नेत्र शल्य चिकित्सा में 3D डिस्प्ले सिस्टम (हेड्स-अप सर्जरी / 3D डिजिटल माइक्रोस्कोपी) एक ऐसी विधि है जिसमें सर्जिकल माइक्रोस्कोप के ऑप्टिकल सिस्टम को कैमरे से फिल्माया जाता है और छवि को बड़े 3D-सक्षम डिस्प्ले पर दिखाया जाता है, जिससे सर्जन ऑपरेशन करता है। सर्जन माइक्रोस्कोप के ऐपिस में सीधे नहीं देखता, बल्कि ध्रुवीकृत या एलसीडी शटर 3D चश्मा पहनकर मॉनिटर देखता है।
ऐतिहासिक पृष्ठभूमि : हेड्स-अप सर्जरी की अवधारणा पहली बार 2010 में वेनस्टॉक एट अल. द्वारा रिपोर्ट की गई थी। बाद में, विट्रेओरेटिनल सर्जरी में इसका अनुप्रयोग एकार्ड्ट और पाउलो द्वारा रिपोर्ट किया गया, और नेत्र विज्ञान के पूरे क्षेत्र में इसका प्रसार हुआ।
पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप सर्जरी में, सर्जन को अपनी आँखों को ऐपिस के पास ले जाना होता था और लंबे समय तक आगे झुकी हुई मुद्रा बनाए रखनी होती थी। 3D डिस्प्ले सिस्टम एक तकनीकी नवाचार है जो इस मुद्रा संबंधी बोझ को मौलिक रूप से समाप्त करता है।
पारंपरिक माइक्रोस्कोप सर्जरी में आँखों को ऐपिस के पास रखकर आगे झुकी मुद्रा बनाए रखी जाती है, जबकि हेड्स-अप सर्जरी में सर्जन सिर उठाकर प्राकृतिक मुद्रा में बड़े 3D मॉनिटर को देखते हुए ऑपरेशन करता है। इससे गर्दन और कमर पर मुद्रा संबंधी बोझ कम होता है, और शैक्षिक उद्देश्यों के लिए कई लोगों द्वारा एक साथ अवलोकन भी आसान होता है।
पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की तुलना में 3D डिस्प्ले सिस्टम द्वारा प्रदान किए जाने वाले प्रमुख लाभ नीचे दिए गए हैं।
एर्गोनॉमिक्स (मुद्रा में सुधार) : 62% नेत्र रोग विशेषज्ञों में गर्दन के लक्षण पाए जाते हैं, और सर्जन के स्वास्थ्य को बनाए रखना एक गंभीर चुनौती है। 3D डिस्प्ले सिस्टम से सर्जन सिर उठाकर प्राकृतिक बैठने की मुद्रा में सर्जरी कर सकता है, जिससे गर्दन और कमर पर भार काफी कम हो जाता है।
शिक्षा और सहयोग में योगदान : सर्जिकल क्षेत्र की छवियों को एक साथ कई मॉनिटरों पर आउटपुट किया जा सकता है। पर्यवेक्षक सर्जन और प्रशिक्षु एक ही छवि साझा करते हुए सर्जरी कर सकते हैं, जिससे शिक्षण दक्षता में सुधार होता है। आगंतुक पर्यवेक्षक और ऑपरेटिंग रूम स्टाफ भी समान दृश्य क्षेत्र के साथ ऑपरेशन के दौरान की स्थिति की पुष्टि कर सकते हैं।
डिजिटल छवि संवर्धन : कैमरे द्वारा प्राप्त डिजिटल छवियों पर रीयल-टाइम प्रोसेसिंग लागू की जा सकती है। कंट्रास्ट वृद्धि, शोर में कमी, डिजिटल फिल्टर और रंग सुधार ऑपरेशन के दौरान लागू किए जा सकते हैं, और इसका उपयोग आंतरिक सीमा झिल्ली (ILM) धुंधलापन की दृश्यता में सुधार के लिए किया जाता है।
रेटिना प्रकाश जोखिम में कमी : 3D डिस्प्ले सिस्टम कम रोशनी में सर्जरी को संभव बनाता है, और पारंपरिक माइक्रोस्कोप की तुलना में रेटिना पर प्रकाश जोखिम को कम करता है1)। यह फोटोटॉक्सिसिटी के कारण रेटिना क्षति के जोखिम को कम करने में एक महत्वपूर्ण विशेषता है।
सर्जन आराम में सुधार : लंबी सर्जरी के दौरान सर्जन की थकान कम होती है, और एकाग्रता बनाए रखने की उम्मीद की जाती है1)।
