O sistema de exibição 3D para cirurgia oftalmológica é uma nova tecnologia de visualização cirúrgica que substitui o microscópio binocular convencional. O cirurgião realiza a cirurgia observando o vídeo capturado por uma câmera 3D em tempo real em um monitor grande, em vez de olhar através das oculares. Esse estilo cirúrgico é chamado de “cirurgia heads-up”.
A tecnologia de exibição 3D foi inicialmente desenvolvida para uso em aviação e militar. Posteriormente, a inovação tecnológica permitiu sua introdução nas salas de cirurgia. Na oftalmologia, difundiu-se amplamente após o surgimento do sistema de visualização cirúrgica microscópica 3D TrueVision 3D.
Na cirurgia microscópica convencional, o cirurgião precisava manter uma postura inclinada para frente por longos períodos, causando problemas na coluna cervical, costas e região lombar. A prevalência de sintomas no pescoço, parte superior do corpo e cintura entre oftalmologistas é relatada em até 62%. O sistema 3D foi desenvolvido para resolver esse problema.
Sistemas Ativos
Mecanismo: Exibe imagens sequenciais rapidamente alternadas para os olhos esquerdo e direito
Óculos: Óculos com obturador eletrônico que bloqueiam ativamente cada olho
Características: Alta sensação de profundidade. Pode ocorrer diafonia (fantasma)
Sistemas Passivos
Mecanismo: Mistura duas imagens horizontalmente para saída
Óculos: Separação passiva com óculos 3D polarizados
Características: Custo mais baixo. Usado no NGENUITY, etc. Sem diafonia
É um método cirúrgico em que a imagem capturada por uma câmera 3D é exibida em uma tela grande, em vez de olhar pelas lentes oculares do microscópio. O cirurgião pode operar em uma postura natural com a cabeça erguida (heads-up), reduzindo significativamente a carga na coluna cervical e lombar. Vários membros da equipe podem compartilhar a mesma imagem em tempo real, tornando o sistema eficaz para o ensino.
A cirurgia de catarata heads-up em oftalmologia foi relatada pela primeira vez por Weinstock em 2010. O sistema TrueVision 3D é uma unidade de câmera acoplada ao microscópio cirúrgico padrão, que envia imagens estéreo e vídeo para um monitor 3D HD de grande porte.
O FDA dos EUA aprovou o “TrueVision Refractive Cataract Toolset”, que fornece sobreposições gráficas 3D. Além disso, os aplicativos “TrueGuide” e “TruePlan” permitem suporte ao planejamento cirúrgico, incluindo o uso de LIO tórica.
A aplicação em cirurgia de segmento anterior também está se expandindo. O sistema head-up é usado em transplante de membrana amniótica e cirurgia de córnea. Mohamed YH e colaboradores relataram o primeiro caso de cirurgia de córnea usando sistema head-up (ceratoplastia endotelial automatizada sem descamação de Descemet: nDSAEK).
NGENUITY® é o primeiro sistema de imagem em tempo real oftálmico equipado com câmera de vídeo de Alto Alcance Dinâmico (HDR). É amplamente utilizado em todas as cirurgias oftálmicas, incluindo cirurgia de estrabismo, cirurgia de catarata, cirurgia de glaucoma e cirurgia vitreorretiniana.
| Item | Especificação |
|---|---|
| Monitor | 55 polegadas 4K Ultra HD OLED |
| Óculos 3D | Óculos de polarização circular passiva |
| Processamento de imagem | HDR (Alto Alcance Dinâmico) |
A tecnologia HDR garante uma visão brilhante sem superexposição, permitindo uma cirurgia segura com grande profundidade de foco. É possível reproduzir uma imagem semelhante à visão a olho nu até a periferia da retina, e membranas proliferativas podem ser destacadas usando a função de filtro digital.
Principais vantagens:
Limitações relatadas:
High Dynamic Range (HDR) é uma tecnologia de vídeo que pode representar adequadamente partes muito claras e muito escuras ao mesmo tempo. Ela pode reproduzir uma imagem semelhante ao olho nu até a periferia da retina, onde era fácil ocorrer superexposição em microscópios cirúrgicos convencionais. Além disso, como a quantidade de luz pode ser reduzida, também contribui para a redução da fototoxicidade retiniana durante cirurgias prolongadas.
Abaixo estão os principais sistemas usados em oftalmologia.
A cirurgia heads-up na área da retina foi introduzida por Eckardt e Paulo. Um estudo avaliando a cirurgia vitreorretiniana heads-up usando câmera 3D HDR e monitor LCD HD obteve os seguintes achados.
Combinado com OCT intraoperatório, permite confirmar a presença ou ausência de buraco macular e o status de descolamento da membrana limitante interna. Também é eficaz para confirmar a técnica durante a técnica de flap invertido da membrana limitante interna. Em cirurgias de córnea como DMEK e DSAEK, é útil para verificar o posicionamento do enxerto doador.
Em relatos recentes, uma revisão sistemática comparando cirurgia de buraco macular com microscópio convencional e sistema de visualização 3D como NGENUITY® mostrou que o sistema 3D reduz a exposição à luz na retina e aumenta o conforto do cirurgião.
