3D-Technologie in der Laparoskopie

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

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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. Da unsere Augen etwa 3 Zoll voneinander entfernt sind, sieht jedes Auge ein etwas anderes Bild, wenn es ein Objekt betrachtet. Wenn die einzelnen Bilder, die von jedem Auge betrachtet werden, die visuelle Kortikalis erreichen, fasst das Gehirn diese Bilder automatisch zusammen und interpretiert Informationen über die dritte Dimension. Weitere Signale, die dem Gehirn helfen, die Tiefenwahrnehmung zu verarbeiten, sind Perspektive, Schatten, Blitz, Farbe, relative Größe usw.

Das Aesculap EinsteinVision® 3,0 Kamerasystem nutzt diese Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung zur Erstellung eines 3D-Bildes. Während der Operation erfassen zwei Full-HD-Sensoren im Kamerakopf zwei Bilder aus einem anderen Blickwinkel und simulieren die unterschiedlichen Perspektiven des linken und rechten Auges. Diese Bilder werden verarbeitet und auf einem 3D-Monitorbildschirm angezeigt, der scharfe und helle 3D-Visualisierungen liefert. Der Betrachter muss eine 3D-Brille tragen, um die Illusion räumlicher Tiefe zu erzeugen. Diese Signale müssen gleichzeitig, aber über separate Kanäle, das Gehirn 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 getrennt an das Gehirn zu senden.

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

Für die Sterilgutversorgung eines Kamerasystems gab es bis vor kurzem zwei Möglichkeiten. Die erste Option ist das Autoklavieren. Dazu gehören in der Regel das Endoskop und manchmal auch der Kamerakopf, wenn er nicht mit einer sterilen Abdeckung abgedeckt ist. Der Nachteil der Autoklavierung ist die thermische Belastung des Produkts durch hohe Temperatur (134 °C). Dies führt häufig zu einer kürzeren Produktlebensdauer und erhöhten Investitionskosten, da in einem definierten Zeitraum zusätzliche Kameraköpfe gekauft werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist, dass ein Krankenhaus aufgrund der erforderlichen Autoklavierzeit in der Regel mehrere Kameraköpfe benötigt, um die tägliche OP-Routine durchzuführen. Dies erhöht die Investitionskosten erheblich. Der Vorteil besteht darin, dass die Autoklavierung ein Standardverfahren ist, das in praktisch jedem Krankenhaus zur Verfügung steht.

Die zweite Option ist 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 für die Verarbeitung von 3D-Komponenten erforderliche Sterrad-Sterilisatortyp im Krankenhaus nicht verfügbar ist.

Chip-on-the-Tip gegenüber herkömmlichen 3D-Kameras – was ist der Unterschied?

Chip-on-the-Tip 3D-Kamerasysteme - 3D-Chip-on-the-Tip-Endoskope sind im Vergleich zur herkömmlichen Kameraanordnung eine relativ neue Technologie. Zwei Bildsensoren sind direkt in der distalen Spitze des Endoskops angebracht. Das im distalen Objektiv erzeugte Bild wird auf die beiden Bildsensoren geleitet und wandelt die optischen Signale in elektrische Signale um und überträgt diese über Kabel an den 3D-Kamerakopf. Von dort werden die stereoskopischen Signale zur Kamerakontrolleinheit und weiter zum 3D-Monitor übertragen und dort als passiver Stereotyp mit unterschiedlichem Polarisationswinkel links und rechts dargestellt. Die passive 3D-Brille ermöglicht dem Betrachter den Eindruck eines dreidimensionalen Bildes.

Aufgrund des gegebenen Außendurchmessers von 10 mm des 3D-Kamerasystems und der Tatsache, dass zwei Sensoren in die distale Spitze des Endoskops eingesetzt 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 Zeilen horizontale Auflösung) und muss auf Full HD-Qualität hochskaliert werden.

Die Tiefenwahrnehmung ist ein Schlüsselmerkmal für die stereoskopische Betrachtung. Nur eine gute Tiefenwahrnehmung vermittelt den Eindruck eines natürlichen 3D-Bildes. Chip-on-the-Tip-Kamerasysteme bieten aufgrund ihrer technologischen Beschaffenheit nur eine begrenzte Tiefenschärfe, was in der Regel zu einem weniger eindrucksvollen 3D-Abdruck führt.

Kleinere Sensoren haben eine reduzierte Pixelgröße, was in der Regel zu einem höheren Maß an störendem Bildrauschen führt. Daher ist es von Vorteil, größere Sensoren in der Kamera zu haben.