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Eine aufregende Technologie

3D-Technologie in der Laparoskopie

Bessere Präzision und Genauigkeit, kürzere Betriebszeit, persönliches Wohlbefinden und kürzere Lernkurve.

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Nicht-robotergestützte 3D- vs. 2D-Laparoskopie-Allgemeinchirurgie

Erfahren Sie mehr über 3D

Wie funktioniert 3D?

3D steht für dreidimensional und ist ein Synonym für stereoskopisches Betrachten. Einer der Vorteile von zwei Augen ist die Fähigkeit zur Tiefenwahrnehmung. Weil unsere Augen etwa 3 Zoll voneinander entfernt sind, sieht jedes Auge beim Betrachten eines Objekts ein etwas anderes Bild. Wenn die einzelnen Bilder, die von jedem Auge betrachtet werden, die Sehrinde erreichen, setzt das Gehirn diese Bilder automatisch zusammen und interpretiert Informationen über die dritte Dimension. Weitere Hinweise, die dem Gehirn helfen, die Tiefenwahrnehmung zu verarbeiten, sind Perspektive, Schatten, Blitz, Farbe, relative Größe usw.

Das AESCULAP^® EinsteinVision^® 3.0 Kamerasystem nutzt die Merkmale der menschlichen Wahrnehmung, um ein 3D-Bild zu erzeugen. Während der Operation erfassen zwei Full-HD-Sensoren im Kamerakopf zwei Bilder aus unterschiedlichen Blickwinkeln und simulieren so die unterschiedlichen Perspektiven des linken und rechten Auges. Diese Bilder werden verarbeitet und auf einem 3D-Monitorbildschirm angezeigt, der eine scharfe und helle 3D-Visualisierung liefert. Der Betrachter muss eine 3D-Brille tragen, um die Illusion der räumlichen Tiefe zu erzeugen. Diese Signale müssen das Gehirn gleichzeitig, aber über getrennte Kanäle erreichen, was durch die Verwendung einer 3D-Brille möglich wird.

Was ist der Unterschied zwischen einer aktiven und einer passiven 3D-Brille?

3D-Brillen lassen sich in zwei Haupttechnologien unterteilen: aktive (Shutter) und passive (polarisierte) Brillen. Beide Techniken sind unterschiedliche Methoden, um zwei stereoskopische Halbbilder für jedes Auge separat an das Gehirn zu senden.

Beispiel für eine 3D-Brille mit aktivem Verschluss

Die 3D-Brille mit aktivem Verschluss öffnet und schließt Flüssigkristalllinsen über jedem Auge elektronisch und synchronisiert mit dem medizinischen 3D-Monitor. Wenn der Monitor ein Bild des linken Auges liefert, deckt die 3D-Brille das rechte Auge ab, sodass nur das linke Auge das Bild auf dem Monitor sieht und umgekehrt für das andere Auge. Der Vorgang wird so schnell wiederholt, dass er für den Betrachter kaum wahrnehmbar ist. Der Nachteil einer aktiven 3D-Brille besteht darin, dass sie batteriebetrieben ist um die Verschlussfunktion anzutreiben und mit dem 3D-Monitor zu kommunizieren und zu synchronisieren. Stellen Sie sich vor, was passieren könnte, wenn die Shutter-Gläser mitten in der Operation leer sind. Neben dem zusätzlichen Gewicht der Batterien sind die Shuttergläser auch teurer als ihre passiven Pendants.

Passiv polarisierte 3D-Brillen haben für jedes Auge ein anderes Filtersystem, was bedeutet, dass jedes Auge nur das für es vorgesehene Bild sieht. Sie sehen das linke und rechte Bild gleichzeitig (im Gegensatz zu Verschlussgläsern) auf demselben Bereich durch polarisierte Filter, die rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Diese Polarisationsfilter lassen Licht unterschiedlicher Polarisationen durch. Jedes Auge nimmt ein anderes Bild wahr, was zu einem 3D-Effekt führt.

