Le développement de l'imagerie optique dans les microscopes chirurgicaux vidéo

En médecine, la chirurgie est incontestablement le principal moyen de traiter la grande majorité des maladies, et joue notamment un rôle crucial dans la prise en charge précoce du cancer. La réussite d'une intervention chirurgicale repose sur la visualisation claire de la zone pathologique après dissection.microscopes chirurgicauxLes images numériques sont largement utilisées en chirurgie grâce à leur forte capacité à restituer la tridimensionnalité, leur haute définition et leur haute résolution. Cependant, la structure anatomique des zones pathologiques est complexe et fine, et la plupart d'entre elles sont adjacentes à des tissus organiques vitaux. Les structures millimétriques à micrométriques dépassent largement la portée de l'œil humain. De plus, le tissu vasculaire du corps humain est étroit et dense, et l'éclairage insuffisant. Le moindre écart peut nuire au patient, compromettre le résultat de l'intervention chirurgicale, voire mettre sa vie en danger. C'est pourquoi la recherche et le développement de ces images numériques sont essentiels.OpérationmicroscopesL'obtention d'images suffisamment grossies et nettes est un sujet que les chercheurs continuent d'explorer en profondeur.

Actuellement, les technologies numériques telles que l'imagerie et la vidéo, la transmission d'informations et l'enregistrement photographique apportent de nouveaux avantages à la microchirurgie. Ces technologies influencent profondément nos modes de vie et s'intègrent progressivement à ce domaine. Les écrans haute définition, les caméras, etc., répondent efficacement aux exigences actuelles de précision chirurgicale. Les systèmes vidéo utilisant des capteurs d'image CCD, CMOS et autres sont de plus en plus utilisés dans les microscopes chirurgicaux. microscopes chirurgicaux vidéoCes systèmes sont extrêmement flexibles et pratiques à utiliser pour les médecins. L'introduction de technologies avancées telles que les systèmes de navigation, l'affichage 3D, la haute définition d'images et la réalité augmentée (RA), qui permettent le partage de la vue entre plusieurs personnes pendant l'intervention chirurgicale, aide encore davantage les médecins à réaliser des opérations plus efficaces.

L'imagerie optique est le principal facteur déterminant de la qualité d'image en microscopie. L'imagerie optique des microscopes chirurgicaux vidéo présente des caractéristiques de conception uniques, utilisant des composants optiques et des technologies d'imagerie avancées, telles que des capteurs CMOS ou CCD haute résolution et à contraste élevé, ainsi que des technologies clés comme le zoom optique et la compensation optique. Ces technologies améliorent efficacement la netteté et la qualité d'image, offrant une excellente visibilité lors des interventions chirurgicales. De plus, la combinaison de l'imagerie optique et du traitement numérique permet l'imagerie dynamique en temps réel et la reconstruction 3D, offrant aux chirurgiens une expérience visuelle plus intuitive. Afin d'améliorer encore la qualité d'image des microscopes chirurgicaux vidéo, les chercheurs explorent constamment de nouvelles méthodes d'imagerie optique, telles que l'imagerie par fluorescence, l'imagerie de polarisation et l'imagerie multispectrale, pour améliorer la résolution et la profondeur d'image. Ils utilisent également l'intelligence artificielle pour le post-traitement des données d'imagerie optique afin d'améliorer la netteté et le contraste des images.

Lors des premières interventions chirurgicales,microscopes binoculairesLes microscopes binoculaires étaient principalement utilisés comme outils auxiliaires. Un microscope binoculaire est un instrument qui utilise des prismes et des lentilles pour obtenir une vision stéréoscopique. Il offre une perception de la profondeur et une vision stéréoscopique que les microscopes monoculaires ne possèdent pas. Au milieu du XXe siècle, von Zehender a été le pionnier de l'utilisation des loupes binoculaires en ophtalmologie. Par la suite, Zeiss a introduit une loupe binoculaire avec une distance de travail de 25 cm, jetant ainsi les bases du développement de la microchirurgie moderne. Concernant l'imagerie optique des microscopes chirurgicaux binoculaires, la distance de travail des premiers modèles était de 75 mm. Avec le développement et l'innovation des instruments médicaux, le premier microscope chirurgical OPMI1 a été introduit, permettant d'atteindre une distance de travail de 405 mm. Le grossissement et les options de grossissement n'ont cessé d'augmenter. Grâce aux progrès constants des microscopes binoculaires, leurs avantages tels qu'un effet stéréoscopique saisissant, une grande netteté et une longue distance de travail ont permis aux microscopes chirurgicaux binoculaires de se généraliser dans divers services. Cependant, ses dimensions importantes et sa faible profondeur ne peuvent être négligées, et le personnel médical doit fréquemment se repositionner et ajuster sa visée pendant l'intervention, ce qui en accroît la difficulté. De plus, la concentration prolongée des chirurgiens sur l'observation et la manipulation des instruments augmente leur charge physique et contrevient aux principes d'ergonomie. Les médecins doivent maintenir une posture fixe pour examiner les patients, et des ajustements manuels sont également nécessaires, ce qui, dans une certaine mesure, complexifie les interventions chirurgicales.

