Sistem tampilan 3D dalam operasi mata (heads-up surgery / 3D digital microscopy) adalah metode di mana sistem optik mikroskop operasi direkam dengan kamera, dan gambar ditampilkan pada layar 3D besar, lalu operator melakukan operasi. Operator tidak melihat langsung ke lensa okuler mikroskop, melainkan mengenakan kacamata 3D (polarisasi atau liquid crystal shutter) dan melihat monitor sambil melakukan operasi.
Latar belakang sejarah: Konsep heads-up surgery pertama kali dilaporkan pada tahun 2010 oleh Weinstock dkk. Selanjutnya, penerapannya pada operasi vitreoretina dilaporkan oleh Eckardt dan Paulo, dan menyebar ke seluruh bidang oftalmologi.
Dalam operasi mikroskop optik konvensional, operator harus mendekatkan mata ke lensa okuler dan mempertahankan postur membungkuk ke depan dalam waktu lama. Sistem tampilan 3D adalah inovasi teknologi yang secara fundamental menghilangkan beban postural ini.
Dalam operasi mikroskop konvensional, operator mempertahankan postur membungkuk ke depan dengan mata dekat lensa okuler, sedangkan dalam heads-up surgery, operator melihat monitor 3D besar dalam postur alami dengan kepala tegak. Ini mengurangi beban postural pada leher dan pinggang, serta memudahkan observasi simultan oleh beberapa orang untuk tujuan pendidikan.
Berikut adalah keuntungan utama yang diberikan oleh sistem tampilan 3D dibandingkan dengan mikroskop optik konvensional.
Ergonomi (Perbaikan Postur): 62% dokter mata mengalami gejala leher, sehingga menjaga kesehatan operator menjadi masalah serius. Dengan sistem tampilan 3D, operator dapat melakukan operasi dalam posisi duduk alami dengan kepala tegak, sehingga beban pada leher dan punggung berkurang secara signifikan.
Kontribusi pada Pendidikan dan Kolaborasi: Gambaran lapangan operasi dapat dikeluarkan ke beberapa monitor secara bersamaan. Instruktur dan peserta pelatihan dapat berbagi gambar yang sama selama operasi, meningkatkan efisiensi pendidikan. Pengunjung dan staf ruang operasi juga dapat melihat situasi intraoperatif dengan bidang pandang yang setara.
Peningkatan Gambar Digital: Gambar digital yang diambil kamera dapat diproses secara real-time. Peningkatan kontras, pengurangan noise, filter digital, dan koreksi warna dapat diterapkan selama operasi, dan digunakan untuk meningkatkan visibilitas pewarnaan membran limitans interna (ILM).
Pengurangan Paparan Cahaya Retina: Sistem tampilan 3D memungkinkan operasi dalam pencahayaan rendah, mengurangi paparan cahaya ke retina dibandingkan mikroskop konvensional1). Ini adalah karakteristik penting untuk mengurangi risiko kerusakan retina akibat fototoksisitas.
Peningkatan Kenyamanan Operator: Kelelahan operator selama operasi panjang berkurang, dan konsentrasi diharapkan dapat bertahan1).
Perbandingan karakteristik utama antara sistem tampilan 3D dan mikroskop optik konvensional.
| Karakteristik | Sistem Tampilan 3D | Mikroskop Konvensional |
|---|---|---|
| Postur Operator | Kepala tegak (postur alami) | Membungkuk (melihat langsung melalui lensa okuler) |
| Paparan Cahaya | Berkurang1) | Standar |
| Pemrosesan gambar | Dapat ditingkatkan secara digital | Hanya sistem optik |
Sistem tampilan 3D telah dikonfirmasi menunjukkan efektivitas yang setara dengan mikroskop optik konvensional1). Dalam hal hasil operasi (pemulihan penglihatan dan hasil anatomi), tidak kalah dengan mikroskop optik yang ada, dan unggul dalam ergonomi, pengurangan paparan cahaya, dan peningkatan gambar digital.
Sistem tampilan 3D dapat diterapkan pada berbagai prosedur bedah mata.
Operasi Katarak: Sistem TrueVision dikembangkan sebagai platform perintis untuk bedah kepala tegak 3D dalam operasi katarak. Pembelahan nukleus, fakoemulsifikasi, dan pemasangan IOL dapat dilakukan di bawah visualisasi 3D.
