NGENUITY
制造商：爱尔康（Alcon）
显示器：4K OLED 3D显示器
立体视觉方式：偏振方式
特点：专为玻璃体视网膜手术设计。可选术中OCT集成。配备数字滤镜和对比度增强功能。目前最普及的商业系统。
眼科手术中的3D显示系统
一目了然的要点
Section titled “一目了然的要点”1. 什么是3D显示系统？
Section titled “1. 什么是3D显示系统？”眼科手术中的3D显示系统（抬头手术/3D数字显微镜）是一种将手术显微镜的光学系统通过摄像头拍摄，并在大型3D显示器上显示图像，术者观看显示器进行手术的方式。术者不直接观察显微镜的目镜，而是佩戴偏振或液晶快门式3D眼镜，看着显示器进行手术。
历史背景：抬头手术的概念于2010年由Weinstock等人首次报道。随后，Eckardt和Paulo报道了其在玻璃体视网膜手术中的应用，并在眼科领域得到普及。
在传统光学显微镜手术中，术者需要将眼睛靠近目镜，长时间保持前倾姿势。3D显示系统是一项从根本上消除这种姿势负担的技术革新。
Q
抬头手术改变了什么？
A
传统显微镜手术中，术者保持眼睛靠近目镜的前倾姿势，而抬头手术中，术者以抬头的自然姿势观看大型3D显示器进行手术。这减轻了颈部和腰部的姿势负担，也便于多人同时观察以用于教学目的。
2. 主要特点和优势
Section titled “2. 主要特点和优势”以下是3D显示系统与传统光学显微镜相比的主要优势。
人体工程学（姿势改善）：62%的眼科医生存在颈部症状，术者的健康维护是一个严峻的问题。3D显示系统使术者能够以抬头的自然坐姿进行手术，从而显著减轻颈部和腰部的负担。
对教育和协作的贡献：手术视野图像可以同时输出到多个显示器。指导医生和培训医生可以共享同一图像进行手术，提高教育效率。参观观察者和手术室工作人员也可以以相同的视野确认术中情况。
数字图像增强：可以对摄像头获取的数字图像进行实时处理。术中可应用对比度增强、降噪、数字滤波和色调校正，用于提高内界膜（ILM）染色的可见性等。
减少视网膜光暴露：3D显示系统可以在低照度下进行手术，与传统显微镜相比减少了视网膜的光暴露1)。这是降低光毒性所致视网膜损伤风险的重要特性。
提高术者舒适度：长时间手术中术者的疲劳减轻，有望保持注意力集中1)。
3D显示系统与传统光学显微镜的主要特性比较。
| 特性 | 3D显示系统 | 传统显微镜 |
|---|---|---|
| 术者姿势 | 抬头（自然姿势） | 前倾（目镜直视） |
| 光暴露 | 减少1) | 标准 |
| 图像处理 | 可数字增强 | 仅光学系统 |
Q
3D系统是否影响手术效果？
A
3D显示系统已被证实与传统光学显微镜具有同等有效性1)。在手术效果（视力恢复和解剖学结果）方面不逊于现有光学显微镜，并且在人体工程学、减少光暴露和数字图像增强方面具有更优特性。
3. 适用手术
Section titled “3. 适用手术”3D显示系统可应用于多种眼科手术方式。
白内障手术：TrueVision系统是作为3D抬头白内障手术的先驱平台开发的。晶状体核分割、超声乳化吸除和IOL植入均可在3D影像下完成。
视网膜玻璃体手术：这是抬头手术得到最广泛评估的领域。在黄斑裂孔手术中，3D显示系统已被证实与传统显微镜具有同等有效性，并减少了视网膜光暴露1)。玻璃体切除、膜剥离和激光光凝也可在3D影像下进行。
角膜手术：对于DSAEK（角膜内皮移植术），已有nDSAEK（超薄DSAEK）的报道。超薄植片的操作和气泡注入可在数字影像下精确进行。
青光眼手术：也有报道应用于小梁切开术和滤过手术等眼前段手术，适应症范围正在扩大。
4. 主要系统
Section titled “4. 主要系统”以下是目前实际应用的代表性3D显示系统。
TrueVision
Sony HMS-3000MT
比较三大系统的规格。
| 系统 | 分辨率 | 立体视觉 |
|---|---|---|
| NGENUITY | 4K | 偏振方式 |
| TrueVision | 高清至4K | 主动快门 |