Après les années 1990, les systèmes de caméras et les capteurs d'images ont commencé à s'intégrer progressivement à la pratique chirurgicale, démontrant un potentiel d'application considérable. En 1991, Berci a développé de manière novatrice un système vidéo permettant de visualiser les zones opératoires, avec une distance de travail réglable de 150 à 500 mm et des diamètres d'objets observables de 15 à 25 mm, tout en maintenant une profondeur de champ de 10 à 20 mm. Bien que les coûts de maintenance élevés des lentilles et des caméras aient limité à l'époque la généralisation de cette technologie dans de nombreux hôpitaux, les chercheurs ont poursuivi leurs efforts d'innovation technologique et ont commencé à développer des microscopes chirurgicaux vidéo plus performants. Contrairement aux microscopes chirurgicaux binoculaires, qui nécessitent une longue période d'utilisation en mode fixe et peuvent facilement entraîner une fatigue physique et mentale, le microscope chirurgical vidéo projette l'image agrandie sur un écran, évitant ainsi au chirurgien de maintenir une mauvaise posture pendant une durée prolongée. Les microscopes chirurgicaux vidéo libèrent les médecins d'une posture unique, leur permettant d'opérer sur des sites anatomiques grâce à des écrans haute définition.

Ces dernières années, grâce aux progrès rapides de l'intelligence artificielle, les microscopes chirurgicaux sont devenus progressivement intelligents, et les microscopes chirurgicaux vidéo se sont imposés comme des produits courants. Ces microscopes combinent vision par ordinateur et apprentissage profond pour automatiser la reconnaissance, la segmentation et l'analyse des images. Pendant l'intervention, ils aident les chirurgiens à localiser rapidement les tissus malades et à améliorer la précision chirurgicale.

Dans le processus de développement des microscopes binoculaires aux microscopes chirurgicaux vidéo, il est évident que les exigences en matière de précision, d'efficacité et de sécurité en chirurgie augmentent de jour en jour. Aujourd'hui, la demande en imagerie optique pour les microscopes chirurgicaux ne se limite plus à l'agrandissement de zones pathologiques, mais se diversifie et s'améliore constamment. En médecine clinique, les microscopes chirurgicaux sont largement utilisés en neurochirurgie et en chirurgie rachidienne grâce à des modules de fluorescence intégrés à la réalité augmentée. Les systèmes de navigation en réalité augmentée facilitent les interventions complexes par laparoscopie rachidienne, et les agents fluorescents guident les chirurgiens pour l'exérèse complète des tumeurs cérébrales. Par ailleurs, des chercheurs ont réussi à détecter automatiquement les polypes des cordes vocales et la leucoplasie grâce à un microscope chirurgical hyperspectral associé à des algorithmes de classification d'images. Les microscopes chirurgicaux vidéo sont largement utilisés dans divers domaines chirurgicaux tels que la thyroïdectomie, la chirurgie rétinienne et la chirurgie lymphatique, grâce à l'association de l'imagerie par fluorescence, de l'imagerie multispectrale et des technologies de traitement d'images intelligent.

Comparativement aux microscopes chirurgicaux binoculaires, les microscopes vidéo permettent le partage vidéo entre plusieurs utilisateurs, offrent des images chirurgicales haute définition et sont plus ergonomiques, réduisant ainsi la fatigue du chirurgien. Le développement de l'imagerie optique, de la numérisation et de l'intelligence artificielle a considérablement amélioré les performances des systèmes optiques des microscopes chirurgicaux, tandis que l'imagerie dynamique en temps réel, la réalité augmentée et d'autres technologies ont considérablement enrichi les fonctionnalités et les modules des microscopes chirurgicaux vidéo.

L'imagerie optique des futurs microscopes chirurgicaux vidéo sera plus précise, plus efficace et plus intelligente, offrant aux médecins des informations plus complètes, détaillées et tridimensionnelles sur le patient afin de mieux guider les interventions chirurgicales. Parallèlement, grâce aux progrès technologiques constants et à l'élargissement des domaines d'application, ce système sera également utilisé et développé dans de nombreux autres domaines.