Un sistema de visualización 3D (cirugía heads-up / microscopía digital 3D) en cirugía oftálmica es un método en el que el sistema óptico del microscopio quirúrgico es capturado por una cámara y mostrado en un monitor 3D grande, permitiendo al cirujano operar mientras mira el monitor. El cirujano no mira directamente a través de los oculares del microscopio, sino que usa gafas 3D polarizadas o de obturación de cristal líquido para ver el monitor mientras realiza la cirugía.
Antecedentes históricos: El concepto de cirugía heads-up fue reportado por primera vez por Weinstock et al. en 2010. Posteriormente, su aplicación a la cirugía vitreorretiniana fue reportada por Eckardt y Paulo, y se ha extendido por todo el campo oftálmico.
En la cirugía con microscopio óptico convencional, el cirujano debe mantener los ojos cerca de los oculares y mantener una postura inclinada hacia adelante durante largos períodos. El sistema de visualización 3D es una innovación tecnológica que elimina fundamentalmente esta carga postural.
En la cirugía con microscopio convencional, el cirujano mantiene una postura inclinada hacia adelante con los ojos cerca de los oculares, mientras que en la cirugía heads-up, el cirujano opera mientras mira un monitor 3D grande en una postura natural con la cabeza erguida. Esto reduce la tensión postural en el cuello y la parte baja de la espalda, y también facilita la observación simultánea por múltiples personas con fines educativos.
A continuación se presentan las principales ventajas del sistema de visualización 3D en comparación con los microscopios ópticos convencionales.
Ergonomía (mejora de la postura): El 62% de los oftalmólogos presenta síntomas cervicales, por lo que el mantenimiento de la salud del cirujano es un problema grave. El sistema de visualización 3D permite al cirujano operar en una posición sentada natural con la cabeza erguida, reduciendo significativamente la carga sobre el cuello y la zona lumbar.
Contribución a la educación y colaboración: Las imágenes del campo quirúrgico se pueden enviar simultáneamente a múltiples monitores. El instructor y el médico en formación pueden compartir la misma imagen mientras realizan la cirugía, mejorando la eficiencia educativa. Los observadores visitantes y el personal del quirófano también pueden ver la situación intraoperatoria con el mismo campo visual.
Mejora de imagen digital: Se puede aplicar procesamiento en tiempo real a las imágenes digitales capturadas por la cámara. Se pueden aplicar durante la cirugía mejora de contraste, reducción de ruido, filtrado digital y corrección de color, y se utilizan para mejorar la visibilidad de la tinción de la membrana limitante interna (MLI).
Reducción de la exposición lumínica retiniana: El sistema de visualización 3D permite la cirugía con baja iluminación, reduciendo la exposición lumínica retiniana en comparación con los microscopios convencionales1). Esta es una característica importante para reducir el riesgo de daño retiniano por fototoxicidad.
Mejora de la comodidad del cirujano: Se reduce la fatiga del cirujano durante cirugías prolongadas y se espera un mantenimiento de la concentración1).
Comparación de las características principales entre el sistema de visualización 3D y el microscopio óptico convencional.
| Característica | Sistema de visualización 3D | Microscopio convencional |
|---|---|---|
| Postura del cirujano | Cabeza erguida (postura natural) | Inclinado hacia adelante (visión directa por ocular) |
| Exposición lumínica | Reducida1) | Estándar |
| Procesamiento de imágenes | Mejora digital posible | Solo sistema óptico |
Se ha confirmado que el sistema de visualización 3D muestra una eficacia equivalente a la del microscopio óptico convencional 1). En cuanto a los resultados quirúrgicos (recuperación visual y resultados anatómicos), no es inferior al microscopio óptico existente y tiene características superiores en ergonomía, reducción de exposición a la luz y mejora de imagen digital.
El sistema de visualización 3D se puede aplicar a diversos procedimientos quirúrgicos oftálmicos.
