تطوير التصوير البصري في المجاهر الجراحية المعتمدة على الفيديو

في مجال الطب، تُعدّ الجراحة بلا شك الوسيلة الأساسية لعلاج الغالبية العظمى من الأمراض، لا سيما دورها المحوري في العلاج المبكر للسرطان. ويكمن سر نجاح جراحة الجرّاح في وضوح تصوير المقطع المرضي بعد التشريح.المجاهر الجراحيةاستُخدمت على نطاق واسع في الجراحة الطبية بفضل إدراكها القوي للأبعاد الثلاثة، ودقتها العالية، ودقتها العالية. ومع ذلك، فإن البنية التشريحية للجزء المرضي معقدة ومعقدة، ومعظمها مجاور لأنسجة أعضاء مهمة. وقد تجاوزت هياكل المليمتر إلى الميكرومتر بكثير النطاق الذي يمكن للعين البشرية رؤيته. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأنسجة الوعائية في جسم الإنسان ضيقة ومزدحمة، والإضاءة غير كافية. قد يُسبب أي انحراف طفيف ضررًا للمريض، ويؤثر على النتيجة الجراحية، بل ويُعرض حياته للخطر. لذلك، يُجرى البحث والتطويرالتشغيلالمجاهرمع التكبير الكافي والصور المرئية الواضحة هو موضوع يواصل الباحثون استكشافه بعمق.

حاليًا، تدخل التقنيات الرقمية، مثل الصور والفيديو، ونقل المعلومات، والتسجيل الفوتوغرافي، مجال الجراحة المجهرية بمزايا جديدة. لا تؤثر هذه التقنيات بشكل كبير على أنماط حياة الإنسان فحسب، بل تتكامل تدريجيًا مع مجال الجراحة المجهرية. تستطيع الشاشات والكاميرات عالية الدقة، وغيرها، تلبية المتطلبات الحالية لدقة العمليات الجراحية بفعالية. وقد طُبّقت تدريجيًا أنظمة الفيديو المزودة بأجهزة CCD وCMOS وغيرها من مستشعرات الصور كسطوح استقبال في المجاهر الجراحية. المجاهر الجراحية بالفيديوتتميز هذه الأجهزة بمرونة عالية وسهولة في الاستخدام للأطباء. كما أن إدخال تقنيات متقدمة، مثل نظام الملاحة، والشاشات ثلاثية الأبعاد، وجودة الصور عالية الدقة، والواقع المعزز، وغيرها، والتي تتيح مشاركة المشاهدين أثناء العملية الجراحية، يُساعد الأطباء على تحسين أداء العمليات الجراحية أثناءها.

التصوير الضوئي للمجهر هو المحدد الرئيسي لجودة تصوير المجهر. يتميز التصوير الضوئي للمجاهر الجراحية بالفيديو بميزات تصميم فريدة، باستخدام مكونات بصرية متقدمة وتقنيات تصوير مثل أجهزة استشعار CMOS أو CCD عالية الدقة والتباين، بالإضافة إلى تقنيات رئيسية مثل التقريب البصري والتعويض البصري. تعمل هذه التقنيات على تحسين وضوح وجودة تصوير المجاهر بشكل فعال، مما يوفر ضمانًا بصريًا جيدًا للعمليات الجراحية. علاوة على ذلك، من خلال الجمع بين تقنية التصوير الضوئي والمعالجة الرقمية، تم تحقيق التصوير الديناميكي في الوقت الفعلي وإعادة البناء ثلاثي الأبعاد، مما يوفر للجراحين تجربة بصرية أكثر سهولة. من أجل تحسين جودة التصوير الضوئي للمجاهر الجراحية بالفيديو بشكل أكبر، يستكشف الباحثون باستمرار طرق تصوير بصري جديدة، مثل التصوير الفلوري والتصوير الاستقطابي والتصوير متعدد الأطياف، وما إلى ذلك، لتحسين دقة التصوير وعمق المجاهر؛ استخدام تقنية الذكاء الاصطناعي للمعالجة اللاحقة لبيانات التصوير الضوئي لتحسين وضوح الصورة وتباينها.

في الإجراءات الجراحية المبكرة،المجاهر ثنائية العيناستُخدمت بشكل رئيسي كأدوات مساعدة. المجهر الثنائي هو أداة تستخدم المنشورات والعدسات لتحقيق رؤية مجسمة. يوفر هذا المجهر إدراكًا للعمق ورؤية مجسمة لا توفرها المجاهر أحادية العين. في منتصف القرن العشرين، كان فون زيندر رائدًا في استخدام العدسات المكبرة ثنائية العين في فحوصات العيون الطبية. لاحقًا، قدمت شركة زايس عدسة مكبرة ثنائية العين بمسافة عمل 25 سم، ممهدة الطريق لتطوير الجراحة المجهرية الحديثة. فيما يتعلق بالتصوير البصري للمجاهر الجراحية ثنائية العين، كانت مسافة عمل المجاهر ثنائية العين المبكرة 75 مم. مع تطور الأدوات الطبية وابتكارها، ظهر أول مجهر جراحي OPMI1، ويمكن أن تصل مسافة العمل إلى 405 مم. كما أن التكبير في ازدياد مستمر، وخيارات التكبير في ازدياد مستمر. مع التطور المستمر للمجاهر ثنائية العين، فإن مزاياها، مثل التأثير المجسم النابض بالحياة والوضوح العالي ومسافة العمل الطويلة، جعلت المجاهر الجراحية ثنائية العين تُستخدم على نطاق واسع في مختلف الأقسام. ومع ذلك، لا يمكن تجاهل محدودية حجمها الكبير وعمقها الصغير، ويحتاج الطاقم الطبي إلى المعايرة والتركيز بشكل متكرر أثناء الجراحة، مما يزيد من صعوبة العملية. إضافةً إلى ذلك، فإن تركيز الجراحين على مراقبة الأدوات البصرية وإجراء العملية لفترة طويلة لا يزيد من عبئهم البدني فحسب، بل لا يلتزمون أيضًا بمبادئ بيئة العمل. يحتاج الأطباء إلى الحفاظ على وضعية ثابتة لإجراء الفحوصات الجراحية للمرضى، كما يتطلب الأمر تعديلات يدوية، مما يزيد إلى حد ما من صعوبة العمليات الجراحية.