Beispiel für passiv polarisierte 3D-Brillen

Tatsächlich müssen 3D-Passivbrillen kreisförmig polarisiert werden, da der Betrachter nur dann den Kopf von einer Seite zur anderen neigen kann, ohne den Kontrast und die Helligkeit des 3D-Bildes zu beeinträchtigen.
Weil polarisierte 3D-Brillen keine Batterien benötigen, um die Illusion eines 3D-Bildes zu erzeugen, und es kein (Ansichts-)Problem ist, zwischen 2D- und 3D-Live-Bild auf dem Monitorbildschirm zu wechseln, sind sie heute die bevorzugte Technologie, wenn es um die medizinische 3D-Ansicht geht.

Welches Sterilitätsverfahren ist das beste für 3D-Visual-Komponenten?

Bis vor kurzem gab es zwei Optionen für die Sterilgutversorgung eines Kamerasystems. Die erste Option ist das Autoklavieren. Dies umfasst in der Regel das Endoskop und manchmal auch den Kamerakopf, wenn er nicht mit einem sterilen Überzug abgedeckt ist. Der Nachteil des Autoklavierens ist die thermische Belastung des Produkts durch hohe Temperaturen (134 °C). Dies führt häufig zu einer kürzeren Produktlebensdauer und erhöhten Investitionskosten, da zusätzliche Kameraköpfe in einem definierten Zeitraum erworben werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist, dass ein Krankenhaus aufgrund der erforderlichen Autoklavierzeit normalerweise mehrere Kameraköpfe benötigt, um die tägliche OP-Routine durchzuführen. Dies erhöht die Investitionskosten erheblich. Der Vorteil ist, dass das Autoklavieren ein Standardverfahren ist, das in praktisch jedem Krankenhaus verfügbar ist.
Die zweite Option ist der Sterrad, ein Niedertemperatur-Gasplasmasterilisator, der Wasserstoffperoxid für den Sterilisationsprozess benötigt. Es sind verschiedene Typen von Sterrad-Sterilisatoren erhältlich. Der Vorteil besteht darin, dass der gesamte Sterilisationszyklus einschließlich Transport im Vergleich zum Autoklavieren in der Regel erheblich kürzer ist, da die Sterrad-Sterilisatoren nicht in der AEMP platziert werden müssen, sondern sich näher am OP befinden können. Dies reduziert die Investitionskosten, da möglicherweise nicht mehrere Kameraköpfe gekauft werden müssen. Der Nachteil könnte sein, dass der Typ des Sterrad-Sterilisators, der zur Verarbeitung von 3D-Komponenten benötigt wird, im Krankenhaus nicht verfügbar ist.

Aesculap führt innovatives Sterilkonzept ein

Aufgrund dieser bestehenden Nachteile führte Aesculap ein innovatives Sterilkonzept ein – der sterile AESCULAP^® EinsteinVision^® Kameraeinmalüberzug, der das komplette 3D-Endoskop, den Kamerakopf und dessen Kabel hermetisch verschließt. Es dient als sterile Barriere zwischen Patient und Kamerasystem. Das Prinzip ist einfach: Ein Patient, ein Kameraüberzug!

Die Vorteile sind:

Der Prozess – keine Änderung der bestehenden Praxis mit einem sterilen Einmalüberzug
Die Qualität – die integrierte Glasabdeckung am distalen Ende des sterilen Einmalüberzuges bietet eine klare Sicht auf die Operationsstelle
Der Patient – der sterile Einmalüberzug ist latexfrei und reduziert das Risiko einer Kreuzkontamination
Das Budget – mit maximal zwei Kameras (0°, 30°) können alle Rundenverfahren durchgeführt werden
Die Einsparungen – keine Aufbereitungskosten

Chip-on-the-Tip vs. herkömmliche 3D-Kameras – was ist der Unterschied?