3D डिस्प्ले सिस्टम और पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की मुख्य विशेषताओं की तुलना।
| विशेषता | 3D डिस्प्ले सिस्टम | पारंपरिक माइक्रोस्कोप |
|---|---|---|
| सर्जन की मुद्रा | हेड्स-अप (प्राकृतिक मुद्रा) | आगे झुकना (आईपीस से सीधे देखना) |
| प्रकाश जोखिम | कम1) | मानक |
| इमेज प्रोसेसिंग | डिजिटल एन्हांसमेंट संभव | केवल ऑप्टिकल सिस्टम |
यह पुष्टि की गई है कि 3D डिस्प्ले सिस्टम पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के समान प्रभावशीलता दर्शाता है1)। सर्जिकल परिणामों (दृष्टि सुधार और शारीरिक परिणाम) में यह मौजूदा ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप से कमतर नहीं है, और एर्गोनॉमिक्स, प्रकाश जोखिम में कमी और डिजिटल इमेज एन्हांसमेंट में बेहतर विशेषताएँ रखता है।
3D डिस्प्ले सिस्टम नेत्र विज्ञान की विभिन्न शल्य प्रक्रियाओं पर लागू किया जा सकता है।
मोतियाबिंद सर्जरी: TrueVision सिस्टम को मोतियाबिंद सर्जरी के लिए 3D हेड्स-अप सर्जरी के अग्रणी प्लेटफॉर्म के रूप में विकसित किया गया था। लेंस न्यूक्लियस विभाजन, फेकोइमल्सीफिकेशन और IOL प्रविष्टि सभी 3D दृश्य के तहत किए जा सकते हैं।
रेटिना विट्रोसर्जरी: यह वह क्षेत्र है जहाँ हेड्स-अप सर्जरी का सबसे व्यापक रूप से मूल्यांकन किया गया है। मैक्यूलर होल सर्जरी में, 3D डिस्प्ले सिस्टम पारंपरिक माइक्रोस्कोप के समान प्रभावशीलता रखता है और रेटिना प्रकाश जोखिम में कमी की पुष्टि की गई है1)। विट्रेक्टॉमी, झिल्ली पीलिंग और लेजर फोटोकोएग्यूलेशन भी 3D दृश्य के तहत किए जा सकते हैं।
कॉर्निया सर्जरी: DSAEK (डेसीमेट मेम्ब्रेन एंडोथेलियल केराटोप्लास्टी) में अनुप्रयोग के लिए, nDSAEK (नैनोअल्ट्राथिन DSAEK) की रिपोर्टें हैं। अल्ट्रा-पतले ग्राफ्ट का संचालन और बुलबुला इंजेक्शन डिजिटल दृश्य के तहत सटीक रूप से किया जा सकता है।
ग्लूकोमा सर्जरी: ट्रैबेकुलोटॉमी और फिल्टरिंग सर्जरी जैसी पूर्वकाल खंड सर्जरी में भी अनुप्रयोग की सूचना दी गई है, और उपयुक्त प्रक्रियाओं का विस्तार हो रहा है।
वर्तमान में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रतिनिधि 3D डिस्प्ले सिस्टम नीचे दिए गए हैं।
NGENUITY
निर्माता: Alcon
डिस्प्ले : 4K OLED 3D मॉनिटर
स्टीरियोस्कोपिक विधि : ध्रुवीकरण विधि
विशेषताएँ : रेटिना विट्रोसर्जरी के लिए डिज़ाइन किया गया। ऑपरेशन के दौरान OCT एकीकरण विकल्प उपलब्ध। डिजिटल फ़िल्टर और कंट्रास्ट वृद्धि सुविधाएँ शामिल। वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला वाणिज्यिक सिस्टम।
TrueVision
निर्माता : TrueVision 3D Surgical
लक्षित सर्जरी : मोतियाबिंद सर्जरी और पूर्वकाल खंड सर्जरी
स्टीरियोस्कोपिक विधि : सक्रिय शटर विधि
विशेषताएँ : हेड्स-अप सर्जरी का अग्रणी प्लेटफ़ॉर्म। मोतियाबिंद सर्जरी में शुरू से ही डिजिटल 3D विज़ुअलाइज़ेशन प्रदान किया। ORA (ऑपरेशन के दौरान अपवर्तन माप) के साथ एकीकरण संभव।
Sony HMS-3000MT
निर्माता : Sony
प्रारूप : HMD (हेड-माउंटेड डिस्प्ले) विधि
स्टीरियोस्कोपिक विधि : HMS (हेड-माउंटेड सिस्टम)
