ระบบจอแสดงผล 3 มิติในการผ่าตัดจักษุ

ประเด็นสำคัญโดยสังเขป

‘การผ่าตัดแบบ Heads-Up’ โดยใช้ระบบจอแสดงผล 3 มิติ เป็นรูปแบบใหม่ของการผ่าตัดจักษุที่ทำโดยดูจากจอภาพขนาดใหญ่แทนเลนส์ใกล้ตา
ลดภาระต่อกระดูกสันหลังส่วนคอและเอวของศัลยแพทย์ได้อย่างมาก ป้องกันความเมื่อยล้าของระบบกล้ามเนื้อและกระดูก
จักษุแพทย์ 62% รายงานว่ามีอาการที่คอ ร่างกายส่วนบน และเอว
มีประสิทธิภาพทางการศึกษาสูง เจ้าหน้าที่หลายคนสามารถแชร์ภาพความละเอียดสูงเดียวกันแบบเรียลไทม์
ระบบตัวแทน: Alcon NGENUITY (4K OLED), TrueVision 3D, Sony HMS-3000MT (ชนิดสวมศีรษะ)

1. ระบบจอแสดงผล 3 มิติในการผ่าตัดตาคืออะไร?

ระบบจอแสดงผล 3 มิติสำหรับการผ่าตัดตาเป็นเทคโนโลยีการมองเห็นการผ่าตัดแบบใหม่ที่แทนที่กล้องจุลทรรศน์สองตาทั่วไป ศัลยแพทย์จะทำการผ่าตัดโดยสังเกตวิดีโอที่ถ่ายด้วยกล้อง 3 มิติแบบเรียลไทม์บนจอภาพขนาดใหญ่ แทนที่จะมองผ่านเลนส์ใกล้ตา รูปแบบการผ่าตัดนี้เรียกว่า “การผ่าตัดแบบเงยหน้า” (heads-up surgery)

ภูมิหลังและประวัติการพัฒนา

เทคโนโลยีจอแสดงผล 3 มิติได้รับการพัฒนาในขั้นต้นสำหรับการใช้งานด้านการบินและการทหาร ต่อมานวัตกรรมทางเทคโนโลยีทำให้สามารถนำมาใช้ในห้องผ่าตัดได้ ในสาขาจักษุวิทยา เทคโนโลยีนี้แพร่หลายอย่างกว้างขวางหลังจากการเกิดขึ้นของระบบการมองเห็นการผ่าตัดด้วยกล้องจุลทรรศน์ 3 มิติ TrueVision 3D

ในการผ่าตัดด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบดั้งเดิม ศัลยแพทย์ต้องรักษาท่าทางการก้มไปข้างหน้าเป็นเวลานาน ทำให้เกิดปัญหาที่กระดูกสันหลังส่วนคอ หลัง และเอว มีรายงานว่าความชุกของอาการที่คอ ร่างกายส่วนบน และเอวในจักษุแพทย์สูงถึง 62% ระบบ 3 มิติได้รับการพัฒนาเพื่อแก้ปัญหานี้

ระบบแอคทีฟและระบบพาสซีฟ

ระบบแอคทีฟ

กลไก: แสดงภาพต่อเนื่องสลับกันอย่างรวดเร็วสำหรับตาซ้ายและตาขวา

แว่นตา: แว่นตาชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ปิดกั้นทีละข้างอย่างแอคทีฟ

คุณสมบัติ: ความรู้สึกลึกสูง อาจเกิดครอสทอล์ค (ภาพซ้อน)

ระบบพาสซีฟ

กลไก: ผสมภาพสองภาพในแนวนอนเพื่อส่งออก

แว่นตา: แยกแบบพาสซีฟด้วยแว่นตาโพลาไรซ์ 3D

คุณสมบัติ: ต้นทุนต่ำกว่า ใช้ใน NGENUITY เป็นต้น ไม่มีครอสทอล์ค

Q การผ่าตัดแบบเฮดส์อัพคืออะไร?

