Göz cerrahisinde 3D görüntüleme sistemi (heads-up cerrahi / 3D dijital mikroskopi), cerrahi mikroskobun optik sisteminin bir kamera ile görüntülenmesi ve görüntünün büyük bir 3D uyumlu ekranda gösterilerek cerrahın ameliyatı gerçekleştirmesidir. Cerrah, mikroskobun göz merceğine doğrudan bakmaz, polarize veya sıvı kristal shutter tipi 3D gözlük takarak monitöre bakar ve ameliyatı ilerletir.
Tarihsel arka plan olarak, heads-up cerrahi kavramı ilk kez 2010 yılında Weinstock ve arkadaşları tarafından rapor edilmiştir. Daha sonra, retina vitreus cerrahisine uygulanması Eckardt ve Paulo tarafından rapor edilmiş ve göz hastalıkları alanında yaygınlaşmıştır.
Geleneksel optik mikroskop cerrahisinde, cerrah gözünü merceğe yaklaştırmalı ve uzun süre öne eğik duruşu sürdürmelidir. 3D görüntüleme sistemi, bu duruşsal yükü temelden ortadan kaldıran bir teknolojik yeniliktir.
Geleneksel mikroskop cerrahisinde cerrah, gözünü merceğe yaklaştırarak öne eğik duruşu sürdürürken, heads-up cerrahide cerrah başını kaldırarak doğal bir duruşla büyük 3D monitöre bakarak ameliyatı gerçekleştirir. Bu, boyun ve beldeki duruşsal yükü azaltır ve eğitim amaçlı birden fazla kişinin aynı anda gözlem yapmasını kolaylaştırır.
3D görüntüleme sisteminin geleneksel optik mikroskoba kıyasla sağladığı başlıca avantajlar aşağıda belirtilmiştir.
Ergonomi (Duruş İyileştirmesi): Göz doktorlarının %62’sinde boyun semptomları bulunur ve cerrahın sağlığının korunması ciddi bir sorundur. 3D görüntüleme sistemi sayesinde cerrah, başını kaldırarak doğal oturma pozisyonunda ameliyat yapabilir, böylece boyun ve bel üzerindeki yük önemli ölçüde azalır.
Eğitim ve İşbirliğine Katkı: Ameliyat alanı görüntüsü aynı anda birden fazla monitöre çıkış verilebilir. Eğitmen ve asistan hekim aynı görüntüyü paylaşarak ameliyatı ilerletebilir ve eğitim verimliliği artar. Ziyaretçi gözlemciler ve ameliyathane personeli de aynı görüş alanıyla ameliyat durumunu teyit edebilir.
Dijital Görüntü İyileştirme: Kamera ile alınan dijital görüntülere gerçek zamanlı işleme uygulanabilir. Kontrast artırma, gürültü azaltma, dijital filtre ve renk düzeltme ameliyat sırasında uygulanabilir ve iç limitan membran (ILM) boyamasının görünürlüğünü artırmak için kullanılır.
Retina Işık Maruziyetinin Azaltılması: 3D görüntüleme sistemi düşük ışıkta ameliyatı mümkün kılar ve retina ışık maruziyetini geleneksel mikroskoba göre azaltır1). Bu, fototoksisiteye bağlı retina hasarı riskini azaltmada önemli bir özelliktir.
Cerrahi Konforunun Artırılması: Uzun süreli ameliyatlarda cerrahın yorgunluğu azalır ve konsantrasyonun sürekliliği beklenir1).
3D görüntüleme sistemi ile geleneksel optik mikroskobun temel özelliklerinin karşılaştırması.
| Özellik | 3D Görüntüleme Sistemi | Geleneksel Mikroskop |
|---|---|---|
| Cerrah Duruşu | Baş yukarı (doğal duruş) | Öne eğik (gözlük merceğine doğrudan bakış) |
| Işık Maruziyeti | Azaltılmış1) | Standart |
| Görüntü işleme | Dijital olarak güçlendirilebilir | Sadece optik sistem |
3D görüntüleme sisteminin geleneksel optik mikroskopla eşdeğer etkinlik gösterdiği doğrulanmıştır1). Cerrahi sonuçlar (görme geri kazanımı, anatomik sonuçlar) açısından mevcut optik mikroskoplardan aşağı kalmaz; ergonomi, ışığa maruziyetin azaltılması ve dijital görüntü iyileştirme açısından üstün özelliklere sahiptir.
3D görüntüleme sistemi, oftalmolojideki çeşitli cerrahi yöntemlere uygulanabilir.
Katarakt cerrahisi: TrueVision sistemi, katarakt cerrahisinde 3D heads-up cerrahisi için öncü bir platform olarak geliştirilmiştir. Lens çekirdeği bölme, fakoemülsifikasyon ve IOL yerleştirme işlemlerinin tümü 3D görüntü altında gerçekleştirilebilir.
