Göz cerrahisi için 3D ekran sistemi, geleneksel binoküler mikroskobun yerini alan yeni bir cerrahi görselleştirme teknolojisidir. Cerrah, göz merceğinden bakmak yerine, 3D kameranın çektiği görüntüleri büyük bir monitörde gerçek zamanlı olarak izleyerek ameliyatı gerçekleştirir. Bu cerrahi yönteme “baş yukarı cerrahi” (heads-up surgery) adı verilir.
3D ekran teknolojisi başlangıçta havacılık ve askeri amaçlar için geliştirilmiştir. Daha sonra teknolojik yenilikler sayesinde ameliyathaneye entegrasyonu sağlanmıştır. Oftalmoloji alanında, TrueVision 3D mikroskobik cerrahi görselleştirme sisteminin ortaya çıkışından bu yana yaygın olarak benimsenmiştir.
Geleneksel mikroskobik cerrahide, cerrah uzun süre öne eğik bir duruşu korumak zorundadır ve bu durum boyun, sırt ve bel bölgesinde yük oluşturmaktadır. Göz doktorlarında boyun, üst gövde ve bel semptomlarının yaygınlığının %62’ye ulaştığı bildirilmiştir. 3D sistemi bu sorunu çözmek için geliştirilmiştir.
Aktif Sistemler
Mekanizma: Sol ve sağ göz için hızlı bir şekilde dönüşümlü olarak ardışık görüntüler gösterilir
Gözlük: Elektronik kontrollü deklanşör gözlük, her bir gözü aktif olarak kapatır
Özellik: Yüksek derinlik hissi. Çapraz konuşma (hayalet görüntü) oluşabilir
Pasif Sistemler
Mekanizma: İki görüntü yatay olarak karıştırılıp çıktı verilir
Gözlük: Polarize 3D gözlüklerle pasif olarak ayrıştırılır
Özellik: Maliyeti düşüktür. NGENUITY gibi sistemlerde kullanılır. Çapraz konuşma yoktur
Mikroskobun göz merceğine bakmadan, 3D kameranın yakaladığı görüntülerin büyük bir ekranda izlenerek yapıldığı cerrahi yöntemdir. Cerrah başını kaldırarak (heads-up) doğal bir pozisyonda ameliyat yapabilir, boyun ve bele binen yükü önemli ölçüde azaltır. Birden fazla personelin aynı görüntüyü gerçek zamanlı olarak paylaşabilmesi nedeniyle eğitim açısından da oldukça etkili bir sistemdir.
Oftalmolojide heads-up katarakt cerrahisi ilk kez 2010 yılında Weinstock tarafından rapor edilmiştir. TrueVision 3D sistemi, standart bir cerrahi mikroskoba takılan bir kamera ünitesidir ve stereo görüntü ile videoyu 3D HD büyük ekran monitöre iletir.
ABD FDA, 3D grafik kaplamalar sağlayan “TrueVision Refraktif Katarakt Araç Seti”ni onaylamıştır. Ayrıca “TrueGuide” ve “TruePlan” uygulamaları, torik IOL kullanımı da dahil olmak üzere cerrahi planlamaya destek sağlamıştır.
Ön segment cerrahisinde uygulama alanı da genişlemektedir. Amniyotik membran transplantasyonu ve kornea cerrahisinde de heads-up sistemi kullanılmaktadır. Mohamed YH ve ark., heads-up sistemi kullanılarak yapılan kornea cerrahisi (Descemet soymalı otomatik endotel keratoplasti dışı: nDSAEK) vakalarını ilk kez bildirmiştir.
NGENUITY®, dünyanın ilk Yüksek Dinamik Aralıklı (HDR) video kamera ile donatılmış oftalmik gerçek zamanlı görüntüleme sistemidir. Şaşılık cerrahisi, katarakt cerrahisi, glokom cerrahisi ve vitreoretinal cerrahi dahil olmak üzere tüm göz cerrahilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
| Özellik | Teknik Özellikler |
|---|---|
| Ekran | 55 inç 4K Ultra HD OLED |
| 3D gözlük | Pasif dairesel polarize gözlük |
| Görüntü işleme | HDR (Yüksek Dinamik Aralık) |
HDR teknolojisi, beyaz patlama olmadan parlak bir görüş alanı sağlar ve derin odak derinliği ile güvenli cerrahiye olanak tanır. Retina çevresine kadar çıplak gözle aynı görüntüler yeniden üretilebilir ve proliferatif membranlar dijital filtre işleviyle vurgulanabilir.
