主動式（Active systems）
原理：左右眼高速交替顯示連續影像
眼鏡：電子控制快門式眼鏡主動遮擋單眼
特點：立體感強。可能出現串擾（鬼影）
眼科手術中的3D顯示系統
一目了然的要點
Section titled “一目了然的要點”1. 什麼是眼科手術中的3D顯示系統？
Section titled “1. 什麼是眼科手術中的3D顯示系統？”眼科手術用3D顯示系統是一種替代傳統雙目顯微鏡的新型手術視覺化技術。外科醫生不再透過目鏡觀察，而是在大型顯示器上即時觀看3D攝影機拍攝的影像進行手術。這種手術方式稱為「抬頭手術」。
背景與開發歷程
Section titled “背景與開發歷程”3D顯示技術最初是為航空和軍事用途開發的。後來，技術創新使其得以引入手術室。在眼科領域，隨著TrueVision 3D顯微手術視覺化系統的出現，該技術得到了廣泛普及。
在傳統顯微手術中，外科醫生需要長時間保持前傾姿勢，導致頸椎、背部和腰部負擔過重。據報導，眼科醫生頸部、上半身和腰部症狀的患病率高達62%。3D系統就是為了解決這一問題而開發的。
主動式與被動式
Section titled “主動式與被動式”被動式（Passive systems）
Q
什麼是抬頭手術？
A
這是一種不透過顯微鏡目鏡，而是觀看3D攝影機捕捉到的大型顯示器上的影像進行手術的方式。術者可以保持抬頭（heads-up）的自然姿勢進行手術，大幅減輕頸椎和腰部的負擔。多名工作人員可以即時共享同一影像，因此教育效果也很高。
2. 主要系統與功能
Section titled “2. 主要系統與功能”TrueVision 3D系統（TrueVision Systems Inc., Santa Barbara, CA, USA）
Section titled “TrueVision 3D系統（TrueVision Systems Inc., Santa Barbara, CA, USA）”眼科中的抬頭白內障手術於2010年由Weinstock首次報告。TrueVision 3D系統是一個安裝在標準手術顯微鏡上的攝影機單元，將立體影像和視訊傳輸到3D HD大螢幕顯示器。
美國FDA已核准提供3D圖形疊加的「TrueVision屈光性白內障工具集」。此外，「TrueGuide」和「TruePlan」應用程式支援包括使用散光矯正型IOL在內的手術規劃。
前段手術的應用也在擴大。 羊膜移植和角膜手術中也使用了抬頭系統。 Mohamed YH等人報告了使用抬頭系統進行角膜手術（非Descemet剝離自動角膜內皮移植術：nDSAEK）的首例病例。
NGENUITY® 3D視覺化系統（Alcon, TX, USA）
Section titled “NGENUITY® 3D視覺化系統（Alcon, TX, USA）”NGENUITY®是全球首款配備高動態範圍（HDR）視訊攝影機的眼科即時成像系統。 廣泛用於斜視手術、白內障手術、青光眼手術和玻璃體視網膜手術等各類眼科手術。
| 項目 | 規格 |
|---|---|
| 顯示器 | 55吋4K Ultra HD OLED |
| 3D眼鏡 | 被動式圓偏振光眼鏡 |
| 影像處理 | HDR（高動態範圍） |
HDR技術確保明亮視野無過曝，實現深焦深安全手術。可重現至視網膜周邊部與肉眼相當的影像，並可透過數位濾鏡功能突顯增殖膜等。
主要優點：
- 與傳統顯微鏡相比，手術時間和併發症率相當
- 降低眼內照明輸出，減輕光毒性
- 即使在嚴重脊柱後凸等特殊體型的患者中也易於使用
- 減少玻璃體曲安奈德染色的需求
- 可即時疊加術前資訊和光學同調斷層掃描（OCT）影像。
- 外科醫師和護理師的滿意度評分高。
報告的限制：
- 後勤困難及成本高。
- 助手感到不適。
- 難以應對患者突然的頭部運動。
- 存在中間透光體混濁時視野下降
Q
NGENUITY®的「HDR」是什麼技術？
A
高動態範圍（HDR）是一種能夠同時適當表現過亮和過暗區域的影像技術。它可以再現與肉眼相似的影像，甚至包括傳統手術顯微鏡容易產生白斑的視網膜周邊區域。此外，由於可以降低光量，有助於減少長時間手術中對視網膜的光毒性。
其他抬頭式3D視覺化系統
Section titled “其他抬頭式3D視覺化系統”眼科中使用的主要系統如下所示。
- 索尼HD醫用顯示系統（索尼，東京，日本）
- MKC 700 HD 和 CFA 3DL1（池上通信機，東京，日本）
- Artevo 800（蔡司，德國）
- Panoramic RUV 觀看系統（徠卡，韋茨拉爾，德國）：用於玻璃體視網膜手術
3. 玻璃體視網膜手術的應用
Section titled “3. 玻璃體視網膜手術的應用”視網膜領域的抬頭手術由Eckardt和Paulo引入。 使用3D HDR相機和高清液晶顯示器評估抬頭玻璃體視網膜手術的研究發現以下結果：
- 主要優點是優異的人體工學。
- 技術難度與傳統方法相當
- 透過電子放大攝影機訊號，實現比傳統方法更高的亮度
- 在玻璃體出血、中間透光體混濁、色素濃厚的眼底等病例中具有優勢
與術中OCT結合，可確認黃斑裂孔的有無及內界膜（ILM）剝離情況。對於倒置內界膜瓣技術的手術確認也有效。在角膜手術如DMEK（Descemet膜角膜內皮移植術）和DSAEK中，被認為有助於確認捐贈移植片的位置。
最近的報告顯示，在比較傳統顯微鏡和NGENUITY®等3D視覺化系統進行黃斑裂孔手術的系統性回顧中，3D系統減少了視網膜的光暴露，提高了術者的舒適度。
