वीडियो आधारित सर्जिकल माइक्रोस्कोप में ऑप्टिकल इमेजिंग का विकास

चिकित्सा के क्षेत्र में, शल्य चिकित्सा निस्संदेह अधिकांश रोगों के उपचार का मुख्य साधन है, विशेष रूप से कैंसर के प्रारंभिक उपचार में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका है। एक सर्जन की शल्य चिकित्सा की सफलता की कुंजी विच्छेदन के बाद रोगग्रस्त भाग के स्पष्ट दृश्य में निहित है।सर्जिकल माइक्रोस्कोपत्रि-आयामीता, उच्च परिभाषा और उच्च विभेदन की प्रबल भावना के कारण, चिकित्सा शल्य चिकित्सा में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। हालाँकि, रोगग्रस्त भाग की शारीरिक संरचना जटिल और पेचीदा होती है, और उनमें से अधिकांश महत्वपूर्ण अंग ऊतकों से सटे होते हैं। मिलीमीटर से माइक्रोमीटर तक की संरचनाएँ मानव आँख द्वारा देखी जा सकने वाली सीमा से कहीं अधिक हैं। इसके अलावा, मानव शरीर में संवहनी ऊतक संकरे और सघन होते हैं, और प्रकाश अपर्याप्त होता है। कोई भी छोटा सा विचलन रोगी को नुकसान पहुँचा सकता है, शल्य चिकित्सा के प्रभाव को प्रभावित कर सकता है, और यहाँ तक कि जीवन को भी खतरे में डाल सकता है। इसलिए, अनुसंधान और विकासऑपरेटिंगमाइक्रोस्कोपपर्याप्त आवर्धन और स्पष्ट दृश्य छवियों के साथ यह एक ऐसा विषय है जिस पर शोधकर्ता लगातार गहराई से खोज कर रहे हैं।

वर्तमान में, छवि और वीडियो, सूचना प्रसारण और फ़ोटोग्राफ़िक रिकॉर्डिंग जैसी डिजिटल तकनीकें नए लाभों के साथ माइक्रोसर्जरी के क्षेत्र में प्रवेश कर रही हैं। ये तकनीकें न केवल मानव जीवनशैली को गहराई से प्रभावित कर रही हैं, बल्कि धीरे-धीरे माइक्रोसर्जरी के क्षेत्र में भी एकीकृत हो रही हैं। उच्च-परिभाषा डिस्प्ले, कैमरे आदि सर्जिकल सटीकता की वर्तमान आवश्यकताओं को प्रभावी ढंग से पूरा कर सकते हैं। सीसीडी, सीएमओएस और अन्य इमेज सेंसर वाली वीडियो प्रणालियों को धीरे-धीरे सर्जिकल माइक्रोस्कोप में लागू किया जा रहा है। वीडियो सर्जिकल माइक्रोस्कोपडॉक्टरों के लिए ऑपरेशन करने में बेहद लचीले और सुविधाजनक हैं। नेविगेशन सिस्टम, 3डी डिस्प्ले, हाई-डेफिनिशन इमेज क्वालिटी, ऑगमेंटेड रियलिटी (एआर) जैसी उन्नत तकनीकों का इस्तेमाल, जो सर्जरी के दौरान कई लोगों के बीच व्यू शेयरिंग को संभव बनाता है, डॉक्टरों को सर्जरी के दौरान बेहतर ऑपरेशन करने में और मदद करता है।

माइक्रोस्कोप ऑप्टिकल इमेजिंग, माइक्रोस्कोप इमेजिंग गुणवत्ता का मुख्य निर्धारक है। वीडियो सर्जिकल माइक्रोस्कोप की ऑप्टिकल इमेजिंग में अद्वितीय डिज़ाइन विशेषताएँ होती हैं, जिनमें उन्नत ऑप्टिकल घटकों और इमेजिंग तकनीकों, जैसे उच्च-रिज़ॉल्यूशन, उच्च कंट्रास्ट CMOS या CCD सेंसर, के साथ-साथ ऑप्टिकल ज़ूम और ऑप्टिकल क्षतिपूर्ति जैसी प्रमुख तकनीकों का उपयोग किया जाता है। ये तकनीकें माइक्रोस्कोप की इमेजिंग स्पष्टता और गुणवत्ता में प्रभावी रूप से सुधार करती हैं, जिससे सर्जिकल ऑपरेशनों के लिए अच्छा दृश्य आश्वासन मिलता है। इसके अलावा, ऑप्टिकल इमेजिंग तकनीक को डिजिटल प्रोसेसिंग के साथ जोड़कर, रीयल-टाइम डायनेमिक इमेजिंग और 3D पुनर्निर्माण प्राप्त किया गया है, जिससे सर्जनों को अधिक सहज दृश्य अनुभव प्राप्त होता है। वीडियो सर्जिकल माइक्रोस्कोप की ऑप्टिकल इमेजिंग गुणवत्ता को और बेहतर बनाने के लिए, शोधकर्ता लगातार नई ऑप्टिकल इमेजिंग विधियों, जैसे फ्लोरोसेंस इमेजिंग, पोलराइज़ेशन इमेजिंग, मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजिंग, आदि की खोज कर रहे हैं, ताकि माइक्रोस्कोप के इमेजिंग रिज़ॉल्यूशन और गहराई को बढ़ाया जा सके; ऑप्टिकल इमेजिंग डेटा के पोस्ट-प्रोसेसिंग के लिए आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस तकनीक का उपयोग करके छवि स्पष्टता और कंट्रास्ट को बढ़ाया जा सके।