Başlıca avantajlar:
Bildirilen sınırlamalar:
High Dynamic Range (HDR), aşırı parlak ve aşırı karanlık alanları aynı anda uygun şekilde görüntüleyebilen bir görüntüleme teknolojisidir. Geleneksel cerrahi mikroskoplarda beyaz patlamaya yatkın olan retina çevresine kadar çıplak gözle benzer bir görüntü sağlar. Ayrıca ışık miktarını azaltarak uzun süreli ameliyatlarda retina üzerindeki fototoksisiteyi azaltmaya yardımcı olur.
Oftalmolojide kullanılan başlıca sistemler aşağıda gösterilmiştir.
Retina alanında heads-up cerrahi, Eckardt ve Paulo tarafından tanıtıldı. 3D HDR kamera ve HD LCD ekran kullanılarak yapılan heads-up vitreoretinal cerrahiyi değerlendiren bir çalışmada aşağıdaki bulgular elde edilmiştir.
İntraoperatif OCT ile kombinasyon, makula deliğinin varlığının ve iç limitan membran (ILM) soyulma durumunun doğrulanmasını sağlar. Ters ILM flep tekniğinde manevra doğrulaması için de etkilidir. DMEK ve DSAEK gibi kornea cerrahilerinde donör greftinin konumlandırılmasının doğrulanmasında faydalı olduğu düşünülmektedir.
Son raporlarda, makula deliği cerrahisini geleneksel mikroskop ve NGENUITY® gibi 3D görselleştirme sistemiyle karşılaştıran sistematik bir derleme, 3D sistemin retinaya ışık maruziyetini azalttığını ve cerrah konforunu artırdığını göstermiştir.
Kafa montajlı sistemler (head-mounted systems; HMS), cerrahın büyük bir monitör yerine kafasına taktığı bir ekran kullandığı yöntemdir. Bu, oftalmolojide yeni ortaya çıkan bir konsept olarak dikkat çekmektedir.
Baş Yukarı Sistem (Büyük Monitör)
İzleme Yöntemi: Tüm oda tarafından paylaşılabilen büyük monitör
3D Gözlük: Polarize gözlük takarak izleme
Eğitim Etkisi: Birden fazla kişinin aynı anda aynı görüntüyü izleyebilmesi
Kafa Montajlı Sistem (HMD)
İzleme yöntemi: Cerrahın kafasına taktığı ekran
Bağımsız görüntüleme: Sol ve sağ göze aynı anda bağımsız görüntüler gösterilmesi
Çapraz konuşma: Aktif yöntemde hayalet görüntü oluşumunun önlenmesi
Sony, başa takılan ekranlar alanında öncüdür ve 2012 yılında ilk kez ameliyathaneye girmiştir. HMS-3000MT, Haag-Streit Surgical firmasının mikroskobu (HS Hi-R NEO 900) ile birlikte kullanılır.
Sistem bileşenleri:
Çözünürlük 1280×720 stereoskopik görüntüdür ve iki bağımsız OLED panel kullanan çift video girişi sayesinde her göze tamamen bağımsız sinyal sağlar. 45 derecelik geniş yatay görüş alanı, doğal bir görsel deneyim sunar.
1960’larda Ivan Sutherland’in erken deneyleri HMS’nin gelişimine yol açtı. HMS’nin başlıca kullanım alanları askeri, polis, itfaiye ve ticari (video oyunları, spor vb.) idi. HMS’nin oftalmolojide kullanımı ilk kez Dutra-Medeiros ve grubu tarafından rapor edildi.
