La tecnologia 3D sta entrando in endoscopia medica

Gli interventi a misura di paziente e minimamente invasivi, ad esempio in laparoscopia (laparoscopia), sono impensabili senza metodi di imaging ad alta risoluzione. Le intuizioni bidimensionali e su tutta l'area del corpo sono state stabilite in endoscopia da anni. Le immagini tridimensionali, come si sapeva dal cinema, non erano disponibili per il chirurgo da molto tempo. Il nuovo sistema di laparoscopia "Einstein Vision" di Schölly Fiberoptic, insieme alla tecnologia di azionamento ad alta precisione di PI (Physik Instrumente) Micos integrata nell'impugnatura, garantisce un mondo della sala operatoria più atraumatico.

Da diversi anni c'è un chiaro cambiamento nell'endoscopia: la tecnica 3D è arrivata e sta contribuendo a ottimizzare gli interventi laparoscopici. Le immagini vivide e dettagliate, che corrispondono a una visione tridimensionale naturale, consentono una migliore coordinazione occhio-mano, prevengono l'affaticamento del chirurgo e facilitano la preparazione dei tessuti all'interno del corpo. La moderna laparoscopia 3-D ad alta risoluzione, composta da ottica altamente brillante, videocamera Full HD e tecnologia di azionamento integrata nell'impugnatura, contribuisce in modo significativo a rendere la procedura chirurgica e il successivo processo di guarigione più delicati per il paziente e il più semplice possibile ,

Schölly Fiberoptic GmbH, con sede a Denzlingen, in Germania, negli ultimi anni ha concentrato il proprio lavoro di sviluppo sulla tecnologia 3D e ha ottenuto risultati notevoli: il sistema di laparoscopia "Einstein Vision", che si è già dimostrato pratico, offre una qualità full HD in 3D, che fornisce una rappresentazione realistica delle migliori strutture all'interno del corpo. I tessuti possono quindi essere separati con precisione ed esatto posizionamento degli aghi chirurgici. In linea di principio, il nuovo sistema si basa sulla comprovata tecnologia laparoscopica, ma ha, contrariamente alle soluzioni convenzionali, una testa della videocamera 3D e un braccio robotico, che stabilizza il movimento della videocamera.

Principio della fotografia 3D

La funzione di base della fotografia tridimensionale può essere ben spiegata da un'analogia della natura: nell'uomo e in molti animali, gli occhi sono disposti in modo da poter vedere l'ambiente circostante da due punti di vista contemporaneamente. Gli occhi forniscono quindi due immagini diverse. Il cervello li assembla in un'immagine e "calcola" l'impressione visiva spaziale dalle deviazioni.

In linea di principio, le fotocamere 3D usano la stessa procedura per creare immagini spaziali: due immagini sono prese simultaneamente da diverse angolazioni. Gli obiettivi devono trovarsi a una distanza definita, la cosiddetta base stereo. Nell'occhio umano, ad esempio, la distanza è di circa 6,5 cm. La "doppia immagine" della telecamera si fonde in un'immagine tridimensionale quando il chirurgo - simile al cinema o alla televisione - indossa occhiali adeguati. Il risultato della procedura è un'immagine spaziale e nitida dell'interno del corpo, che consente di operare in modo più sicuro e più amico dei tessuti Come nella rimozione di tumori o linfonodi, nelle ricostruzioni del pavimento pelvico, ecc.

Motore a corrente continua come talento a tutto tondo per innumerevoli applicazioni

L'unità DC sposta gli obiettivi

La distanza tra gli oggetti da registrare e gli obiettivi è variabile. Per poter garantire una rappresentazione chiara, tuttavia, la fotocamera era dotata di una funzione di zoom. A tale scopo, entrambi gli obiettivi vengono spostati in modo sincrono linearmente nella direzione della vista. La forza trainante dello spostamento simultaneo dei due obiettivi nella testa della telecamera del laparoscopio, che è necessaria per generare l'immagine 3D, è un drive DC. L'acquisizione sincrona delle immagini a diverse distanze è assicurata con i supporti dell'obiettivo collegati saldamente all'unità. Il chirurgo deve solo azionare un interruttore sulla testa della telecamera.

La ricerca di un'unità adatta non è stata banale. È stato necessario soddisfare una serie di requisiti specifici dell'applicazione, come lo spazio di installazione ristretto disponibile nella testa della telecamera e la bassa tensione di avviamento richiesta inferiore a 1 V. Nonostante questa bassa tensione, gli obiettivi relativamente pesanti devono essere precisi in ogni posizione e con una gamma di corsa relativamente ampia di 12,7 mm essere spostato. Inoltre, c'erano requisiti elevati in termini di affidabilità e durata dei dispositivi medici.

Unità piccole e robuste con elevata densità di potenza

Questi requisiti specifici dell'applicazione sono stati ben soddisfatti grazie a una soluzione di azionamento progettata da PI Micos per questa applicazione. La società, che appartiene alla società Physik Instrumente (PI) con sede a Karlsruhe e con sede a Eschbach vicino a Friburgo, è specializzata in sistemi di posizionamento flessibili per una vasta gamma di applicazioni ed è stata anche in grado di implementare una soluzione su misura per spostare le due lenti del laparoscopio 3D.

La forza trainante è piccola motore a corrente continua. Il microazionamento compatto con un diametro di soli 10 mm e una lunghezza di 42 mm compreso l'ingranaggio colpisce per la sua elevata densità di potenza. Il basso consumo energetico e una bassa tensione di avviamento inferiore a 1 V sono ulteriori proprietà che lo predestinano all'applicazione. Il piccolo nano potente fornisce una potenza di 0,1 W e può spostare gli oggetti del peso di quasi 100 g in modo bidirezionale senza problemi.

Il sensore di immagine da 1 mm² consente la fotocamera digitale più piccola al mondo

 A tale scopo, l'azionamento è disposto lineare rispetto alla direzione del movimento. Il movimento rotatorio viene sfruttato tramite una dentatura precisa e trasferito su un perno filettato fine, che sposta quindi il cursore con il supporto per le due lenti. Grazie a uno speciale rivestimento, il cuscinetto a strisciamento tra la slitta e la guida ha un basso attrito e un gioco ridotto. Quest'ultimo contribuisce, così come l'avviamento a coppia elevata del motore CC, al fatto che gli obiettivi possono essere spostati rapidamente e con precisione nonostante la bassa tensione. È garantita una risposta diretta ai segnali di controllo.

Il piccolo motore di armatura a campana con bobina del rotore senza ferro e commutazione di metalli preziosi offre anche una bassa inerzia del rotore e può essere facilmente controllato grazie alle sue caratteristiche lineari. Questo viene fatto dal controller di movimento integrato nel controllo del laparoscopio. Per limitare il campo pratica, nel sistema di azionamento è stata integrata una scheda aggiuntiva per finecorsa di piccole dimensioni. Nonostante le strette condizioni di installazione nella testa della telecamera del laparoscopio, è stato quindi possibile integrare una soluzione di azionamento su misura e affidabile per gli obiettivi. Medici e pazienti saranno in grado di trarre sempre più profitto in futuro dalle immagini tridimensionali, realistiche e nitide, all'interno del corpo.