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3D、4K、5G等新技术在微创领域的应用

日期: 2019-09-06
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3D、4K、5G等新技术在微创领域的应用


   微创技术在胃肠外科手术中已得到广泛应用及认可。微创技术的发展发挥了推动疾病诊断与治疗进步的作用。近年来,微创技术相关科技创新层出不穷,4K超高清摄像显示系统、3D技术、5G技术等技术的应用,对微创外科的手术方式发展、技术规范与培训等方面均起到了推动作用。

3D、4K、5G等新技术在微创领域的应用


微创技术在胃肠外科手术中已得到广泛应用及认可,在淋巴结清扫、消化道重建等方面已优于或等同于传统开腹手术。究竟是手术方式还是技术发展引领疾病的治疗?疾病有发生、发展、转归的内在规律,其诊断与治疗并不由技术的发展决定,但技术的发展起到了推动疾病诊断与治疗进步的作用。工欲善其事,必先利其器。近年来微创技术相关科技创新层出不穷,推动着外科手术的发展。本文就微创外科相关设备与技术创新在胃肠外科中的应用进行阐述。


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腹腔镜视觉显示已进入4K超高清时代

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04年,由好莱坞7大电影公司组成的数字电影推进联盟(digital cinema initiative,DCI)修订并推出了其技术文档4.0行业标准,规定数字影院清晰度分为两级,其中较高一级即DCI 4K(4 096×2 160分辨率,24帧/s)的信息量是高清电视的4倍以上。

目前,具有4K分辨率的超高清2D腹腔镜凭借出色的图像细节、空间感知和色彩精确度,已能使外科医师术中所见解剖结构具备更佳的真实感和纵深感。

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已有的研究结果显示:4K腹腔镜系统在狭小空间比3D腹腔镜系统更具有优势,其高分辨率可增强在狭小空间内的视野纵深感,从而一定程度上补偿立体视野的不足。4K系统在操作的失误率方面较3D系统更少。2018年,4K超高清腹腔镜已进入国内市场,本文字搜集一些资料的基础上,发现很多的医师有如下体会:在具有4 096×2 160分辨率的超精细画面的视野下,不同组织结构的细微差异得以体现,微小血管、细微神经、平时与周围脂肪组织难以分辨的淋巴结,在4K超高清腹腔镜下清晰可辨,保证淋巴结清扫、神经血管保护的精准化操作得以真正实现,手术层面的寻找与维持也更为确切和便利。
某中心曾对参与手术的各级医师就传统2D高清腹腔镜、3D腹腔镜、4K腹腔镜手术中的视觉感受进行主观问卷调查,初步尚未发表的结果显示:3种手术系统空间定向感、视角操控协调度、视敏度、分辨率、纵深感、颜色分辨率、操作感、与屏幕的距离、刷新频率的评分结果比较,差异均有统计学意义。

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4K腹腔镜系统在视角操控协调度、视敏度、分辨率、颜色分辨率上较2D和3D腹腔镜更具优势,而空间定向感、纵深感、操作感尚不及3D腹腔镜。这一结果与笔者的临床实践体会相符:4K腹腔镜系统提供的颜色分辨能力、视觉细腻程度,对淋巴结辨别、细微血管和淋巴管结构辨识均有优势。这一优势对于胃肠肿瘤的淋巴结清扫,特别是部分肥胖患者的淋巴结清扫,或者胰腺组织周围的淋巴结清扫尤为重要。
以胃癌手术为例,在4K腹腔镜胃癌根治术中的初步研究结果显示:4K腹腔镜组与3D和2D腹腔镜组手术时间、术中出血量、术后并发症、术后恢复情况比较,差异均无统计学意义。
这提示4K超高清腹腔镜应用于胃癌根治术安全、可靠,其短期疗效与3D或普通2D腹腔镜系统相同。术后病理学检查显示:虽然4K腹腔镜组与3D和2D腹腔镜组清扫淋巴结数目及淋巴结阳性数目比较,差异无统计学意义,但4K腹腔镜组清扫淋巴结总数最多。在胃癌手术操作中,清扫第6组淋巴结时,4K腹腔镜对胰腺组织与淋巴组织之间的辨别更加清晰、确切,有助于避免对胰腺的误损伤;清扫第8组淋巴结时,4K腹腔镜可对肝总动脉表面迷走神经分支进行充分的辨识与保护;清扫第9组淋巴结时,4K腹腔镜更能清晰辨别胰腺上缘的Gerota筋膜,即该组淋巴结的后界,从而使该组淋巴结清扫范围更标准。同样,在结直肠手术中,'神圣平面'的寻找和维持过程中4K腹腔镜下'天使发丝'样的结构更为清晰,不同解剖层面之间的微血管结构更为清晰。

