolongadas.
Los principales sistemas utilizados en oftalmología se muestran a continuación.
La cirugía heads-up en el campo de la retina fue introducida por Eckardt y Paulo. Los estudios que evaluaron la cirugía vitreorretiniana heads-up con cámara 3D HDR y pantalla LCD HD encontraron los siguientes hallazgos:
Combinado con OCT intraoperatorio, permite confirmar la presencia de agujeros maculares y el estado del desprendimiento de la membrana limitante interna (MLI). También es eficaz para verificar el procedimiento durante la técnica de colgajo invertido de la MLI. En cirugías corneales como DMEK (queratoplastia endotelial de membrana de Descemet) y DSAEK, se considera útil para confirmar el posicionamiento del injerto donante.
Informes recientes de una revisión sistemática que comparó la cirugía de agujero macular con microscopios convencionales y sistemas de visualización 3D como NGENUITY® mostraron que el sistema 3D reduce la exposición a la luz en la retina y mejora la comodidad del cirujano.
Los sistemas montados en la cabeza (head-mounted systems; HMS) utilizan una pantalla que el cirujano lleva en la cabeza en lugar de un monitor grande. Esto está ganando atención como un concepto emergente en oftalmología.
Sistema Heads-Up (Monitor grande)
Método de visualización: Monitor grande compartido en toda la sala
Gafas 3D: Observar usando gafas polarizadas
Efecto educativo: Varias personas pueden observar la misma imagen simultáneamente
Sistema montado en la cabeza (HMD)
Método de visualización: Un monitor que el cirujano lleva en la cabeza
Visualización independiente: Visualización simultánea de imágenes independientes para cada ojo
Crosstalk: Evita el efecto fantasma en sistemas de obturador activo
Sony es pionera en el campo de las pantallas montadas en la cabeza y entró por primera vez en el quirófano en 2012. El HMS-3000MT se utiliza en combinación con el microscopio de Haag-Streit Surgical (HS Hi-R NEO 900).
Configuración del sistema:
La resolución es de imágenes estereoscópicas de 1280×720, y la entrada de video dual que utiliza dos paneles OLED independientes proporciona señales completamente independientes para cada ojo. Un amplio campo de visión horizontal de 45 grados permite una experiencia visual natural.
Los experimentos iniciales de Ivan Sutherland en la década de 1960 llevaron al desarrollo del HMS. Los usos principales del HMS fueron militares, policiales, bomberos y comerciales civiles (videojuegos, deportes, etc.). El uso del HMS en oftalmología fue reportado por primera vez por el grupo de Dutra-Medeiros et al.
El sistema montado en la cabeza (HMS) muestra imágenes independientes a cada ojo simultáneamente, evitando el efecto fantasma (diafonía) que ocurre en los sistemas 3D activos. Con un amplio campo visual horizontal de 45 grados, proporciona una experiencia visual natural, permitiendo una excelente percepción de profundidad y conciencia espacial. Además, al conectar un segundo HMD, el personal quirúrgico también puede ver imágenes estereoscópicas al mismo tiempo, lo que lo convierte en una herramienta prometedora para la educación quirúrgica.
| Tipo de cirugía | Sistema principal | Observaciones |
|---|---|---|
| Cirugía de cataratas | NGENUITY, TrueVision | Compatible con guía de LIO |
| Cirugía vitreorretiniana | NGENUITY, Artevo | Efecto de reducción de fototoxicidad |
| Cirugía corneal (DMEK/DSAEK) | Tipo heads-up general | Útil para confirmar la posición del injerto |
| Cirugía de estrabismo | NGENUITY | Compartido por varios miembros del personal |
| Cirugía de glaucoma | Tipo general heads-up | Visualización de la colocación del shunt |
Los sistemas más recientes incorporan las siguientes funciones mediante procesamiento digital de imágenes.
En la cirugía oftálmica convencional con microscopio binocular, el cirujano debe mantener una postura inclinada hacia adelante para mirar a través de los oculares. Esto provoca una carga crónica en la columna cervical, torácica y lumbar. Se informa que el 62% de los oftalmólogos experimentan síntomas relacionados con el cuello, la parte superior del cuerpo y la zona lumbar, y los trastornos musculoesqueléticos han sido un factor que acorta la carrera de los cirujanos.
La percepción de profundidad en los sistemas de visualización 3D requiere que los ojos izquierdo y derecho reciban imágenes diferentes.
En el método de obturador activo, los obturadores electrónicos cambian rápidamente para separar las imágenes para los ojos izquierdo y derecho, pero pueden producirse diafonía (efecto fantasma) debido a las imágenes residuales. El método pasivo utiliza filtros polarizadores para la separación, lo que resulta en menos diafonía. En HMS, se utilizan dos paneles OLED independientes para proporcionar señales completamente independientes a cada ojo, eliminando la diafonía.
Al procesar digitalmente las imágenes capturadas por una cámara, se puede visualizar información que no es directamente visible para el ojo humano. La tecnología HDR muestra detalles incluso en campos quirúrgicos con alto contraste, y los filtros digitales mejoran la identificación de tejidos específicos. La amplificación electrónica del brillo permite una alta visibilidad mientras se reduce la intensidad de la luz (reduciendo la fototoxicidad).
En el campo de la oftalmología, se espera que los sistemas de visualización 3D continúen evolucionando con nuevas innovaciones tecnológicas.
Mejora de la resolución: El problema de la resolución insuficiente de 2K se está resolviendo con la evolución a 4K y 8K. En el futuro, podrían visualizarse estructuras que antes eran invisibles al ojo humano bajo microscopios ópticos convencionales.
Integración de IA: Se espera que avance la integración con análisis de imágenes en tiempo real, navegación intraoperatoria y soporte para la planificación quirúrgica. Aplicaciones como TrueGuide y TruePlan ya son pioneras en esto.
Desarrollo de HMS: Han surgido nuevos sistemas montados en la cabeza (como el sistema de proyección retiniana Avegant Glyph y Beyeonics Surgical Clarity™), y se anticipa una mayor miniaturización y reducción de peso.
Expansión de usos educativos y colaborativos: Se están considerando aplicaciones en transmisión en vivo de cirugías y entrenamiento quirúrgico remoto. La capacidad de que varios miembros del personal vean simultáneamente en 3D tiene potencial como herramienta educativa quirúrgica de próxima generación.