Retina vitreus cerrahisi: Heads-up cerrahisinin en yaygın olarak değerlendirildiği alandır. Makula deliği cerrahisinde, 3D görüntüleme sisteminin geleneksel mikroskopla eşdeğer etkinlikte olduğu ve retina ışığa maruziyetinin azaldığı doğrulanmıştır1). Vitrektomi, membran soyma ve lazer fotokoagülasyon da 3D görüntü altında gerçekleştirilebilir.
Kornea cerrahisi: DSAEK (Descemet membran endotelyal keratoplasti) uygulaması olarak nDSAEK (nanoultrathin DSAEK) raporları mevcuttur. Ultra ince greft manipülasyonu ve hava kabarcığı enjeksiyonu dijital görüntü altında hassas bir şekilde yapılabilir.
Glokom cerrahisi: Trabekülotomi ve filtrasyon cerrahisi gibi ön segment cerrahilerine uygulama da rapor edilmiştir ve uygun cerrahi yöntemlerin kapsamı genişlemektedir.
Şu anda pratikte kullanılan temsili 3D görüntüleme sistemleri aşağıda gösterilmiştir.
NGENUITY
Üretici: Alcon (Alkon)
Ekran: 4K OLED 3D monitör
Stereo görme yöntemi: Polarizasyon yöntemi
Özellikler: Vitreoretinal cerrahi için tasarlanmıştır. İsteğe bağlı entegre intraoperatif OCT. Dijital filtre ve kontrast artırma özellikleri mevcuttur. Şu anda en yaygın ticari sistem.
TrueVision
Üretici: TrueVision 3D Surgical
Hedef cerrahi: Katarakt cerrahisi ve ön segment cerrahisi
Stereo görme yöntemi: Aktif shutter yöntemi
Özellikler: Heads-up cerrahinin öncü platformu. Katarakt cerrahisinde dijital 3D görselleştirmeyi erken dönemde gerçekleştirdi. ORA (intraoperatif aberasyon ölçümü) ile entegrasyon da mümkündür.
Sony HMS-3000MT
Üretici: Sony
Tip: HMD (başa takılan ekran) yöntemi
Stereo görme yöntemi: HMS (Başa Monte Sistem)
Özellikler: Görüntüyü cerrahın taktığı HMD’ye sağlar. Monitör gerektirmez ve bireysel farklılıklara uyum sağlar. Pasif değil aktif bir stereo görme deneyimi sunan yöntemin bir örneği.
Üç ana sistemin özellikleri karşılaştırılmaktadır.
| Sistem | Çözünürlük | Stereo görme |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | Polarizasyon yöntemi |
| TrueVision | HD - 4K | Aktif deklanşör |
| HMS-3000MT | HD | HMD yöntemi |
3D görüntüleme sisteminde yer alan ana teknolojiler açıklanmaktadır.
HDR (Yüksek Dinamik Aralık) görüntüleme: Yüksek parlaklıktan düşük parlaklığa kadar geniş bir kontrast aralığını yeniden üretir. Karanlık vitreus boşluğu ile parlak aydınlatma ışığı arasındaki farkı doğal olarak gösterir ve doku görünürlüğünü artırır.
4K - 8K yüksek çözünürlük: Mevcut ana akım 4K çözünürlüktür (3840×2160 piksel) ve bir sonraki nesil olarak 8K desteği geliştirilmektedir. Yüksek çözünürlük, iç sınırlayıcı membran ve ince retina yapılarının görünürlüğünü artırır.
Dijital filtre: Ameliyat sırasında gerçek zamanlı olarak filtre işlemi uygulanabilir. İç sınırlayıcı membran boyamasının (Brilliant Blue G vb.) renk vurgulaması, kontrast düzeltmesi ve yanlış renk gösterimi kullanılabilir.
Ameliyat içi OCT entegrasyonu: Optik koherens tomografiyi (OCT) cerrahi mikroskoba entegre eden ve kesit görüntülerini gerçek zamanlı olarak 3D monitörde üst üste gösteren bir teknoloji geliştirilmiştir1). Makula deliği kapanmasının doğrulanması ve membran soyulmasının değerlendirilmesi ameliyat sırasında yapılabilir.
Sinyal yükseltme ve düşük ışıkta görüntüleme: Kamera sensörünün yüksek hassasiyeti sayesinde, aydınlatma miktarı azaltılırken yüksek kaliteli görüntüler elde edilebilir. Bu, retina ışık maruziyetini azaltmanın ana mekanizmasıdır.