Os sistemas montados na cabeça (head-mounted systems; HMS) são um método que utiliza um display usado pelo cirurgião na cabeça, em vez de um monitor grande. Isso é considerado um conceito emergente em oftalmologia.
Sistema heads-up (monitor grande)
Modo de visualização: Monitor grande compartilhável em toda a sala
Óculos 3D: Usar óculos polarizados para observação
Benefício educacional: Várias pessoas podem observar a mesma imagem simultaneamente
Sistema montado na cabeça (HMD)
Modo de visualização: Display montado na cabeça do cirurgião
Exibição independente: Exibe imagens independentes para os olhos esquerdo e direito simultaneamente
Crosstalk: Evita o fenômeno fantasma em sistemas ativos
A Sony é pioneira em displays montados na cabeça e entrou na sala de cirurgia pela primeira vez em 2012. O HMS-3000MT é usado em conjunto com o microscópio da Haag-Streit Surgical (HS Hi-R NEO 900).
Configuração do sistema:
A resolução é de imagem estereoscópica 1280×720, com entrada de vídeo dupla usando dois painéis OLED independentes, fornecendo um sinal completamente independente para cada olho. Um amplo campo de visão horizontal de 45 graus permite uma experiência visual natural.
Experimentos iniciais de Ivan Sutherland na década de 1960 levaram ao desenvolvimento do HMS. Os principais usos do HMS foram militares, policiais, bombeiros e comerciais civis (videogames, esportes, etc.). O uso do HMS em oftalmologia foi relatado pela primeira vez pelo grupo de Dutra-Medeiros.
O sistema montado na cabeça (HMS) evita o fantasma (crosstalk) que ocorre em sistemas 3D ativos ao exibir imagens independentes para cada olho simultaneamente. Proporciona um amplo ângulo de visão horizontal de 45° para uma experiência visual natural, permitindo excelente percepção de profundidade e compreensão espacial. Além disso, ao conectar um segundo HMD, a equipe cirúrgica também pode visualizar estereoscopicamente ao mesmo tempo, tornando-o uma ferramenta promissora para educação cirúrgica.
| Tipo de cirurgia | Sistema principal | Observações especiais |
|---|---|---|
| Cirurgia de catarata | NGENUITY, TrueVision | Integrável com orientação de LIO |
| Cirurgia vitreorretiniana | NGENUITY, Artevo | Efeito de redução da fototoxicidade |
| Cirurgia de córnea (DMEK/DSAEK) | Sistema heads-up geral | Útil para confirmar posição do enxerto |
| Cirurgia de estrabismo | NGENUITY | Compartilhamento multi-equipe |
| Cirurgia de glaucoma | Geral (sistema head-up) | Visualização do posicionamento do shunt |
Nos sistemas mais recentes, as seguintes funções foram implementadas por meio de processamento digital de imagem.
Na cirurgia oftalmológica com microscópio binocular convencional, o cirurgião precisa manter uma postura inclinada para frente para olhar através das oculares. Isso causa sobrecarga crônica nas vértebras cervicais, torácicas e lombares. Sabe-se que 62% dos oftalmologistas apresentam sintomas relacionados ao pescoço, parte superior do corpo e costas, tornando os distúrbios musculoesqueléticos um fator que encurta a vida profissional do cirurgião.
Para a percepção de profundidade em sistemas de display 3D, os olhos esquerdo e direito precisam receber imagens diferentes.
No método ativo, a separação é feita por chaveamento eletrônico de alta velocidade, mas pode ocorrer diafonia (fenômeno fantasma) devido a imagens residuais. No método passivo, a separação é feita por filtros polarizadores, com menos diafonia. No HMS, dois painéis OLED independentes são usados, fornecendo sinais completamente independentes para cada olho, portanto não ocorre diafonia.
Ao processar digitalmente as imagens capturadas pela câmera, informações que não são diretamente visíveis ao olho humano podem ser visualizadas. A tecnologia HDR permite exibir detalhes no campo cirúrgico mesmo com grande diferença de contraste, e filtros digitais aumentam a capacidade de distinguir tecidos específicos. Com a amplificação eletrônica do brilho, é possível alcançar alta visibilidade enquanto se reduz a quantidade de luz (reduzindo a fototoxicidade).
Espera-se que os sistemas de exibição 3D na área de oftalmologia continuem a inovar tecnologicamente no futuro.
Melhoria da resolução: O problema da falta de resolução 2K está sendo resolvido com a evolução para 4K e 8K. Futuramente, estruturas que não eram visíveis ao olho humano sob microscópios ópticos convencionais podem se tornar visíveis.
Integração com IA: Espera-se que a integração com análise de imagens em tempo real, navegação intraoperatória e suporte ao planejamento cirúrgico avance. Aplicativos como TrueGuide e TruePlan já são pioneiros.
Desenvolvimento do HMS: Novos sistemas montados na cabeça (como o sistema de projeção retiniana Avegant Glyph, Beyeonics Surgical Clarity™) surgiram, e espera-se maior miniaturização e redução de peso.
Expansão do uso educacional e colaborativo: Aplicações como transmissão ao vivo de cirurgias e treinamento cirúrgico remoto estão sendo consideradas. A capacidade de vários profissionais visualizarem simultaneamente em estereoscopia tem potencial como ferramenta educacional cirúrgica de próxima geração.
