Мультимедийная офтальмоэндоскопическая система

Полезная модель относится к офтальмологии и предназначена для наблюдения за внутриглазными структурами одновременно с помощью офтальмологического эндоскопа и хирургического микроскопа при выполнении операций по поводу отслойки сетчатки и патологическом изменении стекловидного тела.

Система включает офтальмологический эндоскоп с видеокамерой, носимые головные мониторы, хирургический микроскоп с видеокамерой. Дополнительно содержит высокоскоростную ЭВМ с цифровым преобразователем и головные мониторы, которые снабжены датчиком положения головы - трекером.

Система позволяет расширить интраоперационные диагностические возможности, обеспечивает удобство хирургической техники и снижает риск ятрогенного повреждения внутриглазных структур.

Предлагаемая полезная модель относится к офтальмологии, и предназначена для наблюдения за внутриглазными структурами одновременно с помощью офтальмологического эндоскопа и хирургического микроскопа при выполнении операций по поводу отслойки сетчатки и патологическом изменении стекловидного тела, особенно при повреждении или патологическом изменении переднего отрезка глаза (роговицы, хрусталика). Система позволяет управлять выводом изображений с помощью датчика положения головы (трекера), установленного в головных мониторах отдельно с микроскопа, отдельно с эндоскопа, получать изображение в изображении (большое изображение с хирургического микроскопа и малое по площади изображение с эндоскопа и наоборот).

Уровень техники.

В настоящее время наиболее близким аналогом предлагаемой системы является стереоскопический эндоскоп соединенный с головными мониторами (Heacock et al «Viewing Ocular Tissues with A Stereoscopic Endoscope Coupled to a Head Mounted Display (HMD) » http: www.hilt.washington.edu.\publications\heacock\.Feb.17.1998,).

Система включает видеоэндоскоп (содержит два градана), микрокамеру, головные мониторы, видеокабель, соединяющий видеокамеру с головными мониторами. Изображение с эндоскопа по видеокабелю передается непосредственно на головные мониторы.

Данная система позволяет получить на головных мониторах хирурга только одно изображение с офтальмологического эндоскопа, а во многих случаях требуется иметь одновременно изображения не только с офтальмоэндоскопа но и с операционного микроскопа.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание комплексной эндоскопической системы.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение интраоперационных диагностических возможностей и удобство хирургической техники с предупреждением ятрогенных внутриглазных повреждений с исключением времени, необходимого хирургу для перевода взора с головных мониторов, представляющих изображение с эндоскопа на операционный микроскоп, обеспечивающий изображение операционного поля; а также с возможностью дистанционного выбора соответствующего изображения\ий.

Технический результат достигается за счет включения в систему высокоскоростного компьютера и трекера, встроенного в носимые головные мониторы. Это позволяет в реальном времени проводить обработку получаемого с видеокамер эндоскопа и хирургического микроскопа видеоряда с помощью ЭВМ и подавать обработанную видеоинформацию на головные мониторы, а также осуществлять выбор необходимого видеоизображения в зависимости от сигналов, подаваемых с трекера головного монитора.

Задача реализуется мультимедийной офтальмологической системой, схема которой представлена на фиг.1, где

1 - хирургический микроскоп,

2 - видеокамера, установленная на окуляре хирургического микроскопа.

3 - цифровой преобразователь видеосигнала.

4 - системный блок высокоскоростной ЭВМ с двумя (А и Б) цифровыми входами для видеосигнала.

5 - офтальмологический эндоскоп.

6 - видеокамера, установленная на эндоскопе.

7 - осветитель офтальмологического эндоскопа.

8 - цифровой преобразователь видеосигнала.

9 - головные мониторы.

10 - трекер, вмонтированный в головной монитор.

А - вход высокоскоростной ЭВМ для цифрового видеосигнала с видеокамеры микроскопа.

Б - вход высокоскоростной ЭВМ для цифрового видеосигнала с видеокамеры эндоскопа.

