O sistema de exibição 3D em cirurgia oftalmológica (cirurgia heads-up / microscopia digital 3D) é um método no qual o sistema óptico do microscópio cirúrgico é filmado por uma câmera, e a imagem é exibida em um monitor 3D grande, permitindo que o cirurgião realize a operação. O cirurgião não olha diretamente para as oculares do microscópio, mas usa óculos 3D (polarizados ou de obturador de cristal líquido) e assiste ao monitor enquanto opera.
Contexto histórico: O conceito de cirurgia heads-up foi relatado pela primeira vez em 2010 por Weinstock e colaboradores. Posteriormente, sua aplicação em cirurgia vitreorretiniana foi relatada por Eckardt e Paulo, e se espalhou por toda a oftalmologia.
Na cirurgia com microscópio óptico convencional, o cirurgião precisava aproximar os olhos das oculares e manter uma postura inclinada para frente por longos períodos. O sistema de exibição 3D é uma inovação tecnológica que elimina fundamentalmente essa sobrecarga postural.
Na cirurgia com microscópio convencional, o cirurgião mantém uma postura inclinada para frente com os olhos próximos às oculares, enquanto na cirurgia heads-up, o cirurgião olha para um monitor 3D grande em uma postura natural com a cabeça erguida. Isso reduz a sobrecarga postural no pescoço e na região lombar, e facilita a observação simultânea por várias pessoas para fins educacionais.
A seguir estão as principais vantagens que o sistema de visualização 3D oferece em comparação com o microscópio óptico convencional.
Ergonomia (Melhora da Postura): 62% dos oftalmologistas apresentam sintomas cervicais, sendo a manutenção da saúde do cirurgião um desafio sério. Com o sistema de visualização 3D, o cirurgião pode operar em uma posição sentada natural com a cabeça erguida, reduzindo significativamente a carga no pescoço e na região lombar.
Contribuição para Educação e Colaboração: A imagem do campo cirúrgico pode ser exibida simultaneamente em vários monitores. O instrutor e o estagiário podem compartilhar a mesma imagem durante a cirurgia, melhorando a eficiência do treinamento. Visitantes e equipe da sala de cirurgia também podem visualizar a situação intraoperatória com o mesmo campo de visão.
Realce de Imagem Digital: A imagem digital capturada pela câmera pode ser processada em tempo real. Aumento de contraste, redução de ruído, filtros digitais e correção de cor podem ser aplicados durante a cirurgia, sendo utilizados para melhorar a visibilidade da coloração da membrana limitante interna (ILM).
Redução da Exposição à Luz Retiniana: O sistema de visualização 3D permite cirurgia com baixa iluminação, reduzindo a exposição da retina à luz em comparação com o microscópio convencional1). Esta é uma característica importante para reduzir o risco de dano retiniano por fototoxicidade.
Melhora do Conforto do Cirurgião: A fadiga do cirurgião durante cirurgias longas é reduzida, e espera-se que a concentração seja mantida1).
Comparação das principais características entre o sistema de visualização 3D e o microscópio óptico convencional.
| Característica | Sistema de Visualização 3D | Microscópio Convencional |
|---|---|---|
| Postura do Cirurgião | Cabeça erguida (postura natural) | Inclinado para frente (visão direta pela ocular) |
| Exposição à Luz | Reduzida1) | Padrão |
| Processamento de imagem | Realçável digitalmente | Apenas sistema óptico |
O sistema de visualização 3D demonstrou eficácia equivalente ao microscópio óptico convencional1). Em termos de resultados cirúrgicos (recuperação visual e desfechos anatômicos), não é inferior ao microscópio óptico existente, e supera em ergonomia, redução da exposição à luz e aprimoramento digital de imagem.
O sistema de visualização 3D é aplicável a uma variedade de procedimentos oftalmológicos.