เป็นวิธีการผ่าตัดที่แสดงภาพจากกล้อง 3D บนจอขนาดใหญ่ แทนการมองผ่านเลนส์ตาของกล้องจุลทรรศน์ ศัลยแพทย์สามารถผ่าตัดในท่าธรรมชาติโดยเงยหน้าขึ้น (heads-up) ซึ่งช่วยลดภาระต่อกระดูกสันหลังส่วนคอและเอวได้อย่างมาก บุคลากรหลายคนสามารถแชร์ภาพเดียวกันแบบเรียลไทม์ ทำให้ระบบนี้มีประสิทธิภาพสำหรับการเรียนการสอน

2. ระบบและฟังก์ชันหลัก

ระบบ TrueVision 3D (TrueVision Systems Inc., Santa Barbara, CA, USA)

การผ่าตัดต้อกระจกแบบ heads-up ในจักษุวิทยาได้รับการรายงานครั้งแรกโดย Weinstock ในปี 2010 ระบบ TrueVision 3D เป็นหน่วยกล้องที่ติดตั้งบนกล้องจุลทรรศน์ผ่าตัดมาตรฐาน ซึ่งส่งภาพสเตอริโอและวิดีโอไปยังจอภาพ 3D HD ขนาดใหญ่

อย. สหรัฐฯ อนุมัติ “ชุดเครื่องมือต้อกระจกเพื่อการหักเหของแสง TrueVision” ซึ่งให้ภาพซ้อนทับกราฟิก 3D นอกจากนี้ แอปพลิเคชัน “TrueGuide” และ “TruePlan” ช่วยสนับสนุนการวางแผนการผ่าตัด รวมถึงการใช้ IOL แบบ toric

การประยุกต์ใช้ในการผ่าตัดส่วนหน้าของดวงตาก็กำลังขยายวงกว้างขึ้น ระบบเฮดอัปถูกใช้ในการปลูกถ่ายเยื่อหุ้มน้ำคร่ำและการผ่าตัดกระจกตา Mohamed YH และคณะรายงานกรณีแรกของการผ่าตัดกระจกตาโดยใช้ระบบเฮดอัป (การปลูกถ่ายเซลล์บุผนังกระจกตาอัตโนมัติแบบไม่ลอกเยื่อเดสเซเมต: nDSAEK)

ระบบการมองเห็น 3 มิติ NGENUITY® (Alcon, TX, USA)

NGENUITY® เป็นระบบภาพถ่ายจักษุวิทยาแบบเรียลไทม์ระบบแรกของโลกที่ติดตั้งกล้องวิดีโอ High Dynamic Range (HDR) ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผ่าตัดตาทุกประเภท รวมถึงการผ่าตัดตาเหล่ การผ่าตัดต้อกระจก การผ่าตัดต้อหิน และการผ่าตัดวุ้นตาและจอประสาทตา

รายการ	ข้อมูลจำเพาะ
จอแสดงผล	55 นิ้ว 4K Ultra HD OLED
แว่นตา 3D	แว่นตาโพลาไรซ์แบบวงกลมแบบพาสซีฟ
การประมวลผลภาพ	HDR (ช่วงไดนามิกสูง)

เทคโนโลยี HDR ช่วยให้มองเห็นได้สว่างโดยไม่เกิดแสงจ้า ช่วยให้การผ่าตัดปลอดภัยด้วยระยะโฟกัสที่ลึก สามารถสร้างภาพที่เหมือนกับตาเปล่าได้จนถึงบริเวณรอบนอกของจอประสาทตา และสามารถเน้นเยื่อ增生 (proliferative membrane) ด้วยฟังก์ชันตัวกรองดิจิทัล

ข้อดีหลัก:

ระยะเวลาผ่าตัดและอัตราภาวะแทรกซ้อนเทียบเท่ากับกล้องจุลทรรศน์แบบดั้งเดิม
ลดกำลังของแสงส่องภายในตา (endoilluminator) และลดพิษจากแสง (phototoxicity)
ใช้งานง่ายแม้ในผู้ป่วยที่มีรูปร่างพิเศษ เช่น กระดูกสันหลังคดอย่างรุนแรง (kyphosis)
ลดความจำเป็นในการย้อมสีวุ้นตาด้วย triamcinolone
สามารถซ้อนทับข้อมูลก่อนการผ่าตัดและภาพถ่ายจากเครื่องตรวจวัดชั้นตาด้วยแสง (OCT) แบบเรียลไทม์
คะแนนความพึงพอใจสูงจากศัลยแพทย์และพยาบาล

ข้อจำกัดที่รายงาน:

ความยากด้านโลจิสติกส์และต้นทุน
ความไม่สบายของผู้ช่วย
ยากต่อการรับมือกับการเคลื่อนไหวศีรษะกะทันหันของผู้ป่วย
การมองเห็นลดลงเมื่อมีสื่อนำแสงขุ่น

Q เทคโนโลยี "HDR" ใน NGENUITY® คืออะไร?

High Dynamic Range (HDR) คือเทคโนโลยีวิดีโอที่สามารถแสดงส่วนที่สว่างเกินไปและมืดเกินไปได้อย่างเหมาะสมในเวลาเดียวกัน เทคโนโลยีนี้สามารถสร้างภาพที่คล้ายกับตาเปล่าได้แม้กระทั่งบริเวณรอบนอกของจอประสาทตา ซึ่งมักเกิดการเบลอขาวได้ง่ายในกล้องจุลทรรศน์ผ่าตัดแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เนื่องจากสามารถลดปริมาณแสงได้ จึงช่วยลดความเป็นพิษต่อแสงของจอประสาทตาในระหว่างการผ่าตัดที่ใช้เวลานานอีกด้วย

ระบบการมองเห็นแบบ 3D Heads-Up อื่นๆ

ด้านล่างนี้คือระบบหลักที่ใช้ในจักษุวิทยา

ระบบจอภาพทางการแพทย์ HD ของ Sony (Sony, โตเกียว, ญี่ปุ่น)
MKC 700 HD และ CFA 3DL1 (Ikegami Tsushinki, โตเกียว, ญี่ปุ่น)
Artevo 800 (Zeiss, เยอรมนี)
ระบบการมองเห็นแบบพาโนรามิก RUV (Leica, เวทซ์ลาร์, เยอรมนี): สำหรับการผ่าตัดวุ้นตาและจอประสาทตา

3. การประยุกต์ใช้ในการผ่าตัดวุ้นตาและจอประสาทตา

การผ่าตัดแบบ heads-up ในสาขาจอประสาทตาได้รับการแนะนำโดย Eckardt และ Paulo การศึกษาที่ประเมินการผ่าตัดวุ้นตาและจอประสาทตาแบบ heads-up โดยใช้กล้อง 3D HDR และจอ LCD HD พบข้อค้นพบดังต่อไปนี้

ข้อได้เปรียบหลักคือการยศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม
ระดับความยากทางเทคนิคเทียบเท่ากับวิธีดั้งเดิม
ให้ความสว่างสูงกว่าวิธีดั้งเดิมโดยการขยายสัญญาณกล้องแบบอิเล็กทรอนิกส์
มีข้อดีในกรณีเช่น เลือดออกในน้ำวุ้นตา ความขุ่นของสื่อนำแสง และจอประสาทตาสีเข้ม

เมื่อรวมกับ OCT ระหว่างผ่าตัด สามารถยืนยันการมีหรือไม่มีรูที่จอประสาทตาส่วนกลางและสถานะการลอกของเยื่อหุ้มขอบใน นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพในการยืนยันเทคนิคระหว่างเทคนิคการพลิกเยื่อหุ้มขอบในแบบกลับด้าน ในการผ่าตัดกระจกตาเช่น DMEK และ DSAEK มีประโยชน์ในการยืนยันตำแหน่งของชิ้นเนื้อผู้บริจาค

ในรายงานล่าสุด การทบทวนอย่างเป็นระบบที่เปรียบเทียบการผ่าตัดรูที่จอประสาทตาส่วนกลางด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบดั้งเดิมและระบบการมองเห็น 3D เช่น NGENUITY® แสดงให้เห็นว่าระบบ 3D ลดการสัมผัสแสงต่อจอประสาทตาและเพิ่มความสบายให้กับศัลยแพทย์