Изображение I - изображение, получаемое с помощью микроскопа. Изображение II - изображение, получаемое с помощью эндоскопа.

Система работает следующим образом: Фиг.1.: изображение хирургического поля I, наблюдаемое хирургическим микроскопом 1, фиксируется с помощью видеокамеры 2, видеосигнал с камеры 2 преобразуется аналого-цифровым преобразователем 3 и поступает на вход А системного блока ЭВМ 4 в стандартном цифровом формате.

Изображение II, наблюдаемое офтальмоэндоскопом 5, с помощью видеокамеры 6 преобразуется аналого-цифровым преобразователем 8 и поступает на вход Б системного блока ЭВМ 4. Осветитель 7 осуществляет необходимую подсветку на рабочем конце офтальмоскопа 5. После обработки изображений I и II системным блоком ЭВМ 4 по заданной программе сигнал подается на головные мониторы 9 и наблюдается непосредственно хирургом. При повороте головы хирурга на выходе трекера 10 головных мониторов возникает сигнал управления, который управляет выбором изображений, выводимых на головные мониторы 9, в зависимости от заданной программы ЭВМ 4.

Управление выбором изображения осуществляется с помощью трекера, встроенного в головные мониторы при повороте головы вправо, влево, вверх, вниз - Фиг.2,

где А - поворот головы вверх.

Б - поворот головы вниз.

С - поворот головы вправо.

Д - поворот головы влево.

При повороте головы вверх трекер подает сигнал на компьютер и на головных мониторах хирурга возникает изображение I Фиг.3.

При повороте головы вниз трекер подает сигнал и на головных мониторах возникает изображение II. Фиг.3.

При повороте головы вправо трекер подает сигнал на компьютер и на головных мониторах возникает изображение III. Фиг.3.

Таким образом на фиг.3 представлены примеры изображений получаемых в головных мониторах:

изображение I - хирургическое поле, наблюдаемое хирургом в микроскоп; изображение II - участок наблюдаемый офтальмоэндоскопом; изображение III - большое изображение участка наблюдаемого эндоскопом и маленькое, в правом углу, хирургического поля, наблюдаемого в микроскоп; изображение IV - большое изображение хирургического поля, наблюдаемого в микроскоп, и маленькое, в правом углу, участка, наблюдаемого офтальмоэндоскопом.

При повороте головы хирурга влево трекер подает сигнал на компьютер и на головных мониторах хирурга возникает изображение IV. Фиг.3.

При помещении трекера в положение А (фиг.2), возникает изображение 1 фиг.3., с операционного микроскопа.

При переводе трекера в положение Б, возникает изображение 2 фиг.3., с офтальмоэндоскопа, при переводе трекера в положение С фиг.2., возникает изображение 3 фиг.3., большое изображение с эндоскопа и маленькое, в правом углу с микроскопа, при переводе трекера в положение Д фиг.2., возникает изображение 4 фиг.3., большое изображение с микроскопа и маленькое в правом углу с эндоскопа.

В отличие от ближайшего аналога, система содержит высокоскоростной компьютер, аналого-цифровой преобразователь, систему датчика положения головы (трекера), расположенного в головных мониторах, с помощью которого происходит управление компьютерной

программой, в зависимости от сигналов с трекера компьютер обрабатывает, выбирает и формирует изображение подаваемое с различных видеокамер установленных на выходе эндоскопа и на окулярах хирургического микроскопа. Это позволяет наблюдать в различных комбинациях изображение с эндоскопа и хирургического микроскопа на головных мониторах.

С помощью трекера подается сигнал в ЭВМ и после этого ЭВМ выдает на головные мониторы запрашиваемое изображение.

Пример: пациент 47 лет, поступил в институт с диагнозом ОД -старая, тотальная воронкообразная отслойка сетчатки, ПВР Д2, токсико-аллергический увеит, артифакия. От момента возникновения отслойки сетчатки прошло 3 месяца.