प्रारंभिक शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं में,दूरबीन सूक्ष्मदर्शीमुख्य रूप से सहायक उपकरण के रूप में उपयोग किए जाते थे। एक दूरबीन सूक्ष्मदर्शी एक ऐसा उपकरण है जो त्रिविम दृष्टि प्राप्त करने के लिए प्रिज्म और लेंस का उपयोग करता है। यह गहराई की धारणा और त्रिविम दृष्टि प्रदान कर सकता है जो एककोशिकीय सूक्ष्मदर्शी में नहीं होती है। 20वीं शताब्दी के मध्य में, वॉन ज़ेहेंडर ने चिकित्सा नेत्र परीक्षणों में दूरबीन आवर्धक चश्मे के अनुप्रयोग का बीड़ा उठाया। इसके बाद, ज़ीस ने 25 सेमी की कार्य दूरी के साथ एक दूरबीन आवर्धक कांच पेश किया, जिसने आधुनिक माइक्रोसर्जरी के विकास की नींव रखी। दूरबीन सर्जिकल सूक्ष्मदर्शी की ऑप्टिकल इमेजिंग के संदर्भ में, प्रारंभिक दूरबीन सूक्ष्मदर्शी की कार्य दूरी 75 मिमी थी। चिकित्सा उपकरणों के विकास और नवाचार के साथ, पहला सर्जिकल माइक्रोस्कोप OPMI1 पेश किया गया था, और कार्य दूरी 405 मिमी तक पहुंच सकती है दूरबीन सूक्ष्मदर्शी के निरंतर विकास के साथ, इसके विशद त्रिविम प्रभाव, उच्च स्पष्टता और लंबी कार्य दूरी जैसे लाभों ने दूरबीन शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी को विभिन्न विभागों में व्यापक रूप से उपयोग किया है। हालाँकि, इसके बड़े आकार और छोटी गहराई की सीमाओं को नज़रअंदाज़ नहीं किया जा सकता है, और चिकित्सा कर्मचारियों को सर्जरी के दौरान बार-बार अंशांकन और ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता होती है, जिससे ऑपरेशन की कठिनाई बढ़ जाती है। इसके अलावा, जो सर्जन लंबे समय तक दृश्य उपकरण अवलोकन और ऑपरेशन पर ध्यान केंद्रित करते हैं, वे न केवल अपने शारीरिक बोझ को बढ़ाते हैं, बल्कि एर्गोनोमिक सिद्धांतों का भी पालन नहीं करते हैं। डॉक्टरों को मरीजों की शल्य चिकित्सा जांच करने के लिए एक निश्चित मुद्रा बनाए रखने की आवश्यकता होती है, और मैन्युअल समायोजन की भी आवश्यकता होती है, जिससे कुछ हद तक शल्य चिकित्सा संचालन की कठिनाई बढ़ जाती है।

1990 के दशक के बाद, कैमरा प्रणालियाँ और छवि संवेदक धीरे-धीरे शल्य चिकित्सा पद्धति में एकीकृत होने लगे, जिससे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग क्षमताएँ प्रदर्शित हुईं। 1991 में, बर्सी ने शल्य चिकित्सा क्षेत्रों को देखने के लिए एक अभिनव वीडियो प्रणाली विकसित की, जिसमें 150-500 मिमी की समायोज्य कार्य दूरी और 15-25 मिमी के बीच प्रेक्षणीय वस्तु व्यास थे, जबकि क्षेत्र की गहराई 10-20 मिमी के बीच बनी रही। हालाँकि उस समय लेंस और कैमरों की उच्च रखरखाव लागत ने कई अस्पतालों में इस तकनीक के व्यापक अनुप्रयोग को सीमित कर दिया था, फिर भी शोधकर्ताओं ने तकनीकी नवाचार जारी रखा और अधिक उन्नत वीडियो आधारित शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी विकसित करना शुरू कर दिया। दूरबीन शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी की तुलना में, जिन्हें इस अपरिवर्तित कार्य-विधि को बनाए रखने के लिए लंबे समय की आवश्यकता होती है, यह आसानी से शारीरिक और मानसिक थकान का कारण बन सकता है। वीडियो प्रकार का शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी आवर्धित छवि को मॉनिटर पर प्रक्षेपित करता है, जिससे शल्य चिकित्सक की लंबे समय तक खराब मुद्रा से बचा जा सकता है। वीडियो आधारित शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी डॉक्टरों को एक ही मुद्रा से मुक्त करते हैं, जिससे वे उच्च-परिभाषा स्क्रीन के माध्यम से शारीरिक अंगों पर ऑपरेशन कर सकते हैं।