4. ระบบที่สวมบนศีรษะ (HMS)

ระบบที่ติดตั้งบนศีรษะ (head-mounted systems; HMS) เป็นวิธีการที่ใช้จอแสดงผลที่ศัลยแพทย์สวมบนศีรษะแทนจอภาพขนาดใหญ่ ถือเป็นแนวคิดที่เกิดขึ้นใหม่ในจักษุวิทยา

ระบบเฮดส์อัพ (จอภาพขนาดใหญ่)

วิธีการรับชม: จอภาพขนาดใหญ่ที่สามารถแชร์ได้ทั่วทั้งห้อง

แว่นตา 3 มิติ: สวมแว่นตาโพลาไรซ์เพื่อสังเกต

ประโยชน์ทางการศึกษา: หลายคนสามารถสังเกตภาพเดียวกันพร้อมกันได้

ระบบที่ติดตั้งบนศีรษะ (HMD)

วิธีการรับชม: จอแสดงผลที่ศัลยแพทย์สวมบนศีรษะ

การแสดงผลอิสระ: แสดงภาพแยกสำหรับตาซ้ายและขวาพร้อมกัน

ครอสทอล์ค: หลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ภาพซ้อนในระบบแอคทีฟ

Sony HMS-3000MT

Sony เป็นผู้บุกเบิกด้านจอแสดงผลแบบสวมศีรษะ และเข้าสู่ห้องผ่าตัดครั้งแรกในปี 2012 HMS-3000MT ใช้ร่วมกับกล้องจุลทรรศน์ของ Haag-Streit Surgical (HS Hi-R NEO 900)

การกำหนดค่าระบบ:

HMI-3000MT: หน่วยประมวลผลภาพ
HMM-3000MT จอแสดงผลแบบสวมศีรษะ: ให้การมองเห็นแบบสามมิติ
MCC-3000 MT: ระบบกล้องผ่าตัด 3D ความละเอียดสูงเต็มรูปแบบ

ความละเอียดเป็นภาพสามมิติ 1280×720 พร้อมอินพุตวิดีโอคู่โดยใช้แผง OLED อิสระสองแผง ให้สัญญาณที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์สำหรับแต่ละตา มุมมองแนวนอนกว้าง 45 องศาช่วยให้ประสบการณ์การมองเห็นที่เป็นธรรมชาติ

ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์ของ HMS

การทดลองในช่วงแรกของ Ivan Sutherland ในทศวรรษ 1960 นำไปสู่การพัฒนา HMS การใช้งานหลักของ HMS คือทางการทหาร ตำรวจ ดับเพลิง และเชิงพาณิชย์พลเรือน (วิดีโอเกม กีฬา ฯลฯ) การใช้ HMS ในจักษุวิทยาได้รับการรายงานครั้งแรกโดยกลุ่มของ Dutra-Medeiros

ตัวอย่างหัตถการที่เหมาะสมกับ HMS (รายงานโดย Dutra-Medeiros และคณะ)

การตัดแก้วตาแบบ pars plana (ทำเพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับผ่าตัดต้อกระจกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง + ใส่เลนส์แก้วตาเทียม)
การนำเลนส์แก้วตาเทียมที่เคลื่อนออก (subluxated IOL extraction)
การลอกเยื่อหุ้มจอประสาทตาชั้นนอก (epiretinal membrane peeling)
การลอกเยื่อหุ้มจอประสาทตาชั้นใน (internal limiting membrane peeling)
การจี้แสงเลเซอร์ภายในลูกตา (endolaser photocoagulation)
การอุดด้วยซิลิโคนออยล์และแก๊สซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์

Q ข้อดีของระบบชุดสวมศีรษะคืออะไร?

