日本京都大學研究生院醫學研究科的八木真太郎講師和上本伸二教授及慶應義塾大學的小林英司教授等人,透過與三鷹光器公司和松下互聯解決方案公司進行的聯合研究,開發出了「手術用高畫質(4K)3D影片螢光顯微鏡」。
在使用顯微鏡的微創手術中,主刀醫學家必須長時間盯着接目鏡看,會造成頸部和手臂痠麻。另外,手術助手無法與主刀醫學家看到同一片手術視野,還會妨礙技術的傳授。此次開發的裝置配備高性能鏡頭,透過遠距離對手術部位進行縮放,在可雙眼觀看3D影像的4K顯示裝置上顯示影像。以往的顯微鏡存在高倍率時焦點深度變淺、難以對焦的問題,而此次的裝置能防止這種現象發生,是一款劃時代的產品(具備優異的深視力)。
另外,主刀醫學家與助手可以觀看同一臺顯示裝置,能以較爲輕鬆的姿勢做手術,而且可快速調節倍率(具備靈敏的視覺),因此不僅能應用於各個領域的手術用途,還可用於教育用途。此外,還能以螢光影像的方式在顯示裝置上即時重疊顯示血流和腫瘤(癌症),由此可以應答腫瘤的位置和手術的完成情況,能更加安全地進行手術。
主刀醫學家與助手可以觀看同一臺顯示裝置,以輕鬆的姿勢做手術
關於今後的計劃,預定2019年内作爲醫療器械向有關部門申報,併爲上市產品的量產化做準備,2020年以後強化在日本國内的銷售。海外方面,預定2021年在美國市場推出,2022年在中國市場推出,計劃在全球普及利用新款顯微鏡的新式手術法。
開發背景
在腦神經外科、整形外科、耳鼻科、眼科和移植外科等,爲了對微細的血管、器官和組織進行手術,需要使用手術用顯微鏡,但主刀醫學家必須長時間保持一個姿勢盯着接目鏡看,會導致頸部和手臂痠麻,造成手術質量下降。另外,在顯微鏡手術中,助手和參觀人員無法完全看到主刀醫學家所見的手術視野,因此還會妨礙技術的傳授。
研究方法與成果
此次開發的手術用高精細(4K)3D影片螢光顯微鏡透過從遠處進行調焦,能以高倍率在顯示裝置上顯示雙目3D的4K影像。另外,4K攝影機的物鏡的雙眼間距爲35mm,透過在手術部位上方近1m的高度使用,能實施以下功能。
(1)透過進行縮放,可以在3D顯示裝置上無縫顯示從裸眼影像到顯微鏡高倍視野的影像(靈敏的視覺)。
(2)由於手術部位與鏡頭之間相距約1m,可以形成以往的影片顯微鏡無法實施的工作空間。因此,主刀醫學家與助手能在同一個畫面上觀察手術部位,同時相互進行操作,有助於提高教學效果。
(3)爲兼顧景深和解析度,組合使用了三鷹光器自主開發的光學鏡頭和松下的4K相機,由此實施了深視力和精細的表現力(優異的深視力)。
(4)由於主刀醫學家可以抬起頭,以輕鬆舒適的姿勢進行手術,而且能快速調節鏡頭的倍率,在手術中使用時,從低倍視野到高倍視野都能順利因應。由此可應用於各個領域的手術,以前就需要利用顯微鏡等比增大視野的手術自不必說,需要使用外科用等比增大鏡低倍等比增大視野的手術也可以使用。
(5)此外,該裝置還可以在3D顯示裝置上即時重疊顯示組織和血管内的血流及腫瘤(癌症)的螢光影像,因此可以邊應答腫瘤的位置和手術的完成情況邊安全地進行手術。
深度±5mm
可以在遠處對焦點深度進行±5mm的處理,這是利用傳統顯微鏡難以實施的
9-0和12-0的縫合帶
12-0的縫合帶(粗度不到1/100mm,約爲頭髮的1/10)也能清晰看見的解析度
文:JST客觀日本編輯部翻譯整理