Cirugía de cataratas: El sistema TrueVision se desarrolló como una plataforma pionera para la cirugía de cataratas 3D heads-up. La división del núcleo del cristalino, la facoemulsificación y la inserción del LIO se pueden realizar bajo visualización 3D.
Cirugía vitreorretiniana: Este es el campo donde la cirugía heads-up está más ampliamente evaluada. En la cirugía de agujero macular, se ha demostrado que el sistema de visualización 3D tiene una eficacia equivalente al microscopio convencional, con una reducción de la exposición a la luz retiniana 1). La vitrectomía, el pelado de membranas y la fotocoagulación con láser también se pueden realizar bajo visualización 3D.
Cirugía corneal: Para DSAEK (queratoplastia endotelial automatizada con disección de la membrana de Descemet), se ha informado de nDSAEK (DSAEK nanoultradelgado). La manipulación del injerto ultrafino y la inyección de burbujas de aire se pueden realizar con precisión bajo visualización digital.
Cirugía de glaucoma: También se ha informado de su aplicación en cirugías del segmento anterior como la trabeculotomía y la cirugía filtrante, y el rango de procedimientos aplicables se está expandiendo.
A continuación se muestran los sistemas de visualización 3D representativos actualmente en uso práctico.
NGENUITY
Fabricante: Alcon
Pantalla: Monitor 3D OLED 4K
Método estereoscópico: Método de polarización
Características: Diseñado para cirugía vitreorretiniana. Opción de integración de OCT intraoperatoria. Equipado con filtro digital y función de realce de contraste. Actualmente el sistema comercial más extendido.
TrueVision
Fabricante: TrueVision 3D Surgical
Cirugía objetivo: Cirugía de cataratas y cirugía de segmento anterior
Método estereoscópico: Método de obturador activo
Características: Plataforma pionera en cirugía heads-up. Visualización 3D digital en cirugía de cataratas desde sus inicios. También compatible con integración de ORA (aberrometría intraoperatoria).
Sony HMS-3000MT
Fabricante: Sony
Formato: Método HMD (pantalla montada en la cabeza)
Método estereoscópico: HMS (sistema montado en la cabeza)
Características: Proporciona imágenes a un HMD que usa el cirujano. No requiere monitor y se adapta fácilmente a diferencias individuales. Un ejemplo de formato que ofrece una experiencia de visión estereoscópica activa en lugar de pasiva.
Comparar las especificaciones de los tres sistemas principales.
| Sistema | Resolución | Visión estereoscópica |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | Método de polarización |
| TrueVision | HD a 4K | Obturador activo |
| HMS-3000MT | HD | Método HMD |
Se explican las principales tecnologías incorporadas en los sistemas de visualización 3D.
Visualización HDR (alto rango dinámico): Reproduce un amplio contraste desde alta hasta baja luminosidad. Muestra de forma natural la diferencia entre la cavidad vítrea oscura y la luz de iluminación brillante, mejorando la visibilidad del tejido.
Alta resolución de 4K a 8K: La corriente principal actual es la resolución 4K (3840×2160 píxeles), y se está desarrollando soporte para 8K en la próxima generación. La alta resolución mejora la visibilidad de la membrana limitante interna y las estructuras retinianas finas.
Filtro digital: Se puede aplicar procesamiento de filtro en tiempo real durante la cirugía. Están disponibles el realce de color, la corrección de contraste y la visualización de pseudocolor de la tinción de la membrana limitante interna (p. ej., azul brillante G).
Integración de OCT intraoperatoria: Se ha desarrollado una tecnología que integra la tomografía de coherencia óptica (OCT) en el microscopio quirúrgico y superpone imágenes tomográficas en el monitor 3D en tiempo real1). Esto permite la confirmación intraoperatoria del cierre del agujero macular y la evaluación del pelado de membranas.
Amplificación de señal y captura con poca luz: Al aumentar la sensibilidad del sensor de la cámara, se pueden obtener imágenes de alta calidad mientras se reduce la cantidad de luz de iluminación. Este es el mecanismo principal para reducir la exposición lumínica de la retina.