Cirurgia de Catarata: O sistema TrueVision foi desenvolvido como uma plataforma pioneira para cirurgia heads-up 3D em catarata. A divisão do núcleo, facoemulsificação e inserção do LIO podem ser realizadas sob visualização 3D.
Cirurgia Vitreorretiniana: Esta é a área onde a cirurgia heads-up é mais amplamente reconhecida. Na cirurgia de buraco macular, o sistema de visualização 3D mostrou eficácia equivalente ao microscópio convencional, com redução da exposição à luz retiniana confirmada1). Vitrectomia, remoção de membrana e fotocoagulação a laser podem ser realizadas sob visualização 3D.
Cirurgia de Córnea: Foi relatada a aplicação de nDSAEK (nanoultrathin DSAEK) como aplicação para DSAEK (Ceratoplastia Endotelial Automatizada com Remoção da Membrana de Descemet). O manuseio de enxertos ultrafinos e injeção de bolhas podem ser realizados com precisão sob visualização digital.
Cirurgia de Glaucoma: Aplicações em cirurgias de segmento anterior, como trabeculectomia e cirurgia filtrante, também foram relatadas, e a expansão dos procedimentos elegíveis está em andamento.
Abaixo estão os sistemas de visualização 3D representativos que foram colocados em prática até o momento.
NGENUITY
Fabricante: Alcon
Monitor: Monitor 4K OLED 3D
Método de visão estereoscópica: Método de polarização
Características: Projetado para cirurgia de retina e vítreo. Opção de integração de OCT intraoperatório disponível. Equipado com filtros digitais e função de realce de contraste. Sistema comercial mais difundido atualmente.
TrueVision
Fabricante: TrueVision 3D Surgical
Cirurgia alvo: Cirurgia de catarata e cirurgia de segmento anterior
Método de visão estereoscópica: Método de obturador ativo
Características: Plataforma pioneira em cirurgia heads-up. Realizou visualização digital 3D em cirurgia de catarata desde o início. Integrável com ORA (medição de aberração intraoperatória).
Sony HMS-3000MT
Fabricante: Sony
Tipo: Sistema HMD (Head-Mounted Display)
Método de visão estereoscópica: HMS (Head-Mounted System)
Características: Fornece imagem para HMD usado pelo cirurgião. Dispensa monitor e é fácil de ajustar às diferenças individuais. Exemplo de forma que proporciona experiência estereoscópica ativa, não passiva.
Comparação das especificações dos três sistemas principais.
| Sistema | Resolução | Visão estereoscópica |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | Método de polarização |
| TrueVision | HD a 4K | Obturador ativo |
| HMS-3000MT | HD | Sistema HMD |
Esta seção explica as principais tecnologias integradas ao sistema de exibição 3D.
Exibição HDR (High Dynamic Range): Reproduz um amplo contraste do brilho alto ao baixo. Exibe naturalmente a diferença entre a cavidade vítrea escura e a luz brilhante, melhorando a visibilidade dos tecidos.
Alta Resolução 4K a 8K: A resolução principal atual é 4K (3840×2160 pixels), e a resolução 8K está sendo desenvolvida como a próxima geração. A alta resolução melhora a visibilidade da membrana limitante interna e das estruturas retinianas finas.
Filtros Digitais: O processamento de filtro pode ser aplicado em tempo real durante a cirurgia. Recursos como realce de cor da coloração da membrana limitante interna (por exemplo, Azul Brilhante G), correção de contraste e exibição de cores falsas estão disponíveis.
Integração de OCT Intraoperatório: Foi desenvolvida tecnologia para integrar a Tomografia de Coerência Óptica (OCT) ao microscópio cirúrgico, permitindo a exibição em tempo real de imagens de corte transversal em um monitor 3D1). O fechamento do buraco macular e a avaliação da remoção da membrana podem ser confirmados durante a cirurgia.
Amplificação de Sinal e Captura em Baixa Luminosidade: A alta sensibilidade do sensor da câmera permite obter imagens de alta qualidade enquanto reduz a quantidade de luz de iluminação. Este é o principal mecanismo de redução da exposição à luz na retina.