بعد تسعينيات القرن الماضي، بدأت أنظمة الكاميرات وأجهزة استشعار الصور بالاندماج تدريجيًا في الممارسة الجراحية، مما أظهر إمكانات تطبيقية كبيرة. في عام ١٩٩١، طوّر بيرسي نظام فيديو مبتكرًا لتصوير المناطق الجراحية، بمسافة عمل قابلة للتعديل تتراوح بين ١٥٠ و٥٠٠ مم، وأقطار أجسام قابلة للملاحظة تتراوح بين ١٥ و٢٥ مم، مع الحفاظ على عمق مجال يتراوح بين ١٠ و٢٠ مم. على الرغم من أن ارتفاع تكاليف صيانة العدسات والكاميرات في ذلك الوقت حدّ من انتشار استخدام هذه التقنية في العديد من المستشفيات، إلا أن الباحثين واصلوا السعي نحو الابتكار التكنولوجي وبدأوا في تطوير مجاهر جراحية أكثر تطورًا تعتمد على الفيديو. بالمقارنة مع المجاهر الجراحية ثنائية العين، والتي تتطلب فترة طويلة من الوقت للحفاظ على وضع العمل هذا دون تغيير، يمكن أن تؤدي بسهولة إلى إرهاق جسدي وذهني. يعرض المجهر الجراحي من نوع الفيديو الصورة المكبرة على الشاشة، مما يجنب الجراح البقاء في وضعية سيئة لفترات طويلة. تُحرر المجاهر الجراحية القائمة على الفيديو الأطباء من وضعية واحدة، مما يسمح لهم بإجراء العمليات على المواقع التشريحية من خلال شاشات عالية الدقة.

في السنوات الأخيرة، ومع التقدم السريع لتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، تطورت المجاهر الجراحية تدريجيًا لتصبح ذكية، وأصبحت المجاهر الجراحية التي تعتمد على الفيديو من المنتجات السائدة في السوق. يجمع المجهر الجراحي الحالي القائم على الفيديو بين تقنيات الرؤية الحاسوبية والتعلم العميق لتحقيق التعرف الآلي على الصور وتقسيمها وتحليلها. أثناء العملية الجراحية، تساعد المجاهر الجراحية الذكية القائمة على الفيديو الأطباء على تحديد مواقع الأنسجة المريضة بسرعة وتحسين دقة الجراحة.

في عملية تطوير المجاهر ثنائية العين إلى المجاهر الجراحية المعتمدة على الفيديو، من السهل ملاحظة تزايد متطلبات الدقة والكفاءة والسلامة في الجراحة يومًا بعد يوم. حاليًا، لا يقتصر الطلب على التصوير البصري للمجاهر الجراحية على تكبير الأجزاء المرضية، بل يزداد تنوعًا وفعالية. في الطب السريري، تُستخدم المجاهر الجراحية على نطاق واسع في جراحات الأعصاب والعمود الفقري من خلال وحدات الفلورسنت المدمجة مع الواقع المعزز. يُسهّل نظام الملاحة بالواقع المعزز جراحة العمود الفقري المعقدة بتقنية ثقب المفتاح، ويمكن للعوامل الفلورية توجيه الأطباء لإزالة أورام الدماغ تمامًا. بالإضافة إلى ذلك، نجح الباحثون في تحقيق الكشف التلقائي عن سلائل الحبال الصوتية والطلوان باستخدام مجهر جراحي فائق الطيف مع خوارزميات تصنيف الصور. تُستخدم المجاهر الجراحية بالفيديو على نطاق واسع في مجالات جراحية مختلفة مثل استئصال الغدة الدرقية وجراحة الشبكية وجراحة الجهاز اللمفاوي، من خلال دمجها مع التصوير الفلوري والتصوير متعدد الأطياف وتقنيات معالجة الصور الذكية.

بالمقارنة مع المجاهر الجراحية ثنائية العين، توفر المجاهر الفيديوية مشاركة فيديو متعددة المستخدمين، وصورًا جراحية عالية الدقة، وهي أكثر راحةً في الاستخدام، مما يقلل من إرهاق الطبيب. وقد أدى تطور التصوير البصري والرقمنة والذكاء الاصطناعي إلى تحسين أداء أنظمة المجهر الجراحي البصرية بشكل كبير، كما أن التصوير الديناميكي الفوري والواقع المعزز وغيرها من التقنيات قد وسّعت بشكل كبير وظائف ووحدات المجاهر الجراحية التي تعتمد على الفيديو.

سيكون التصوير البصري للمجاهر الجراحية المستقبلية المعتمدة على الفيديو أكثر دقة وكفاءة وذكاءً، مما يوفر للأطباء معلومات أكثر شمولاً وتفصيلاً وثلاثية الأبعاد عن المرضى، مما يُمكّنهم من توجيه العمليات الجراحية بشكل أفضل. وفي الوقت نفسه، ومع التقدم المستمر للتكنولوجيا وتوسع مجالات التطبيق، سيتم تطبيق هذا النظام وتطويره في مجالات أخرى.