Объективные исследования при поступлении: правый глаз умеренно раздражен, смешанная инъекция конъюнктивы, на эндотелии роговицы множественные свежие и пигментированные преципитаты, передняя камера средней глубины, влага опалесцирует, радужка субатрофична, зрачок неправильной формы, по максимальному диаметру 3 мм, ригиден, задние синехии, заднекамерная ИОЛ смещена вверх, на передней поверхности ИОЛ пигментированные преципитаты, фиброз задней капсулы, в стекловидном тел взвесь свежих и пигментированных воспалительных клеток ++, передние отделы стекловидного тела уплотнены. Осмотр глазного дна крайне затруднен. Глазное дно за флером, при осмотре с помощью трехзеркальной линзы Гольдмана со склерокомпрессией ДЗН прикрыт пузырями отслоенной сетчатки, артерии извиты, вены расширены, тотальная отслойка сетчатки с выраженным интра- и преретинальным фиброзом, клапанный разрыв соответственно 9.30-10 часам.

Острота зрения ОД - светоощущение, правильная светопроекция. Данные эхографии: ОД - тотальная воронкообразная отслойка сетчатки, в стекловидном теле плавающие и фиксированные помутнения.

Данные электрофизиологического исследования: ОД - резко повышен порог электрической чувствительности (400-500 мка).

Проведено предоперационное лечение: внутривенно дексаметазон на физиологическом растворе, субконъюнктивально мезатон, парабульбарно дексаметазон, инсталляции атропина, наклофа. Проведена частичная ИАГ- лазерная синехиотомия, капсулотомия. Токсико-аллергический увеит купирован.

Проведено хирургическое лечение: циркулярное пломбирование силиконовой губкой, закрытая субтотальная витрэктомия, эндолазеркоагуляция, интравитреальное введение ПФОС.

В связи с отсутствием условий для полноценной визуализации глазного дна и полости глазного яблока решено было во время хирургического вмешательства использовать мультимедийную офтальмоэндоскопическую систему.

Данная система включает:

Эндоскоп граданный эндоскоп.

- Увеличение 1,7 крат.

- Разрешающая способность 9 мм - 1.

- Поле обзора 70 градусов.

- Вес 125 г.

- Диаметр 1,7 мм.

- Длина 37 см.

Осветитель от прямого офтальмоэндоскопа ОР-3А: освещенность 100-200 Люкс.

Телевизионная камера с оптической системой. В качестве телевизионной камеры применялась малогабаритная камера на основе ПЗС матрицы стандартного размера 1/4дюйма с разрешающей способностью 420*400 пикселей. Для стыковки с эндоскопом использовалась оптическая система с подстройкой изображения.

Аналого-цифровой преобразователь видеоряда типа - ADVC - 300 фирмы Canopus.

Компьютер с программами обработки и записи цифрового видеоизображения. FOXCONN:

- CPU Intel Pentium D 915 2,80 GHz

- Оперативная память - 2GB

- Дисковая память - 250 GB

- DVD+R/RV

- Память видеокарты - 2GB

Носимые головные мониторы.

Характеристики монитора: Модель 3D Visor Z800 имеет два OLED-дисплея для левого и правого глаз с разрешением 800×600 пикселей на каждом. Встроенный трэкер движения позволяет отслеживать повороты головы. Работа со шлемом 3D Visor Z800 эквивалентна работе со 105-дюймовым монитором на расстоянии 3.6 метра, OLED-экраны в отличие от LCD или CRT мониторов не создают мерцания, которое так раздражает в подобных устройствах. Устройство питается от USB порта компьютера и не требует дополнительного подключения к источнику энергии.

XapaктеристикиеMagin3DVisorZ800

Разрешение SVGA 800×3×600 для каждого глаза (всего 2.8 МПикс.).

Соотношение сторон - 4:3.

Угол зрения - 40 градусов.

Эквивалент 105" экран на расстоянии 3.6 метра.