हाल के वर्षों में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक के तेज़ी से विकास के साथ, सर्जिकल माइक्रोस्कोप धीरे-धीरे बुद्धिमान होते जा रहे हैं, और वीडियो-आधारित सर्जिकल माइक्रोस्कोप बाज़ार में मुख्यधारा के उत्पाद बन गए हैं। वर्तमान वीडियो-आधारित सर्जिकल माइक्रोस्कोप स्वचालित छवि पहचान, विभाजन और विश्लेषण प्राप्त करने के लिए कंप्यूटर विज़न और डीप लर्निंग तकनीकों का संयोजन करता है। सर्जिकल प्रक्रिया के दौरान, बुद्धिमान वीडियो-आधारित सर्जिकल माइक्रोस्कोप डॉक्टरों को रोगग्रस्त ऊतकों का शीघ्र पता लगाने और सर्जिकल सटीकता में सुधार करने में सहायता कर सकते हैं।

दूरबीन सूक्ष्मदर्शी से वीडियो आधारित शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी तक के विकास क्रम में, यह देखना मुश्किल नहीं है कि शल्य चिकित्सा में सटीकता, दक्षता और सुरक्षा की आवश्यकताएँ दिन-प्रतिदिन बढ़ रही हैं। वर्तमान में, शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी की ऑप्टिकल इमेजिंग की माँग केवल रोगग्रस्त भागों को बड़ा करने तक ही सीमित नहीं है, बल्कि यह तेज़ी से विविध और कुशल होती जा रही है। नैदानिक ​​चिकित्सा में, संवर्धित वास्तविकता (ए.आर.) के साथ एकीकृत प्रतिदीप्ति मॉड्यूल के माध्यम से शल्य चिकित्सा सूक्ष्मदर्शी का व्यापक रूप से न्यूरोलॉजिकल और स्पाइनल सर्जरी में उपयोग किया जाता है। एआर नेविगेशन प्रणाली जटिल स्पाइनल कीहोल सर्जरी को सुगम बना सकती है, और प्रतिदीप्ति एजेंट डॉक्टरों को ब्रेन ट्यूमर को पूरी तरह से हटाने में मार्गदर्शन कर सकते हैं। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने छवि वर्गीकरण एल्गोरिदम के साथ संयुक्त हाइपरस्पेक्ट्रल सर्जिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके वोकल कॉर्ड पॉलीप्स और ल्यूकोप्लाकिया का स्वचालित पता लगाने में सफलतापूर्वक सफलता प्राप्त की है। प्रतिदीप्ति इमेजिंग, मल्टीस्पेक्ट्रल इमेजिंग और बुद्धिमान छवि प्रसंस्करण तकनीकों के संयोजन से वीडियो सर्जिकल सूक्ष्मदर्शी का उपयोग विभिन्न शल्य चिकित्सा क्षेत्रों जैसे थायरॉयडेक्टॉमी, रेटिना सर्जरी और लसीका सर्जरी में व्यापक रूप से किया गया है।

दूरबीन सर्जिकल सूक्ष्मदर्शी की तुलना में, वीडियो सूक्ष्मदर्शी बहु-उपयोगकर्ता वीडियो साझाकरण, उच्च-परिभाषा सर्जिकल चित्र प्रदान कर सकते हैं, और अधिक एर्गोनोमिक होते हैं, जिससे डॉक्टरों की थकान कम होती है। ऑप्टिकल इमेजिंग, डिजिटलीकरण और बुद्धिमत्ता के विकास ने सर्जिकल सूक्ष्मदर्शी ऑप्टिकल प्रणालियों के प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार किया है, और रीयल-टाइम डायनेमिक इमेजिंग, संवर्धित वास्तविकता और अन्य तकनीकों ने वीडियो आधारित सर्जिकल सूक्ष्मदर्शी के कार्यों और मॉड्यूल का व्यापक विस्तार किया है।

भविष्य के वीडियो-आधारित सर्जिकल माइक्रोस्कोप की ऑप्टिकल इमेजिंग अधिक सटीक, कुशल और बुद्धिमान होगी, जिससे डॉक्टरों को सर्जिकल ऑपरेशनों में बेहतर मार्गदर्शन के लिए अधिक व्यापक, विस्तृत और त्रि-आयामी रोगी जानकारी प्राप्त होगी। साथ ही, प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति और अनुप्रयोग क्षेत्रों के विस्तार के साथ, इस प्रणाली का और अधिक क्षेत्रों में भी अनुप्रयोग और विकास होगा।