4. 頭戴式系統（HMS）
Section titled “4. 頭戴式系統（HMS）”頭戴式系統（head-mounted systems; HMS）是使用術者佩戴在頭部的顯示器代替大型監視器的方式。這在眼科中作為新興概念受到關注。
抬頭系統（大型監視器）
觀看方式：整個房間可共享的大型監視器
3D眼鏡：佩戴偏光眼鏡觀察
教育效果：多人可同時觀看相同影像
頭戴式系統（HMD）
觀看方式：術者佩戴在頭部的顯示器
獨立顯示：左右眼同時顯示獨立影像
串擾：避免主動快門式系統的鬼影現象
Sony HMS-3000MT
Section titled “Sony HMS-3000MT”Sony是頭戴式顯示器領域的先驅，於2012年首次進入手術室。 HMS-3000MT與Haag-Streit Surgical公司的顯微鏡（HS Hi-R NEO 900）搭配使用。
系統配置：
- HMI-3000MT：影像處理單元
- HMM-3000MT頭戴式顯示器：提供立體視覺
- MCC-3000 MT：3D全高清手術攝影系統
解析度為1280×720的立體影像，透過使用兩個獨立OLED面板的雙視訊輸入，為每隻眼睛提供完全獨立的訊號。 45度的寬水平視角可實現自然的視覺體驗。
HMS的歷史背景
Section titled “HMS的歷史背景”1960年代Ivan Sutherland的早期實驗促成了HMS的發展。 HMS的主要用途是軍事、警察、消防和民用商業（電子遊戲、體育等）。 眼科中HMS的使用由Dutra-Medeiros等人首次報導。
HMS適應術式範例（Dutra-Medeiros等人報告）
Section titled “HMS適應術式範例（Dutra-Medeiros等人報告）”
Q
頭戴式系統的優點是什麼？
A
頭戴式系統（HMS）透過同時向左右眼顯示獨立影像，避免了主動3D系統中出現的重影（串擾）。45度的寬水平視野提供了自然的視覺體驗，實現了出色的深度感知和空間定位。此外，連接第二台HMD可使手術人員同時進行立體觀察，因此也被期待作為手術教育工具。
5. 在標準治療中的應用與適應症
Section titled “5. 在標準治療中的應用與適應症”適用術式概述
Section titled “適用術式概述”| 手術類型 | 主要系統 | 備註 |
|---|---|---|
| 白內障手術 | NGENUITY、TrueVision | 可與IOL導引系統連動 |
| 玻璃體視網膜手術 | NGENUITY、Artevo | 具有光毒性減輕效果 |
| 角膜手術（DMEK/DSAEK） | 抬頭式全般 | 有助於確認移植片位置 |
| 斜視手術 | NGENUITY | 多名工作人員共享 |
| 青光眼手術 | 抬頭式全般 | 分流管放置的可視化 |
影像增強功能
Section titled “影像增強功能”最新系統透過數位影像處理實現了以下功能。
- 色彩通道：提高內界膜（ILM）等細微組織的可視化
- 數位濾鏡：增強增殖膜的顯示
- 疊加功能：術前規劃資訊與OCT影像的即時疊加顯示
- 電子變焦：透過放大攝影機訊號提高亮度（改善混濁眼底的可視性）
6. 病理生理學與詳細發病機制
Section titled “6. 病理生理學與詳細發病機制”傳統顯微鏡的人體工學問題
Section titled “傳統顯微鏡的人體工學問題”在使用傳統雙目顯微鏡進行眼科手術時，術者需要保持前傾姿勢透過目鏡觀察。這會導致頸椎、胸椎和腰椎的慢性負荷。據報導，62%的眼科醫師經歷過頸部、上半身和腰部相關症狀，肌肉骨骼系統疾病已成為縮短外科醫師職業生涯的因素。
立體視覺原理
Section titled “立體視覺原理”3D顯示系統中的深度感知需要左右眼接收不同的影像。
主動快門方式透過電子快門高速切換分離左右眼影像，但殘影可能導致串擾（鬼影現象）。被動方式透過偏振片分離，串擾較少。HMS使用兩塊獨立的OLED面板，為每隻眼睛提供完全獨立的訊號，因此不會產生串擾。
數位影像處理的意義
Section titled “數位影像處理的意義”透過數位處理攝影機拍攝的影像，可以可視化人眼無法直接看到的資訊。HDR技術即使在明暗差異大的手術野中也能呈現細節，數位濾鏡可提高特定組織的識別性。電子亮度增強可在降低光量（減輕光毒性）的同時實現高可視性。
7. 最新研究與未來展望
Section titled “7. 最新研究與未來展望”眼科領域的3D顯示系統有望在未來實現進一步的技術革新。
解析度提升：2K解析度不足的問題正透過向4K和8K的演進得到解決。未來，傳統光學顯微鏡下人眼無法看到的結構可能會變得可見。
AI整合：與即時影像分析、術中導航和手術計劃支援的整合預計將取得進展。TrueGuide和TruePlan等應用已率先實現這一目標。
頭戴式系統的發展：新型頭戴式系統（如Avegant Glyph視網膜投影系統和Beyeonics Surgical Clarity™）已經問世，有望進一步小型化和輕量化。
教育與協作用途的擴展：正在考慮應用於直播手術和遠端手術培訓。多人同時立體觀看的特性使其具有成為下一代手術教育工具的潛力。
8. 參考文獻
Section titled “8. 參考文獻”- 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.