विशेषताएँ : सर्जन द्वारा पहने जाने वाले HMD पर छवि प्रदान करता है। मॉनिटर की आवश्यकता नहीं, व्यक्तिगत अंतरों को आसानी से समायोजित करता है। निष्क्रिय के बजाय सक्रिय स्टीरियोस्कोपिक अनुभव प्रदान करने वाली विधि का एक उदाहरण।
तीन मुख्य प्रणालियों के विनिर्देशों की तुलना।
| सिस्टम | रिज़ॉल्यूशन | स्टीरियोस्कोपी |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | ध्रुवीकरण विधि |
| TrueVision | HD से 4K | सक्रिय शटर |
| HMS-3000MT | HD | HMD विधि |
3D प्रदर्शन प्रणालियों में शामिल प्रमुख तकनीकों का वर्णन किया गया है।
HDR (उच्च गतिशील रेंज) प्रदर्शन : उच्च चमक से निम्न चमक तक व्यापक कंट्रास्ट को पुन: उत्पन्न करता है। अंधेरे कांचीय गुहा और तेज रोशनी के बीच के अंतर को प्राकृतिक रूप से प्रदर्शित करता है, जिससे ऊतकों की दृश्यता बढ़ती है।
4K से 8K उच्च रिज़ॉल्यूशन : वर्तमान में 4K रिज़ॉल्यूशन (3840×2160 पिक्सेल) मुख्यधारा है, और अगली पीढ़ी के लिए 8K समर्थन विकसित किया जा रहा है। उच्च रिज़ॉल्यूशन आंतरिक सीमांत झिल्ली और सूक्ष्म रेटिना संरचनाओं की दृश्यता में सुधार करता है।
डिजिटल फ़िल्टर : सर्जरी के दौरान वास्तविक समय में फ़िल्टर प्रसंस्करण लागू किया जा सकता है। आंतरिक सीमांत झिल्ली धुंधलापन (ब्रिलियंट ब्लू G आदि) के रंग जोर, कंट्रास्ट सुधार, और झूठे रंग प्रदर्शन उपलब्ध हैं।
अंतःक्रियात्मक OCT एकीकरण : ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (OCT) को सर्जिकल माइक्रोस्कोप में एकीकृत करने और टोमोग्राफिक छवियों को वास्तविक समय में 3D मॉनिटर पर ओवरले करने की तकनीक विकसित की गई है1)। इससे मैक्यूलर होल बंद होने की पुष्टि और झिल्ली पृथक्करण का मूल्यांकन सर्जरी के दौरान किया जा सकता है।
सिग्नल प्रवर्धन और कम रोशनी में फोटोग्राफी : कैमरा सेंसर की उच्च संवेदनशीलता के कारण, प्रकाश की मात्रा कम करते हुए उच्च गुणवत्ता वाली छवियाँ प्राप्त की जा सकती हैं। यह रेटिना पर प्रकाश जोखिम को कम करने का मुख्य तंत्र है।
3D डिस्प्ले सिस्टम द्वारा स्टीरियोस्कोपिक दृष्टि, बाएँ और दाएँ आँखों को स्वतंत्र छवियाँ प्रस्तुत करके गहराई की अनुभूति उत्पन्न करती है। मुख्यतः दो प्रकार की विधियाँ उपयोग की जाती हैं।
सक्रिय स्टीरियोस्कोपिक दृष्टि (एक्टिव विधि) : लिक्विड क्रिस्टल शटर वाले चश्मे का उपयोग करती है। चश्मा बाएँ और दाएँ लेंस को बारी-बारी से तेज़ी से बंद करता है, और मॉनिटर के साथ सिंक्रोनाइज़ करके प्रति फ्रेम बाएँ और दाएँ आँख के लिए छवियाँ बदलता है। TrueVision सिस्टम में अपनाया गया है।
निष्क्रिय स्टीरियोस्कोपिक दृष्टि (पैसिव विधि) : पोलराइज़िंग फ़िल्टर वाले चश्मे का उपयोग करती है। मॉनिटर एक साथ क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर पोलराइज़्ड छवियाँ प्रदर्शित करता है, और संबंधित पोलराइज़्ड चश्मा बाएँ और दाएँ को अलग करता है। NGENUITY सिस्टम में अपनाया गया है। हल्के और बिना बैटरी के चश्मे का लाभ है।