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这为指导外科医师辨认、寻找、维持正确的解剖层面提供更加确切、客观的视觉依据,使其更为准确、可靠地贯彻腹腔镜下完整结肠系膜切除、全直肠系膜切除等原则。此外,上腹下神经丛、腹下神经、盆神经丛和神经血管束等容易损伤的神经结构在4K腹腔镜视野下显示更为清晰,这有助于外科医师术中对这些神经进行更为确切的保护。笔者认为:这可能是由于上述视觉优势,使4K腹腔镜在胃肠手术的淋巴结清扫、层面寻找与维持、组织功能的保护等方面具有更高的实用价值。

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目前国内市场的4K腹腔镜系统仍以进口产品为主,但国内企业的4K产品也已开始投入市场。然而,真正的4K系统应当从图像采集、数据处理到图像显示全程超高清。目前国际上更有设备制造厂商把3D结合4K的腹腔镜作为研发目标并已付诸实施,这些热点技术的结合值得期待。4K腹腔镜时代已经来临。

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基于腹腔镜技术的3D显像技术

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一代3D腹腔镜系统于20世纪90年代应用于临床,但因其技术的局限性,图像分辨率低下,使用者极易产生视觉疲劳和不适感,无法在微创手术中显示优势。
第二代3D腹腔镜系统即目前广泛使用的基于偏振式眼镜呈现的3D显像技术,其清晰度与刷屏率均能达到微创手术要求,特别能在胃肠手术中体现优势,其高清图像结合3D腹腔镜系统的纵深感,使解剖层次更清晰,手术更安全,尤其是能部分解决腹腔镜手术中经常困扰外科医师的镜子起雾问题。

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近年来数项荟萃分析和系统评价对眼镜式3D腹腔镜在微创外科手术中应用的可行性、安全性进行了研究,并进一步确认了3D腹腔镜在提高手术安全性、缩短手术时间等方面较传统2D腹腔镜存在优势。

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5G在微创胃肠外科的应用

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然而,受当时第4代移动通信技术(the fourth generation of mobile phone mobile communication technology standards,4G)无线网络速度的限制,携带大量数据的手术室现场画面及腹腔镜手术画面在输送过程中不可避免地出现传输延迟、图像不流畅等现象,成为当时虚拟现实技术在微创外科应用过程中的技术瑕疵。
而上海世音光电仪器有限公司所推出的芯智融互联网内窥镜摄像系统,搭载云台网络5G系统,通过世音平台调节内窥镜摄像系统及相关附属设备的关键参数指标,保持最佳效果,满足临床手术需要。还可以使用户无需电话对接售后服务,因为设备自带瞬时网络语音服务。同时该设备还带有HDMI四路高清、高速传送端口,可满足全球互联网学术教学、学术会议、手术直播及会诊远程沟通等需求。并且还拥有全球八种语言,还可以用过网络无限升级让产品不断更新,呈现更清晰、更精准的画面。售后方面,智能网络售后服务实时在线,秒级解决售后服务问题。

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结语

百年外科手术发展史上有诸多里程碑式的进展,微创技术是其中之一。其改变了传统手术的思维方式,最重要的是通过内窥镜方式代替传统开腹或开胸手术,使外科医师在另一个维度开发出更多手术方式。
从最初的标清到现在的数字化超清、3D等最新内窥镜的技术,技术的迭代进步与快速发展使疾病的诊断与治疗有了更多手段。现代微创外科发展历程中的每一步,都建立在相关科技发展基础之上。微创外科在我国开展30多年来,在外科应用取得巨大发展,无论从手术技术还是设备器械的研发上,我国已经走过了模仿、跟随阶段,到超越的阶段。
我们期待在未来的发展道路上,我国充分发挥经济与科技发展迅猛的势头,在微创外科技术创新、诊断与治疗标准上引领世界先进水平。

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声明:本文来自世界微创医学,编者为中南大学湘雅三医院。本文重在医学知识普及,不求任何经济效益,如有侵权,及时联系我们。

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