Baş üstü montaj sistemi (HMS), her iki göze bağımsız görüntüleri aynı anda göstererek aktif 3D sistemlerde oluşan hayalet (crosstalk) etkisini önler. 45 derecelik geniş yatay görüş açısıyla doğal bir görsel deneyim sağlar ve mükemmel derinlik algısı ile mekansal farkındalık sunar. Ayrıca ikinci bir HMD bağlanarak cerrahi ekibin de aynı anda stereoskopik görüntü alabilmesi, onu cerrahi eğitim aracı olarak umut verici kılar.
| Cerrahi türü | Ana sistem | Özel notlar |
|---|---|---|
| Katarakt cerrahisi | NGENUITY, TrueVision | IOL Rehberliği ile entegrasyon mümkün |
| Vitreoretinal cerrahi | NGENUITY, Artevo | Fototoksisite azaltıcı etki mevcut |
| Kornea cerrahisi (DMEK/DSAEK) | Genel heads-up | Greft pozisyonunu doğrulamada yararlı |
| Şaşılık cerrahisi | NGENUITY | Birden fazla personel arasında paylaşım |
| Glokom cerrahisi | Genel heads-up tipi | Şant yerleşiminin görselleştirilmesi |
Yeni sistemlerde dijital görüntü işleme ile aşağıdaki özellikler uygulanmıştır:
Geleneksel binoküler mikroskop kullanılan göz cerrahisinde, cerrah göz merceklerine bakmak için öne eğik bir duruşu sürdürmek zorundadır. Bu, servikal, torasik ve lomber omurgada kronik yüklenmeye neden olur. Göz doktorlarının %62’si boyun, üst gövde ve bel ile ilgili semptomlar yaşadığını bildirmiştir ve kas-iskelet sistemi bozuklukları cerrahların kariyer süresini kısaltan bir faktör olmuştur.
3D ekran sistemlerinde derinlik algısı için sol ve sağ gözün farklı görüntüler alması gerekir.
Aktif yöntemde elektronik shutter ile hızlı geçiş yapılarak sol ve sağ göz ayrılır, ancak görüntü kalıntısı nedeniyle çapraz konuşma (hayalet görüntü) oluşabilir. Pasif yöntemde polarize filtrelerle ayrım yapılır ve çapraz konuşma azdır. HMS’de bağımsız iki OLED panel kullanılır ve her göze tamamen bağımsız sinyal sağlandığı için çapraz konuşma oluşmaz.
Kamera ile çekilen görüntülerin dijital olarak işlenmesiyle, insan gözünün doğrudan göremediği bilgiler görselleştirilebilir. HDR teknolojisi, yüksek kontrastlı cerrahi alanlarda bile detayları gösterir ve dijital filtreler belirli dokuların ayırt edilebilirliğini artırır. Elektronik parlaklık amplifikasyonu ile ışık miktarı azaltılırken (fototoksisite azaltımı) yüksek görünürlük sağlanabilir.
Oftalmoloji alanında 3D ekran sistemlerinin gelecekte daha fazla teknolojik yenilik getirmesi beklenmektedir.
Çözünürlük İyileştirmesi: 2K çözünürlüğün yetersizliği sorunu, 4K ve 8K’ya geçişle giderilmektedir. Gelecekte, geleneksel optik mikroskoplarla insan gözüyle görülemeyen yapıların görünür hale gelmesi mümkündür.
Yapay Zeka Entegrasyonu: Gerçek zamanlı görüntü analizi, ameliyat sırası navigasyon ve cerrahi planlama desteği ile entegrasyonun ilerlemesi beklenmektedir. TrueGuide ve TruePlan gibi uygulamalar zaten bu alanda öncüdür.
HMS’nin Gelişimi: Yeni kafa montaj sistemleri (Avegant Glyph retina projeksiyon sistemi, Beyeonics Surgical Clarity™ gibi) ortaya çıkmış olup, daha da küçülme ve hafifleme beklenmektedir.
Eğitim ve İşbirliği Kullanımının Genişlemesi: Canlı cerrahi yayını ve uzaktan cerrahi eğitimi uygulamaları değerlendirilmektedir. Birden fazla personelin aynı anda stereoskopik görüş yapabilme özelliği, onu gelecek nesil cerrahi eğitim aracı olarak potansiyele sahip kılmaktadır.