24-битный цвет 16.7 миллионов цветов.

Яркость - 50 кд/кв.м.

Контрастность - 200:1.

Датчик положения головы - поворот на 360 градусов в горизонтальной плоскости +60 градусов в вертикальной плоскости.

Энергопотребление: от 1 до 1.5 Вт.

Питание: от порта USB или источника питания. Вес 250 гр.

Хирургический офтальмомикроскоп с панорамной приставкой с инвертором изображения EIBOS 200 (фирмы Holler- Wedel International, Германия).

Проведено круговое эписклеральное пломбирование с помощью силиконовой губки.

Витрэктомия проводилась по стандартной 3-х портовой методике витреотомом фирмы «Nidek» с использованием мультимедийной офтальмоэндоскопической системы.

Наблюдение за ходом внутриглазного вмешательства осуществляли на носимых головных мониторах. При этом выбор изображений осуществлялся при помощи трекера, регулируемого поворотом головы. При повороте головы вверх на головных мониторах возникало изображение операционного поля с микроскопа, при этом было видно роговицу, положение инструментов внутри полости глаза (витреотом, эндоскоп).

При повороте головы вниз на головных мониторах хирурга возникало изображение с офтальмоэндоскопа, при этом удавалось визуализировать труднодоступные участки глазного яблока (периферические отделы сетчатки, цилиарное тело, основание стекловидного тела, топографическое положение гаптических элементов ИОЛ), именно эти отделы глазного яблока с трудом поддаются осмотру при наблюдении при помощи микроскопа с бесконтактными насадками.

При повороте головы вправо на головных мониторах возникало два изображения, большое изображение с эндоскопа и малое, в правом углу изображение с эндоскопа, благодаря такой комбинации изображений хирург мог одновременно наблюдать периферические отделы глазного яблока, а так же расположение инструментов внутри полости глаза. Это

существенно облегчало работу хирурга и снижало риск ятрогенного повреждения хрусталика, так как наблюдая картину с эндоскопа иногда трудно определить положение витреотома и эндоскопа в полости глазного яблока.

При повороте головы влево на головных мониторах хирурга возникало большое изображение с микроскопа и малое в правом углу с эндоскопа.

При интраоперационном осмотре выявлена тотальная воронкообразная отслойка сетчатки с преретинальным фиброзом, иммобилизованная витреоретинальными швартами, ранее описанный клапанный разрыв с фиброзно-измененными краями.

Под эндоскопическим контролем удалены передние отделы стекловидного тела. Произведен тщательный осмотр периферии сетчатки. Выявлен второй дырчатый разрыв соответственно 1 часу. Произведена полная витрэктомия, швартэктомия. Выявлены циклитические мембраны в области цилиарного тела. Произведен их частичный пилинг. После расправления отслоенной сетчатки с помощью ПФОС выявлен выраженный фиброз макулярной и парамакулярной зоны. Проведена эндолазеркоагуляция вокруг разрывов сетчатки. Произведена замена ПФОС на силиконовое масло.

В ходе операции удалось избежать ятрогенного повреждения внутриглазных структур, так как отсутствовал период перевода взгляда с операционного микроскопа на носимые головные мониторы.

Расширить интраоперационные диагностические возможности за счет одновременного наблюдения на носимых головных мониторах двух изображений.

В послеоперационном периоде сетчатка прилежит, острота зрения ОД 0,02 эксцентрично.

Таким образом, предложенная офтальмоэндоскопическая система позволяет расширить интраоперационные диагностические возможности и снизить риск ятрогенных внутриглазных повреждений.

Мультимедийная офтальмоэндоскопическая система, включающая офтальмологический эндоскоп с видеокамерой, носимые головные мониторы, хирургический микроскоп с видеокамерой, отличающаяся тем, что дополнительно содержит высокоскоростную ЭВМ с цифровым преобразователем, а головные мониторы снабжены датчиком положения головы - трекером.