| HMS-3000MT | 高清 | 头戴式显示器方式 |
5. 技术特点
Section titled “5. 技术特点”介绍3D显示系统搭载的主要技术。
HDR（高动态范围）显示：再现从高亮度到低亮度的广泛对比度。自然显示暗玻璃体腔与明亮照明光之间的差异，提高组织可见性。
4K至8K高分辨率：当前主流是4K分辨率（3840×2160像素），下一代正在开发8K支持。高分辨率提高了内界膜和细微视网膜结构的可见性。
数字滤镜：术中可实时应用滤镜处理。可利用内界膜染色（如亮蓝G）的色调增强、对比度校正和伪彩色显示。
术中OCT集成：已开发出将光学相干断层扫描（OCT）集成到手术显微镜中，并将断层图像实时叠加显示在3D监视器上的技术1)。可在术中确认黄斑裂孔闭合和评估膜剥离。
信号放大与低照度拍摄：通过提高相机传感器的灵敏度，可以在减少照明光量的同时获取高质量图像。这是减少视网膜光暴露的主要机制。
6. 原理与机制
Section titled “6. 原理与机制”立体视觉的生成方法
Section titled “立体视觉的生成方法”3D显示系统的立体视觉通过向左右眼呈现独立的图像来产生深度感知。主要使用两种方式。
主动式立体视觉（主动方式）：使用带液晶快门的眼镜。眼镜交替高速遮挡左右镜片，与显示器同步逐帧切换左眼和右眼图像。TrueVision系统采用此方式。
被动式立体视觉（被动方式）：使用带偏振滤光片的眼镜。显示器同时显示水平偏振和垂直偏振的图像，通过相应的偏振眼镜分离左右眼图像。NGENUITY系统采用此方式。优点是眼镜轻便且无需电源。
HMS（头戴式）方式：图像直接显示在术者佩戴的HMD上。由于图像直接呈现在术者眼前而不经过显示器，因此易于适应个人的瞳距。索尼HMS-3000MT采用此方式。
数字相机与信号处理
Section titled “数字相机与信号处理”相机单元通过手术显微镜的分光镜获取光线。CMOS传感器拍摄的图像经过实时处理后输出为3D视频。最小化延迟是维持手术精度的关键问题，当前系统已将其抑制到不易察觉的水平。
Q
佩戴3D眼镜是否会影响手术精度？
A
无论是偏振方式还是快门方式，延迟（视频延迟）都被抑制到不易感知的水平，对术者手术精度的影响被认为极小。此外，3D显示系统已被证实与传统显微镜具有同等有效性1)。作为适应问题，初期引入时存在学习曲线是公认的。
7. 最新研究与未来展望
Section titled “7. 最新研究与未来展望”8K超高清分辨率：作为当前4K分辨率的下一代，8K兼容系统的开发正在进行中。8K分辨率（7680×4320像素）有望以前所未有的精度观察内界膜的细微结构和视网膜血管的细节。
头戴式系统（HMS）的发展：完全适应个人视觉特性（瞳孔间距、屈光矫正）的HMD改进仍在继续。专为外科手术设计的高亮度、低延迟的下一代HMD正处于开发阶段。
与增强现实（AR）的融合：将术中OCT图像、荧光造影、患者信息等实时叠加显示在手术影像上的AR手术系统研究正在推进。目标是实现术者无需转移视线即可访问多种信息的环境。
裂隙灯的抬头式应用：有报告尝试将3D抬头方式不仅应用于手术显微镜，还引入门诊检查用的裂隙灯显微镜。优点包括改善检查时的人体工程学和便于图像记录。
与AI图像分析的整合：利用人工智能（AI）实时分析获取的实时影像，进行组织识别和剥离辅助的系统正在开发中。与手术辅助机器人的组合也在研究中。
Q
3D显示系统将来会成为标准配置吗？
A
随着技术成本的降低和临床证据的积累，3D显示系统的普及正在扩大。术者人体工程学改善、光暴露减少、数字图像处理等多个优点得到认可，特别是在大型设施中采用率正在增加。预计未来将与术中OCT和AR进一步整合，发展成更高功能的平台。
8. 参考文献
Section titled “8. 参考文献”- The Royal College of Ophthalmologists. DRAFT clinical guideline on idiopathic full-thickness macular holes. 2023.