Le système d’affichage 3D pour la chirurgie ophtalmique est une nouvelle technologie de visualisation chirurgicale qui remplace le microscope binoculaire traditionnel. Le chirurgien opère en observant en temps réel sur un grand écran les images capturées par une caméra 3D, plutôt qu’en regardant dans des oculaires. Cette méthode chirurgicale est appelée « chirurgie tête haute » (heads-up surgery).
La technologie d’affichage 3D a d’abord été développée pour l’aviation et les applications militaires. Par la suite, les innovations technologiques ont permis son introduction dans les salles d’opération. Dans le domaine de l’ophtalmologie, elle s’est largement répandue après l’apparition du système de visualisation chirurgicale TrueVision 3D pour la microchirurgie.
Dans la chirurgie au microscope conventionnelle, le chirurgien doit maintenir une posture penchée en avant pendant de longues périodes, ce qui entraîne des problèmes de charge sur la colonne cervicale, le dos et la région lombaire. Il a été rapporté que la prévalence des symptômes au niveau du cou, du haut du corps et des lombes chez les ophtalmologistes atteint 62 %. Le système 3D a été développé pour résoudre ce problème.
Systèmes actifs
Fonctionnement : affichage rapide et alterné d’images consécutives pour chaque œil
Lunettes : des lunettes à obturateur électronique bloquent activement un œil à la fois
Caractéristiques : fort effet de profondeur. Une diaphonie (images fantômes) peut se produire
Systèmes passifs
Mécanisme : deux images sont mélangées horizontalement pour la sortie
Lunettes : séparation passive par des lunettes 3D polarisées
Caractéristiques : coût relativement faible. Utilisé dans NGENUITY, etc. Pas de diaphonie
Il s’agit d’une méthode chirurgicale où, sans regarder dans les oculaires du microscope, l’image capturée par une caméra 3D est visualisée sur un grand écran. Le chirurgien peut opérer dans une posture naturelle, la tête levée (heads-up), réduisant considérablement la charge sur la colonne cervicale et les lombaires. Plusieurs membres du personnel peuvent partager la même image en temps réel, ce qui en fait un système très pédagogique.
La chirurgie de la cataracte en position tête haute en ophtalmologie a été rapportée pour la première fois par Weinstock en 2010. Le système TrueVision 3D est une unité de caméra montée sur un microscope chirurgical standard, qui transmet des images stéréoscopiques et des vidéos sur un écran 3D HD grand format.
La FDA américaine a approuvé le « TrueVision Refractive Cataract Toolset » qui fournit des superpositions graphiques 3D. De plus, les applications « TrueGuide » et « TruePlan » permettent d’assister la planification chirurgicale, y compris l’utilisation d’IOL toriques.
L’application à la chirurgie du segment antérieur s’élargit également. La transplantation de membrane amniotique et la chirurgie cornéenne utilisent également le système heads-up. Mohamed YH et al. ont rapporté le premier cas de chirurgie cornéenne (greffe endothéliale automatisée sans descemetorhexis : nDSAEK) utilisant le système heads-up.
NGENUITY® est le premier système d’imagerie en temps réel pour l’ophtalmologie équipé d’une caméra vidéo à plage dynamique élevée (HDR). Il est largement utilisé dans toutes les chirurgies ophtalmiques, y compris la chirurgie du strabisme, la chirurgie de la cataracte, la chirurgie du glaucome et la chirurgie vitréorétinienne.
| Élément | Spécification |
|---|---|
| Écran | 55 pouces 4K Ultra HD OLED |
| Lunettes 3D | Lunettes à polarisation circulaire passive |
| Traitement d’image | HDR (High Dynamic Range) |
La technologie HDR assure une vision lumineuse sans surexposition, permettant une chirurgie sûre avec une profondeur de champ étendue. Elle reproduit une image similaire à l’œil nu jusqu’à la périphérie rétinienne et peut mettre en évidence les membranes prolifératives à l’aide de filtres numériques.
Principaux avantages :
Limites rapportées :
Le High Dynamic Range (HDR) est une technologie vidéo qui permet de représenter simultanément les zones trop lumineuses et trop sombres de manière appropriée. Elle peut reproduire une image similaire à celle de l’œil nu, même dans les zones périphériques de la rétine où les microscopes chirurgicaux conventionnels ont tendance à surexposer. De plus, comme la quantité de lumière peut être réduite, cela contribue à diminuer la phototoxicité rétinienne lors des interventions longues.
Les principaux systèmes utilisés en ophtalmologie sont présentés ci-dessous.
La chirurgie tête haute dans le domaine rétinien a été introduite par Eckardt et Paulo. Une étude évaluant la chirurgie vitréorétinienne tête haute utilisant une caméra 3D HDR et un écran LCD HD a rapporté les résultats suivants.
La combinaison avec l’OCT peropératoire permet de confirmer la présence ou l’absence d’un trou maculaire et l’état de décollement de la membrane limitante interne (ILM). Elle est également efficace pour vérifier la technique du flap inversé de l’ILM. Dans les chirurgies cornéennes telles que la DMEK (greffe endothéliale de la membrane de Descemet) et la DSAEK, elle est considérée utile pour confirmer le positionnement du greffon donneur.
Des rapports récents, dans une revue systématique comparant la chirurgie du trou maculaire avec un microscope conventionnel et un système de visualisation 3D comme le NGENUITY®, ont montré que le système 3D réduit l’exposition lumineuse à la rétine et améliore le confort du chirurgien.