A visão estereoscópica por meio de sistemas de exibição 3D gera percepção de profundidade ao apresentar imagens independentes para os olhos esquerdo e direito. Dois métodos principais são usados.
Estereoscopia Ativa (Método Ativo): Usa óculos com obturadores de cristal líquido que alternam rapidamente entre abrir e fechar, sincronizados com o monitor para alternar imagens para o olho esquerdo e direito a cada quadro. Usado no sistema TrueVision.
Estereoscopia Passiva (Método Passivo): Usa óculos com filtros polarizadores. O monitor exibe imagens polarizadas horizontal e verticalmente simultaneamente, e os óculos polarizados separam para os olhos esquerdo e direito. Usado no sistema NGENUITY. A vantagem são óculos leves e sem necessidade de bateria.
Método HMS (Head-Mounted): Exibe a imagem diretamente em um HMD usado pelo cirurgião. Como a imagem é apresentada diante dos olhos do cirurgião sem um monitor, é fácil ajustar à distância interpupilar individual. O sistema Sony HMS-3000MT usa este método.
A unidade da câmera capta a luz através do divisor de feixe do microscópio cirúrgico. As imagens capturadas pelo sensor CMOS são processadas em tempo real e emitidas como imagem 3D. Minimizar a latência (atraso) é crucial para manter a precisão cirúrgica, e foi reduzida a um nível imperceptível nos sistemas atuais.
Tanto no método de polarização quanto no obturador, a latência (atraso de imagem) é reduzida a um nível imperceptível, e seu impacto na precisão cirúrgica do cirurgião é considerado mínimo. A eficácia dos sistemas de exibição 3D equivalente ao microscópio convencional foi confirmada 1). Sabe-se que há uma curva de aprendizado no início da introdução como questão de adaptação.
Resolução Ultra-Alta 8K: Sistemas compatíveis com 8K estão sendo desenvolvidos como a próxima geração da resolução 4K atual. Espera-se que a resolução 8K (7680 × 4320 pixels) permita a observação da microestrutura da membrana limitante interna e detalhes dos vasos sanguíneos da retina com precisão superior à anterior.
Desenvolvimento de Sistemas Montados na Cabeça (HMS): A melhoria dos HMDs (Head-Mounted Displays) que se adaptam completamente às características visuais individuais (distância interpupilar, correção refrativa) continua. HMDs de próxima geração com alta luminosidade e baixa latência, especializados para cirurgia, estão em fase de desenvolvimento.
Integração com Realidade Aumentada (AR): Estão em andamento pesquisas sobre sistemas cirúrgicos de AR que sobrepõem imagens de OCT intraoperatório, angiografia fluoresceínica e informações do paciente em tempo real no vídeo cirúrgico. O objetivo é realizar um ambiente onde o cirurgião possa acessar múltiplas informações sem desviar o olhar.
Aplicação Heads-Up na Lâmpada de Fenda: Relatos de tentativas de introduzir o sistema heads-up 3D no microscópio de lâmpada de fenda usado em consultas ambulatoriais, não apenas no microscópio cirúrgico, foram publicados. As vantagens incluem melhoria ergonômica durante o exame e facilidade de gravação de imagens.
Integração com Análise de Imagem por IA: Sistemas para analisar vídeo em tempo real usando inteligência artificial (IA) para identificação de tecidos e suporte à dissecção estão em desenvolvimento. A combinação com robôs cirúrgicos também está sendo estudada.
Com a redução dos custos tecnológicos e o acúmulo de evidências clínicas, a disseminação dos sistemas de exibição 3D está se expandindo. Múltiplas vantagens, como melhoria ergonômica do operador, redução da exposição à luz e processamento digital de imagens, estão sendo avaliadas, e a adoção em grandes instalações está aumentando. No futuro, espera-se que a integração com OCT intraoperatório e AR evolua para uma plataforma mais avançada.