Operasi Vitreoretina: Ini adalah bidang di mana bedah kepala tegak paling banyak diakui. Dalam operasi lubang makula, sistem tampilan 3D menunjukkan efektivitas yang setara dengan mikroskop konvensional, dengan pengurangan paparan cahaya retina yang telah dikonfirmasi1). Vitrektomi, pengelupasan membran, dan fotokoagulasi laser dapat dilakukan di bawah visualisasi 3D.
Operasi Kornea: Telah dilaporkan aplikasi nDSAEK (nanoultrathin DSAEK) sebagai aplikasi untuk DSAEK (Descemet Stripping Automated Endothelial Keratoplasty). Penanganan graft ultra-tipis dan injeksi gelembung dapat dilakukan secara presisi di bawah visualisasi digital.
Operasi Glaukoma: Aplikasi pada operasi segmen anterior seperti trabekulektomi dan operasi filtrasi juga telah dilaporkan, dan perluasan prosedur yang dapat diterapkan terus berlanjut.
Berikut adalah sistem tampilan 3D representatif yang telah dipraktikkan hingga saat ini.
NGENUITY
Produsen: Alcon
Layar: Monitor 4K OLED 3D
Metode stereoskopis: Metode polarisasi
Fitur: Dirancang untuk operasi retina dan vitreus. Tersedia opsi integrasi OCT intraoperatif. Dilengkapi filter digital dan fungsi penajaman kontras. Sistem komersial yang paling banyak digunakan saat ini.
TrueVision
Produsen: TrueVision 3D Surgical
Operasi target: Operasi katarak dan operasi segmen anterior
Metode stereoskopis: Metode shutter aktif
Fitur: Platform perintis dalam operasi heads-up. Mewujudkan visualisasi digital 3D pada operasi katarak sejak awal. Dapat diintegrasikan dengan ORA (pengukuran aberasi intraoperatif).
Sony HMS-3000MT
Produsen: Sony
Tipe: Sistem HMD (Head-Mounted Display)
Metode stereoskopis: HMS (Head-Mounted System)
Fitur: Menyediakan gambar ke HMD yang dikenakan operator. Tidak memerlukan monitor dan mudah menyesuaikan perbedaan individu. Contoh bentuk yang memberikan pengalaman stereoskopis aktif, bukan pasif.
Perbandingan spesifikasi ketiga sistem utama.
| Sistem | Resolusi | Stereoskopis |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | Metode polarisasi |
| TrueVision | HD hingga 4K | Shutter aktif |
| HMS-3000MT | HD | Sistem HMD |
Bagian ini menjelaskan teknologi utama yang diintegrasikan ke dalam sistem tampilan 3D.
Tampilan HDR (High Dynamic Range): Mereproduksi kontras luas dari kecerahan tinggi hingga rendah. Menampilkan perbedaan antara rongga vitreous yang gelap dan cahaya terang secara alami, meningkatkan visibilitas jaringan.
Resolusi Tinggi 4K hingga 8K: Resolusi utama saat ini adalah 4K (3840×2160 piksel), dan resolusi 8K sedang dikembangkan sebagai generasi berikutnya. Resolusi tinggi meningkatkan visibilitas membran limitans interna dan struktur retina halus.
Filter Digital: Pemrosesan filter dapat diterapkan secara real-time selama operasi. Tersedia fitur seperti penekanan warna pewarnaan membran limitans interna (misalnya Brilliant Blue G), koreksi kontras, dan tampilan warna palsu.
Integrasi OCT Intraoperatif: Teknologi telah dikembangkan untuk mengintegrasikan Optical Coherence Tomography (OCT) ke dalam mikroskop bedah, memungkinkan tampilan gambar penampang secara real-time pada monitor 3D1). Penutupan lubang makula dan evaluasi pelepasan membran dapat dikonfirmasi selama operasi.
Amplifikasi Sinyal dan Pencitraan Cahaya Rendah: Sensitivitas tinggi sensor kamera memungkinkan perolehan gambar berkualitas tinggi sambil mengurangi jumlah cahaya penerangan. Ini adalah mekanisme utama pengurangan paparan cahaya retina.