ระบบชุดสวมศีรษะ (HMS) หลีกเลี่ยงภาพซ้อน (crosstalk) ที่เกิดขึ้นในระบบ 3D แบบแอคทีฟโดยการแสดงภาพอิสระสำหรับตาแต่ละข้างพร้อมกัน ให้มุมมองแนวนอนกว้าง 45 องศาเพื่อประสบการณ์การมองเห็นที่เป็นธรรมชาติ ช่วยให้การรับรู้เชิงลึกและความเข้าใจเชิงพื้นที่ดีเยี่ยม นอกจากนี้ การเชื่อมต่อ HMD เครื่องที่สองช่วยให้ทีมผ่าตัดสามารถมองเห็นแบบสามมิติพร้อมกันได้ จึงคาดหวังให้เป็นเครื่องมือการศึกษาทางศัลยกรรมที่มีศักยภาพ

5. การประยุกต์ใช้และการปรับตัวกับการรักษามาตรฐาน

ภาพรวมของขั้นตอนการปรับตัว

ประเภทการผ่าตัด	ระบบหลัก	หมายเหตุพิเศษ
การผ่าตัดต้อกระจก	NGENUITY, TrueVision	สามารถทำงานร่วมกับระบบนำทาง IOL ได้
การผ่าตัดจอตาและวุ้นตา	NGENUITY, Artevo	มีผลลดความเป็นพิษจากแสง
การผ่าตัดกระจกตา (DMEK/DSAEK)	ระบบเฮดส์อัพทั่วไป	มีประโยชน์ในการยืนยันตำแหน่งกราฟต์
การผ่าตัดตาเหล่	NGENUITY	การแบ่งปันหลายบุคลากร
การผ่าตัดต้อหิน	ทั่วไป (ระบบเฮดอัป)	การมองเห็นตำแหน่งการวางชันต์

ระบบจอภาพ 3D มีราคาแพงและต้องลงทุนในโครงสร้างพื้นฐานของโรงพยาบาล
ศัลยแพทย์ที่คุ้นเคยกับภาพ 2D อาจต้องเรียนรู้เพิ่มเติม
หากผู้ป่วยเคลื่อนไหวกะทันหันระหว่างการผ่าตัด การมองเห็นจอภาพอาจทำได้ยาก
ในกรณีที่มีความขุ่นของสื่อนำแสงอย่างรุนแรง ความคมชัดของภาพบนจอภาพจะลดลง

ฟังก์ชันการปรับปรุงภาพ

ในระบบล่าสุด ได้มีการนำฟังก์ชันต่อไปนี้มาใช้ผ่านการประมวลผลภาพดิจิทัล

ช่องสี: ปรับปรุงการมองเห็นเนื้อเยื่อละเอียด เช่น เยื่อหุ้มขอบเขตชั้นใน (ILM)
ฟิลเตอร์ดิจิทัล: เน้นเยื่อเจริญ
ฟังก์ชันโอเวอร์เลย์: การแสดงภาพซ้อนทับแบบเรียลไทม์ของข้อมูลการวางแผนก่อนผ่าตัดและภาพ OCT
ซูมอิเล็กทรอนิกส์: การเพิ่มความสว่างโดยการขยายสัญญาณกล้อง (ปรับปรุงการมองเห็นในจอตาขุ่น)

6. พยาธิสรีรวิทยาและกลไกการเกิดโรคโดยละเอียด

ปัญหาทางการยศาสตร์ของกล้องจุลทรรศน์แบบดั้งเดิม

ในการผ่าตัดจักษุโดยใช้กล้องจุลทรรศน์สองตาทั่วไป ศัลยแพทย์ต้องรักษาท่าทางการโน้มตัวไปข้างหน้าเพื่อมองผ่านเลนส์ตา ทำให้เกิดภาระเรื้อรังต่อกระดูกสันหลังส่วนคอ ทรวงอก และเอว มีรายงานว่า 62% ของจักษุแพทย์มีอาการที่เกี่ยวข้องกับคอ ร่างกายส่วนบน และหลัง ทำให้ความผิดปกติของระบบกล้ามเนื้อและกระดูกเป็นปัจจัยที่ทำให้อายุการทำงานของศัลยแพทย์สั้นลง