Chip-on-the-Tip 3D-Kamerasysteme - Das 3D-Chip-on-the-Tip-Endoskop ist im Vergleich zum herkömmlichen Kamera-Setup eine relativ neue Technologie. Zwei Bildsensoren sind direkt an der distalen Spitze des Endoskops angebracht. Das im distalen Objektiv erzeugte Bild wird auf die beiden Bildsensoren geführt und wandelt die optischen Signale in elektrische Signale um und überträgt diese über Kabel an den 3D-Kamerakopf. Von dort werden die stereoskopischen Signale an die Kamerasteuereinheit und weiter auf den 3D-Monitor übertragen, wo sie als passiver Stereotyp mit unterschiedlichen Polarisationswinkeln links und rechts dargestellt werden. Mit der passiven 3D-Brille erhält der Betrachter den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes.

Optische Komponenten und Schnittstellen im Endoskop werden durch Signalkabel ersetzt. Dadurch wird das Gesamtgewicht des Kamerasystems reduziert.
In der Regel handelt es sich bei Chip-on-the-Tip-Systemen um eine „All-in-One“-Kamera-Endoskoplösung ohne die Möglichkeit, das Bild zu fokussieren. Das Lichtleitkabel ist in das Kamerasystem integriert.

Beispiel für Chip-on-the-Tip 3D-Kamerasysteme

Aufgrund des gegebenen Außendurchmessers von 10 mm des 3D-Kamerasystems und der Tatsache, dass zwei Sensoren in die distale Spitze des Endoskops eingebaut werden müssen, ist die Größe der Bildsensoren im Vergleich zu einem herkömmlichen 3D-Kamerakopf deutlich kleiner. Daher ist die native Bildauflösung des Sensors in der Regel niedriger als Full HD (1080 Linien horizontale Auflösung) und muss auf Full HD-Qualität hochgeskaliert werden.
Die Tiefenwahrnehmung ist ein Schlüsselmerkmal für die stereoskopische Betrachtung. Nur eine gute Tiefenwahrnehmung gibt den Eindruck eines natürlichen 3D-Bildes. Das Chip-on-the-Tip-Kamerasystem bietet aufgrund seiner technischen Eigenschaften nur eine begrenzte Schärfentiefe, was in der Regel zu einem weniger beeindruckenden 3D-Eindruck führt.
Kleinere Sensoren haben eine verkleinerte Pixelgröße, was in der Regel zu einem höheren Pegel an störendem Bildrauschen führt. Daher ist es von Vorteil, größere Sensoren in der Kamera zu haben.

Beispiel für ein konventionelles 3D-Kamerasystem wie das EinsteinVision® 3D-System

Konventionelle 3D-Kamerasysteme - Ein „konventionelles“ System wie das AESCULAP^® EinsteinVision^® 3D-Kamerasystem besteht aus einem starren Stereoendoskop, das Glasstablinsen und Objektive enthält, um das Bild von der distalen Spitze des Endoskops zu den beiden Bildsensoren zu transportieren, die sich im Kamerakopf befinden.
Von hier aus ist der Fluss der 3D-Informationen ähnlich wie bei der Chip-in-the-Tip-Kamera beschrieben.

Die Hauptunterschiede zum Chip-on-the-Tip-System sind:

Die beiden Bildsensoren, die im Kamerakopf platziert sind, sind wesentlich größer. Dies ist sehr vorteilhaft für ein niedriges Bildrauschen.
Der Fokusbereich ist im Vergleich zu Chip-on-the-Tip-Kamerasystemen in der Regel breiter.
Die Bildauflösung bietet native Full HD (1080 Linien horizontale Auflösung). Daher ist kein Aufskalierungsprozess erforderlich, da die volle Auflösung bereits auf dem Sensor verfügbar ist.
Das Mehrgewicht für Stablinsensysteme und Objektive ist im Vergleich zum Gesamtgewicht des Kamerakopfes vernachlässigbar.

Wäre es nicht schön, 3D-Inhalte zu sehen, ohne eine 3D-Brille tragen zu müssen?

Letztendlich glauben viele, dass dies der nächste Schritt in der 3D-Technologie sein wird. Daher wird viel daran gearbeitet, so genannte autostereoskopische Displays auf den Markt zu bringen. Diese 3D-Anzeigen sind bereits in einigen Smartphones oder kommerziellen Anzeigesystemen zu sehen und Experten gehen davon aus, dass diese Technologie bald in den medizinischen Bereich eindringen wird.

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