Les systèmes montés sur la tête (head-mounted systems ; HMS) sont une méthode où le chirurgien porte un affichage sur la tête au lieu d’un grand moniteur. C’est un concept émergent en ophtalmologie.
Système heads-up (grand moniteur)
Méthode de visualisation : grand moniteur partagé dans toute la salle
Lunettes 3D : observation avec des lunettes polarisées
Effet pédagogique : plusieurs personnes peuvent observer la même image simultanément
Système monté sur la tête (HMD)
Méthode de visualisation : écran porté sur la tête du chirurgien
Affichage indépendant : images indépendantes affichées simultanément pour chaque œil
Diaphonie : évite le phénomène de fantôme des systèmes actifs
Sony est un pionnier dans le domaine des visiocasques et a fait son entrée au bloc opératoire en 2012. Le HMS-3000MT est utilisé avec le microscope de Haag-Streit Surgical (HS Hi-R NEO 900).
Configuration du système :
La résolution est de 1280×720 en images stéréoscopiques, avec une double entrée vidéo utilisant deux panneaux OLED indépendants, fournissant un signal totalement indépendant à chaque œil. Un large champ de vision horizontal de 45 degrés permet une expérience visuelle naturelle.
Les premières expériences d’Ivan Sutherland dans les années 1960 ont conduit au développement du HMS. Les principales applications du HMS étaient militaires, policières, pompiers et commerciales civiles (jeux vidéo, sports, etc.). L’utilisation du HMS en ophtalmologie a été rapportée pour la première fois par le groupe de Dutra-Medeiros et al.
Le système monté sur la tête (HMS) affiche des images indépendantes pour chaque œil simultanément, évitant ainsi les fantômes (diaphonie) des systèmes 3D actifs. Avec un large champ de vision horizontal de 45 degrés, il offre une expérience visuelle naturelle, une excellente perception de la profondeur et une bonne compréhension spatiale. De plus, en connectant un deuxième HMD, le personnel chirurgical peut également voir en 3D en même temps, ce qui en fait un outil prometteur pour la formation chirurgicale.
| Type de chirurgie | Système principal | Remarques |
|---|---|---|
| Chirurgie de la cataracte | NGENUITY, TrueVision | Compatible avec le guidage IOL |
| Chirurgie vitréorétinienne | NGENUITY, Artevo | Effet de réduction de la phototoxicité |
| Chirurgie cornéenne (DMEK/DSAEK) | Tous types de visualisation tête haute | Utile pour vérifier la position du greffon |
| Chirurgie du strabisme | NGENUITY | Partagé par plusieurs membres du personnel |
| Chirurgie du glaucome | Type général heads-up | Visualisation du placement du shunt |
Les systèmes les plus récents intègrent les fonctions suivantes grâce au traitement numérique de l’image.
Dans la chirurgie ophtalmique utilisant un microscope binoculaire conventionnel, le chirurgien doit maintenir une posture penchée en avant pour regarder dans les oculaires. Cela entraîne une charge chronique sur les vertèbres cervicales, thoraciques et lombaires. On rapporte que 62% des ophtalmologistes présentent des symptômes liés au cou, au haut du corps et au dos, et les troubles musculo-squelettiques ont réduit la longévité des chirurgiens.
Dans un système d’affichage 3D, la perception de la profondeur nécessite que les yeux gauche et droit reçoivent des images différentes.
Dans la méthode active, la séparation gauche-droite est réalisée par un commutateur électronique à haute vitesse, mais une diaphonie (effet fantôme) due à la rémanence peut se produire. Dans la méthode passive, la séparation se fait par des filtres polarisants, avec moins de diaphonie. Dans le HMS, deux panneaux OLED indépendants sont utilisés, fournissant des signaux complètement indépendants à chaque œil, ce qui élimine la diaphonie.
En traitant numériquement les images capturées par une caméra, des informations invisibles à l’œil humain peuvent être visualisées. La technologie HDR permet de représenter les détails même dans des champs opératoires à fort contraste, et les filtres numériques améliorent la discrimination de tissus spécifiques. L’amplification électronique de la luminance permet de maintenir une haute visibilité tout en réduisant la quantité de lumière (réduction de la phototoxicité).
Dans le domaine de l’ophtalmologie, le système d’affichage 3D devrait continuer à bénéficier d’innovations technologiques.
Amélioration de la résolution : Le problème de la résolution 2K insuffisante est en train d’être résolu grâce à l’évolution vers la 4K et la 8K. À l’avenir, des structures invisibles à l’œil humain avec les microscopes optiques conventionnels pourraient être visualisées.
Intégration de l’IA : L’intégration avec l’analyse d’images en temps réel, la navigation peropératoire et le support de planification chirurgicale devrait progresser. Des applications comme TrueGuide et TruePlan sont déjà des précurseurs.
Développement des HMS : De nouveaux systèmes montés sur la tête (Avegant Glyph système de projection rétinienne, Beyeonics Surgical Clarity™, etc.) font leur apparition, et une miniaturisation et un allègement supplémentaires sont attendus.
Expansion des usages éducatifs et collaboratifs : L’application à la diffusion en direct de chirurgies en direct et à la formation chirurgicale à distance est à l’étude. La capacité de visualisation stéréoscopique simultanée par plusieurs membres du personnel offre un potentiel en tant qu’outil de formation chirurgicale de nouvelle génération.
