Nova tehnologija mikroskopije povečuje pogled kirurga za večjo natančnost: prekrivanje realnih časov z realnimi in računalniško generiranimi slikami za diagnostiko raka, nevrokirurgijo, več | 2020

Vsebina:

Anonim

Poročilo o delu Jeffreya Watsona in soavtorjih iz oddelkov za biomedicinsko inženirstvo in kirurgijo UA je bilo objavljeno v Journal of Biomedical Optics , ki ga je izdala SPIE, mednarodna družba za optiko in fotoniko.

Kirurški mikroskopi so visoko specializirani stereomikroskopi, nameščeni na zgibnih nosilcih in zagotavljajo dolgo delovno razdaljo ter funkcionalne izboljšave in se pogosto uporabljajo v nekaterih občutljivih operacijah, predvsem v nevrokirurgiji.

V zadnjem desetletju so bili kirurški mikroskopi kombinirani z infrardečim (NIR) fluorescenčnim slikanjem, v katerem se v tkivo vbrizgajo kontrastna sredstva in njihova fluorescenca zazna v NIR skeniranju. Razkritja lahko razkrijejo vzorce pretoka krvi ali razločujejo od raka iz normalnega tkiva.

Vendar obstajajo omejitve. Na primer, nekateri mikroskopi, ki se uporabljajo v kompleksnih vaskularnih operacijah, se preklapljajo med dvema različnima pogledoma: popolnoma optični (realni) pogled na svetlo polje in računalniško obdelana projekcija fluorescence NIR. NIR slika je dvodimenzionalna in sama nima prostorskih znakov, ki bi kirurgu pomagali določiti anatomske referenčne točke. Zato mora kirurg vizualizirati, kako se fluorescenca v sliki NIR ujema z ustreznimi anatomskimi strukturami, prikazanimi v pogledu svetlega polja.

Članek UA raziskovalcev, "Povečana mikroskopija: V realnem času prekrivna slika svetlega polja in skoraj infrardeče fluorescence" opisuje njihov prototip razširjenega stereomikroskopa, ki predstavlja sočasen pogled na realne predmete na kirurškem polju in računalniško obdelane slike v realnem času.

"Kirurgi želijo videti svoje molekularne signale z očmi, da se lahko počutijo samozavestne glede tega, kar je tam," je povedal urednik Brian Pogue iz Dartmouth College. "Prepogosto, kar vidijo, je poročilo o signalih, prikazanih na lažni barvi na monitorju. S prikazom informacij preko samega kirurškega področja, kirurg nato vidi informacije z lastnimi očmi."

Pogue je dejal, da je delo pomembno pri pospeševanju prevajanja raziskav v klinično prakso. "O tej zamisli o povečanju kirurškega vidnega polja, ki ga vidi kirurg, je zelo malo dokumentov, vendar je to zelo zanimiva tema," je dejal. "Ta članek predstavlja zelo praktično idejo in inovativno izvajanje, ki je dobro opravljeno tehnično."

Prototip ponuja prednosti pred starejšimi različicami razširjenih mikroskopov. Z uporabo optične poti stereomikroskopa ohranja polno tridimenzionalno stereoskopsko vizijo, ki se izgubi v popolnoma digitalnih prikazovalnih sistemih.

Prav tako ohranja slikovno okolje, ki ga poznajo kirurgi, vključno s ključnimi značilnostmi kirurških mikroskopov, kot so povečave v realnem času in nastavitve ostrenja, montaža kamere in večuporabniški dostop.

Ena od možnih aplikacij za ta razširjeni mikroskop je laserska operacija. V preteklosti kirurgi niso mogli videti laserskega žarka skozi standardni stereomikroskop, niti anatomskih podrobnosti v NIR slikah.

Raziskovalci tudi kažejo, da bo ta tehnologija koristna pri kirurškem zdravljenju možganskih tumorjev. Kirurgi, ki agresivno odstranjujejo tumor, tvegajo, da bodo poškodovali normalno možgansko tkivo in poslabšali bolnikove možganske funkcije; po drugi strani pa nepopolna odstranitev tumorja povzroči takojšnjo ponovitev bolezni pri 90% bolnikov. Možnost, da hkrati vidimo kirurško polje in kontrastno sredstvo, ki identificira rakasto tkivo znotraj povečanega mikroskopa, lahko kirurgom omogoči, da natančneje odstranijo te zahtevne tumorje.