Penglihatan stereoskopis melalui sistem tampilan 3D menghasilkan persepsi kedalaman dengan menyajikan gambar independen ke mata kiri dan kanan. Dua metode utama digunakan.
Stereoskopis Aktif (Metode Aktif): Menggunakan kacamata dengan shutter LCD yang menutup dan membuka secara bergantian dengan cepat, disinkronkan dengan monitor untuk mengganti gambar untuk mata kiri dan kanan per bingkai. Digunakan dalam sistem TrueVision.
Stereoskopis Pasif (Metode Pasif): Menggunakan kacamata dengan filter polarisasi. Monitor menampilkan gambar terpolarisasi horizontal dan vertikal secara bersamaan, dan kacamata polarisasi memisahkan untuk mata kiri dan kanan. Digunakan dalam sistem NGENUITY. Keuntungannya adalah kacamata ringan dan tidak memerlukan baterai.
Metode HMS (Head-Mounted): Menampilkan gambar langsung ke HMD yang dikenakan oleh ahli bedah. Karena gambar disajikan di depan mata ahli bedah tanpa monitor, mudah disesuaikan dengan jarak antar pupil individu. Sistem Sony HMS-3000MT menggunakan metode ini.
Unit kamera menangkap cahaya melalui pemisah berkas mikroskop bedah. Gambar yang diambil oleh sensor CMOS diproses secara real-time dan dikeluarkan sebagai gambar 3D. Meminimalkan latensi (penundaan) sangat penting untuk menjaga akurasi bedah, dan telah ditekan ke tingkat yang tidak terlihat pada sistem saat ini.
Baik metode polarisasi maupun shutter, latensi (penundaan gambar) ditekan ke tingkat yang tidak terlihat, dan dampaknya pada akurasi bedah ahli bedah dianggap minimal. Efektivitas sistem tampilan 3D yang setara dengan mikroskop konvensional telah dikonfirmasi 1). Diketahui bahwa ada kurva pembelajaran pada awal pengenalan sebagai masalah pembiasaan.
Resolusi Ultra Tinggi 8K: Sistem yang mendukung 8K sedang dikembangkan sebagai generasi berikutnya dari resolusi 4K saat ini. Resolusi 8K (7680 × 4320 piksel) diharapkan memungkinkan pengamatan struktur mikro membran batas dalam dan detail pembuluh darah retina dengan presisi lebih tinggi dari sebelumnya.
Perkembangan Sistem Kepala (HMS): Perbaikan HMD (Head-Mounted Display) yang sepenuhnya sesuai dengan karakteristik visual individu (jarak antar pupil, koreksi refraksi) terus berlanjut. HMD generasi berikutnya dengan kecerahan tinggi dan latensi rendah yang dikhususkan untuk operasi bedah sedang dalam tahap pengembangan.
Integrasi dengan Realitas Tertambah (AR): Penelitian tentang sistem bedah AR yang menampilkan gambar OCT intraoperatif, angiografi fluoresensi, dan informasi pasien secara real-time yang ditumpangkan pada video bedah sedang berlangsung. Tujuannya adalah mewujudkan lingkungan di mana ahli bedah dapat mengakses berbagai informasi tanpa mengalihkan pandangan.
Penerapan Heads-Up pada Lampu Celah: Upaya untuk memperkenalkan sistem heads-up 3D pada mikroskop lampu celah yang digunakan dalam pemeriksaan rawat jalan, tidak hanya pada mikroskop bedah, telah dilaporkan. Keuntungannya termasuk perbaikan ergonomi saat pemeriksaan dan kemudahan perekaman gambar.
Integrasi dengan Analisis Gambar AI: Sistem untuk menganalisis video real-time menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk identifikasi jaringan dan dukungan diseksi sedang dikembangkan. Kombinasi dengan robot bedah juga sedang diteliti.
Seiring dengan penurunan biaya teknologi dan akumulasi bukti klinis, penyebaran sistem tampilan 3D semakin meluas. Beberapa keuntungan seperti perbaikan ergonomi operator, pengurangan paparan cahaya, dan pemrosesan gambar digital telah dievaluasi, dan adopsi di fasilitas besar meningkat. Di masa depan, integrasi dengan OCT intraoperatif dan AR diperkirakan akan berkembang menjadi platform yang lebih canggih.