3D görüntüleme sistemleriyle stereo görüntü, sol ve sağ göze bağımsız görüntüler sunarak derinlik algısı oluşturur. Başlıca iki yöntem kullanılır.
Aktif stereo görüntüleme (Aktif yöntem): Sıvı kristal deklanşörlü gözlükler kullanılır. Gözlük, sol ve sağ lensleri dönüşümlü olarak yüksek hızda kapatır ve monitörle senkronize olarak her karede sol ve sağ göz görüntülerini değiştirir. TrueVision sisteminde kullanılır.
Pasif stereo görüntüleme (Pasif yöntem): Polarize filtreli gözlükler kullanılır. Monitör, yatay ve dikey polarize görüntüleri aynı anda gösterir ve karşılık gelen polarize gözlüklerle sol ve sağ ayrımı yapılır. NGENUITY sisteminde kullanılır. Hafif ve pil gerektirmeyen gözlükler avantajdır.
HMS (Başa takılan) yöntemi: Cerrahın taktığı HMD’ye doğrudan görüntü aktarılır. Görüntü monitör aracılığı olmadan cerrahın gözünün önüne sunulduğu için kişisel göz bebeği mesafesine uyum kolaydır. Sony HMS-3000MT bu yöntemi kullanır.
Kamera ünitesi, cerrahi mikroskobun ışın ayırıcısı aracılığıyla ışığı alır. CMOS sensörle çekilen görüntüler gerçek zamanlı işlenir ve 3D görüntü olarak çıktı verilir. Gecikmenin (latans) en aza indirilmesi cerrahi hassasiyeti korumak için önemli bir konudur ve mevcut sistemlerde algılanması zor bir seviyeye indirilmiştir.
Hem polarize hem de deklanşör yöntemlerinde, latans (görüntü gecikmesi) algılanması zor bir seviyeye indirilmiştir ve cerrahın hassasiyeti üzerindeki etkisi minimum düzeydedir. Ayrıca 3D görüntüleme sistemlerinin geleneksel mikroskoplarla eşdeğer etkinliği doğrulanmıştır1). Bununla birlikte, alışma süreci olarak ilk kullanımda bir öğrenme eğrisi olduğu kabul edilmektedir.
8K ultra yüksek çözünürlük: Mevcut 4K çözünürlüğün bir sonraki nesli olarak 8K uyumlu sistemlerin geliştirilmesi devam etmektedir. 8K çözünürlük (7680×4320 piksel) ile iç limitan membranın ince yapıları ve retina damar detaylarının öncekinden daha yüksek hassasiyetle gözlemlenebilmesi beklenmektedir.
HMS (Başa Takılan Sistem) Gelişimi: Bireyin görme özelliklerine (göz bebeği mesafesi, refraksiyon düzeltmesi) tam uyum sağlayan HMD’lerin iyileştirilmesi devam etmektedir. Cerrahiye özel yüksek parlaklık ve düşük gecikmeli yeni nesil HMD’ler geliştirme aşamasındadır.
Artırılmış Gerçeklik (AR) ile Füzyon: Ameliyat sırasında OCT görüntüleri, floresan anjiyografi ve hasta bilgilerini cerrahi görüntüye gerçek zamanlı olarak bindiren AR cerrahi sistemleri üzerinde araştırmalar ilerlemektedir. Cerrahın bakışını ayırmadan çeşitli bilgilere erişebildiği bir ortamın oluşturulması hedeflenmektedir.
Yarık Lambaya Heads-Up Uygulaması: Sadece cerrahi mikroskopta değil, ayakta muayenede kullanılan yarık lamba mikroskobunda da 3D heads-up yönteminin tanıtılmasına yönelik girişimler rapor edilmiştir. Muayene sırasında ergonomik iyileşme ve görüntü kaydının kolaylaşması avantajlar olarak belirtilmektedir.
Yapay Zeka Görüntü Analizi ile Entegrasyon: Elde edilen gerçek zamanlı görüntülerin yapay zeka (AI) ile anlık analiz edilerek doku tanımlama ve diseksiyon desteği sağlayan sistemlerin geliştirilmesi devam etmektedir. Cerrahi robotlarla kombinasyonu da araştırılmaktadır.
Teknoloji maliyetlerinin düşmesi ve klinik kanıtların birikmesiyle birlikte 3D görüntüleme sistemlerinin yaygınlaşması artmaktadır. Cerrahın ergonomisinin iyileştirilmesi, ışık maruziyetinin azaltılması ve dijital görüntü işleme gibi birden çok avantajı değerlendirilmekte ve özellikle büyük tesislerde benimsenmesi artmaktadır. Gelecekte ameliyat içi OCT ve AR ile entegrasyonun ilerlemesi ve daha yüksek işlevli bir platforma dönüşmesi beklenmektedir.