หลักการมองเห็นสามมิติ

สำหรับการรับรู้ความลึกในระบบจอแสดงผล 3D ตาซ้ายและตาขวาต้องได้รับภาพที่แตกต่างกัน

ในวิธีแอคทีฟ การแยกภาพทำได้โดยการสลับด้วยชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง แต่อาจเกิดครอสทอล์ค (ปรากฏการณ์ผี) เนื่องจากภาพค้าง ในวิธีพาสซีฟ การแยกภาพทำได้โดยใช้ฟิลเตอร์โพลาไรซ์ และครอสทอล์คน้อยกว่า ใน HMS ใช้แผง OLED อิสระสองแผง ให้สัญญาณที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์สำหรับแต่ละตา ดังนั้นจึงไม่เกิดครอสทอล์ค

ความสำคัญของการประมวลผลภาพดิจิทัล

โดยการประมวลผลภาพที่ถ่ายด้วยกล้องแบบดิจิทัล ข้อมูลที่ตามนุษย์มองไม่เห็นโดยตรงสามารถมองเห็นได้ เทคโนโลยี HDR ช่วยให้แสดงรายละเอียดในบริเวณผ่าตัดแม้มีความแตกต่างของคอนทราสต์สูง และฟิลเตอร์ดิจิทัลช่วยเพิ่มความสามารถในการแยกแยะเนื้อเยื่อเฉพาะ โดยการขยายความสว่างทางอิเล็กทรอนิกส์ สามารถมองเห็นได้ชัดเจนสูงในขณะที่ลดปริมาณแสง (ลดพิษจากแสง)

7. งานวิจัยล่าสุดและแนวโน้มในอนาคต

ระบบจอแสดงผล 3 มิติในสาขาจักษุวิทยาคาดว่าจะยังคงมีการพัฒนาเทคโนโลยีเพิ่มเติมในอนาคต

การปรับปรุงความละเอียด: ปัญหาการขาดความละเอียด 2K กำลังได้รับการแก้ไขด้วยการพัฒนาไปสู่ 4K และ 8K ในอนาคต โครงสร้างที่ตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบดั้งเดิมอาจถูกทำให้มองเห็นได้

การบูรณาการ AI: คาดว่าการบูรณาการกับการวิเคราะห์ภาพแบบเรียลไทม์ การนำทางระหว่างการผ่าตัด และการสนับสนุนการวางแผนการผ่าตัดจะก้าวหน้าขึ้น แอปพลิเคชันอย่าง TrueGuide และ TruePlan เป็นผู้บุกเบิกอยู่แล้ว

การพัฒนา HMS: ระบบสวมศีรษะแบบใหม่ (เช่น ระบบฉายภาพจอประสาทตา Avegant Glyph, Beyeonics Surgical Clarity™) ได้เกิดขึ้นแล้ว และคาดว่าจะมีการย่อขนาดและลดน้ำหนักเพิ่มเติม

การขยายการใช้งานด้านการศึกษาและการทำงานร่วมกัน: กำลังพิจารณาการประยุกต์ใช้ เช่น การสตรีมสดการผ่าตัดและการฝึกผ่าตัดทางไกล ความสามารถของบุคลากรหลายคนในการมองเห็นภาพสามมิติพร้อมกันมีศักยภาพในการเป็นเครื่องมือฝึกผ่าตัดรุ่นต่อไป

8. เอกสารอ้างอิง

National Institute for Health and Care Excellence (NICE). Clinical guideline on idiopathic full-thickness macular holes. DRAFT; 2024.
Muecke TP, Casson RJ. Three-Dimensional Heads-up Display in Cataract Surgery: A Review. Asia Pac J Ophthalmol (Phila). 2022;11(6):549-553. PMID: 36417680.
Razavi P, Cakir B, Baldwin G, D’Amico DJ, Miller JB. Heads-Up Three-Dimensional Viewing Systems in Vitreoretinal Surgery: An Updated Perspective. Clin Ophthalmol. 2023;17:2539-2552. PMID: 37662647.