La visión estereoscópica mediante un sistema de visualización 3D genera percepción de profundidad al presentar imágenes independientes a cada ojo. Se utilizan principalmente dos métodos.
Estereoscopía activa (método activo): Utiliza gafas con obturadores de cristal líquido. Las gafas bloquean alternativamente los lentes izquierdo y derecho a alta velocidad, cambiando entre imágenes para el ojo izquierdo y derecho fotograma a fotograma en sincronía con el monitor. Este método es adoptado por el sistema TrueVision.
Estereoscopía pasiva (método pasivo): Utiliza gafas con filtros polarizadores. El monitor muestra simultáneamente imágenes polarizadas horizontal y verticalmente, y las gafas polarizadas correspondientes separan las imágenes para cada ojo. Este método es adoptado por el sistema NGENUITY. La ventaja son unas gafas ligeras que no requieren fuente de alimentación.
Método HMS (montado en la cabeza): Las imágenes se muestran directamente en un HMD que usa el cirujano. Al presentar las imágenes directamente frente a los ojos del cirujano sin un monitor, es fácil adaptarse a la distancia interpupilar individual. El Sony HMS-3000MT utiliza este método.
La unidad de cámara captura la luz a través del divisor de haz del microscopio quirúrgico. Las imágenes capturadas por el sensor CMOS se procesan en tiempo real y se emiten como video 3D. Minimizar la latencia es un problema clave para mantener la precisión quirúrgica, y los sistemas actuales la han reducido a un nivel imperceptible.
Tanto en el método de polarización como en el de obturador, la latencia (retardo de video) se suprime a un nivel difícil de percibir, y se considera que el impacto en la precisión quirúrgica del cirujano es mínimo. Además, se ha confirmado que los sistemas de visualización 3D son tan efectivos como los microscopios convencionales 1). Se reconoce que existe una curva de aprendizaje durante la introducción inicial como cuestión de adaptación.
Resolución ultraalta 8K: Se está desarrollando la próxima generación de sistemas compatibles con 8K, más allá de la resolución 4K actual. Se espera que la resolución 8K (7680×4320 píxeles) permita observar las estructuras finas de la membrana limitante interna y los detalles de los vasos sanguíneos de la retina con una precisión superior a la anterior.
Desarrollo de sistemas montados en la cabeza (HMS): Continúan las mejoras en los HMD que se adaptan completamente a las características visuales individuales (distancia interpupilar, corrección refractiva). Los HMD de próxima generación con alto brillo y baja latencia, especializados para uso quirúrgico, se encuentran en fase de desarrollo.
Integración con realidad aumentada (RA): Avanza la investigación sobre sistemas quirúrgicos de RA que superponen imágenes de OCT intraoperatoria, angiografía de fluorescencia, información del paciente, etc., en el video quirúrgico en tiempo real. El objetivo es crear un entorno donde el cirujano pueda acceder a múltiples tipos de información sin apartar la mirada.
Aplicación Heads-Up a lámparas de hendidura: Se han reportado intentos de introducir el método heads-up 3D no solo en microscopios quirúrgicos, sino también en microscopios de lámpara de hendidura utilizados en consultas externas. Las ventajas incluyen una mejor ergonomía durante el examen y una grabación de imágenes más fácil.
Integración con análisis de imágenes por IA: Se está desarrollando un sistema que utiliza inteligencia artificial (IA) para analizar video en tiempo real, asistiendo en la identificación de tejidos y la disección. También se estudia la combinación con robots de asistencia quirúrgica.
A medida que disminuyen los costos tecnológicos y se acumula la evidencia clínica, la adopción de sistemas de visualización 3D se está expandiendo. Se reconocen múltiples ventajas: mejora de la ergonomía del cirujano, reducción de la exposición a la luz y procesamiento de imágenes digitales, y la adopción está aumentando especialmente en instalaciones grandes. En el futuro, se espera que la integración con OCT intraoperatoria y RA avance, evolucionando hacia plataformas aún más funcionales.