HMS (हेड-माउंटेड) विधि : सर्जन द्वारा पहने जाने वाले HMD पर सीधे छवि प्रदर्शित की जाती है। मॉनिटर के माध्यम से नहीं, बल्कि सर्जन की आँखों के सामने सीधे छवि प्रस्तुत करने से, व्यक्तिगत पुतली दूरी के अनुकूलन में आसानी होती है। Sony HMS-3000MT इस विधि को अपनाता है।
सर्जिकल माइक्रोस्कोप के बीम स्प्लिटर के माध्यम से कैमरा यूनिट प्रकाश ग्रहण करती है। CMOS सेंसर द्वारा कैप्चर की गई छवियों को रीयल-टाइम में प्रोसेस करके 3D छवि के रूप में आउटपुट किया जाता है। विलंबता को न्यूनतम करना सर्जिकल सटीकता बनाए रखने के लिए एक महत्वपूर्ण मुद्दा है, और वर्तमान सिस्टम में इसे अवधारणीय स्तर तक कम किया गया है।
पोलराइज़्ड और शटर दोनों विधियों में, विलंबता को अवधारणीय स्तर तक कम किया गया है, और सर्जन की सर्जिकल सटीकता पर प्रभाव न्यूनतम माना जाता है। इसके अलावा, 3D डिस्प्ले सिस्टम की प्रभावशीलता पारंपरिक माइक्रोस्कोप के समान पाई गई है1)। प्रारंभिक परिचय में सीखने की अवस्था होने को स्वीकार किया गया है।
8K अल्ट्रा-हाई रिज़ॉल्यूशन : वर्तमान 4K रिज़ॉल्यूशन की अगली पीढ़ी के रूप में 8K-संगत सिस्टम का विकास चल रहा है। 8K रिज़ॉल्यूशन (7680×4320 पिक्सेल) के साथ, आंतरिक सीमांत झिल्ली की सूक्ष्म संरचना और रेटिना वाहिकाओं के विवरण को पहले से अधिक सटीकता से देखने की उम्मीद है।
HMS (हेड-माउंटेड सिस्टम) का विकास : व्यक्तिगत दृश्य विशेषताओं (पुतली के बीच की दूरी, अपवर्तक सुधार) के लिए पूरी तरह से अनुकूलित HMD में सुधार जारी है। सर्जरी के लिए विशेष रूप से उच्च चमक और कम विलंबता वाले अगली पीढ़ी के HMD विकास के चरण में हैं।
संवर्धित वास्तविकता (AR) के साथ एकीकरण : सर्जिकल वीडियो पर वास्तविक समय में इंट्राऑपरेटिव OCT छवियों, फ्लोरेसेंस एंजियोग्राफी और रोगी जानकारी को ओवरले करने वाले AR सर्जिकल सिस्टम पर अनुसंधान प्रगति पर है। लक्ष्य एक ऐसा वातावरण प्राप्त करना है जहां सर्जन अपनी नज़र हटाए बिना विभिन्न प्रकार की जानकारी तक पहुंच सके।
स्लिट लैंप पर हेड्स-अप अनुप्रयोग : न केवल ऑपरेटिंग माइक्रोस्कोप बल्कि बाह्य रोगी परीक्षा में उपयोग किए जाने वाले स्लिट लैंप माइक्रोस्कोप में भी 3D हेड्स-अप प्रणाली शुरू करने के प्रयासों की सूचना दी गई है। लाभों में परीक्षा के दौरान एर्गोनॉमिक्स में सुधार और छवि रिकॉर्डिंग में आसानी शामिल है।
AI छवि विश्लेषण के साथ एकीकरण : प्राप्त रीयल-टाइम वीडियो का कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) द्वारा रीयल-टाइम विश्लेषण करके ऊतक पहचान और विच्छेदन सहायता प्रदान करने वाली प्रणालियों का विकास चल रहा है। सर्जिकल सहायक रोबोट के साथ संयोजन पर भी शोध किया जा रहा है।
प्रौद्योगिकी लागत में कमी और नैदानिक साक्ष्य के संचय के साथ, 3D डिस्प्ले सिस्टम का प्रसार बढ़ रहा है। सर्जन के एर्गोनॉमिक्स में सुधार, प्रकाश जोखिम में कमी और डिजिटल छवि प्रसंस्करण जैसे कई लाभों की सराहना की जाती है, और विशेष रूप से बड़े संस्थानों में इसे अपनाने में वृद्धि हो रही है। भविष्य में, इंट्राऑपरेटिव OCT और AR के साथ एकीकरण आगे बढ़ने और और भी अधिक कार्यात्मक मंच में विकसित होने की उम्मीद है।
