Репозиторий OAI—PMH
Репозиторий Российская Офтальмология Онлайн по протоколу OAI-PMH
Конференции
Офтальмологические конференции и симпозиумы
Видео
Видео докладов
Источник
Современные технологии в офтальмологии № 5 2023Экспериментально-клинические исследования в офтальмологии
Реферат RUS | Реферат ENG | Литература | Полный текст |
УДК: | DOI: https://doi.org/10.25276/2312-4911-2023-5-33-36 |
Дмитриев И.Н., Чупров А.Д., Ярцев И.М.
Роботизированные инструменты и обучаемые алгоритмы в офтальмологии
Роботизированные инструменты и обучаемые алгоритмы могут иметь значительный потенциал для применения в офтальмологии. Они могут помочь хирургам выполнить сложные операции на глазах с большей точностью и надежностью, что может уменьшить риск осложнений и улучшить результаты лечения. Роботизированные хирургические системы могут быть оснащены специальными инструментами, которые могут выполнять операции с высокой точностью и скоростью, что может быть особенно полезно при выполнении сложных операций, таких как коррекция зрения или удаление катаракты.
Обучаемые алгоритмы могут быть использованы для автоматической диагностики глазных заболеваний. Это может помочь в раннем выявлении и предотвращении развития серьезных проблем.
Например, алгоритмы машинного обучения могут использоваться для автоматического определения патологий глазного дна, таких как диабетическая ретинопатия или глаукома. Это может помочь в раннем выявлении этих заболеваний и предотвращении их прогрессирования, что может улучшить результаты лечения и качество жизни пациентов.
Кроме того, роботизированные инструменты и обучаемые алгоритмы могут быть использованы для разработки новых технологий и методов лечения. Например, роботизированные инструменты могут быть использованы для разработки новых методов доставки лекарственных препаратов в глаза, что может улучшить эффективность лечения и сократить риск побочных эффектов. Обучаемые алгоритмы могут быть использованы для определения наиболее эффективных методов лечения для конкретных типов глазных заболеваний.
Цель
Рассмотреть применение роботизированных инструментов и обучаемых алгоритмов в офтальмологии для диагностирования и лечения катаракты и глаукомы, описать их возможности и преимущества, а также показать перспективы развития этих технологий в будущем.
Материал и методы
Данная статья является описанием разработок коллективом авторов различных инструментов и методов с применением обработки цифровых данных: y программное обеспечение по выявлению и лечению глаукомы [1];
• цифровой микроскоп [2, 3];
• манипулятор для проведения операций (сейчас в разработке);
• вспомогательное программное обеспечение (ПО) для осмотра хрусталика.
Результаты и их обсуждение
Программное обеспечение для выявления и лечения глаукомы является одним из примеров использования обучаемых алгоритмов в офтальмологии. Это ПО позволяет вводить данные о состоянии пациента, такие как возраст, давление в глазах, наличие других заболеваний и т. д., а затем использовать эти данные для предсказания того, болен пациент глаукомой или нет.
Кроме того, ПО позволяет определить тип лечения, который может быть наиболее эффективным для конкретного случая глаукомы. Это может быть хирургическое лечение, такое как микроинвазивная непроникающая глубокая склерэктомия (мНГСЭ) + факоэмульсификация катаракты (ФЭК) + интраокулярная линза (ИОЛ), мНГСЭ, мГСЭ, мГСЭ + ФЭК + ИОЛ, иридопластика, или циклофотокоагуляция (ЦФК), или лазерное лечение, такое как селективная лазерная трабекулопластика (СЛТ), ИАГ-лазерная иридэктомия, десцеметогониопунктура (ДГП), ИАГ-лазерная иридэктомия + СЛТ, ИАГ-лазерная активация трабекулы, СЛТ + ДГП или ИАГ-лазерная иридэктомия + ДГП.
Основой разработки этого ПО является ансамбль обученных моделей на основе алгоритма randomForest. Этот алгоритм является одним из наиболее эффективных методов машинного обучения для классификации и предсказания. Он использует множество решающих деревьев, каждое из которых обучается на различных подмножествах данных, чтобы создать более точную модель.
Тренд последних лет — это появление цифровых микроскопов (в зарубежной литературе — экзоскоп). В отличие от существующих традиционных операционных оптических микроскопов цифровой предоставляет хирургу бóльшую свободу движений, позволяет демонстрировать операционный процесс сотрудникам не из стерильной зоны, проводить автоматическую обработку изображения, фокусировку, обнаружение и распознавание аномалий внутри операционного поля и производить более гибкую настройку цветопередачи оперируемой области. Избежание необходимости смотреть в окуляры значительно снижает нагрузку на органы зрения, шейный отдел хирурга и дает возможность размещать микроскоп в удобном месте. Размещение цифрового микроскопа на большом расстоянии от объекта наблюдения позволяет получить бóльшую глубину резкости, недостижимую в оптических микроскопах. Изображение выводится на 3d-монитор или ar/Vr-гарнитуру.
Разработка цифрового стереомикроскопа является перспективным направлением для совершенствования и цифровизации медицинских приборов. В настоящее время ведущие производители Alcon, B. Braun, Beyeonics Surgical ltd представили цифровые стереомикроскопы. Данное направление не имеет аналогов в России.
Использование цифровых технологий в офтальмологии позволяет значительно улучшить качество и точность проводимых операций, а также снизить риски для пациента. в частности, использование цифрового изображения позволяет оператору получать более детальную информацию о состоянии глаза пациента, что помогает выявлять аномалии и принимать правильные решения в процессе операции. применение цифровых микроскопов дает возможность накладывать на изображение различные графические эффекты, а также позволяет дополнительно обработать видеопоток, для того чтобы сделать картинку более качественной, а мелкие объекты более различимыми для глаз хирурга. для этих целей был разработан алгоритм контрастирования и вывода контрастной стереопары. Например, при лечении катаракты требуется отчетливо видеть неоднородности хрусталика и места рассечения. для этих целей также планируется применять предложенный алгоритм. Как видно на рис. 1, алгоритм увеличивает контрастность замутненного хрусталика так, что становится различима структура и неоднородности [4].
Одним из подходов обработки изображения для улучшения восприятия мелких объектов, сливающихся с окружением, является увеличение яркостной разности между объектом и фоном, т. е. увеличение контрастности.
Современным трендом использования цифровых технологий в офтальмологии является применение роботизированных систем. в настоящее время коллективом авторов ведется разработка 6-осевого манипулятора для проведения хирургических операций.
Применение таких манипуляторов может решать ряд задач при ручном управлении:
• увеличение точности манипуляций;
• удаленное проведение операций.
И в итоге при подключении такого манипулятора к цифровому микроскопу и написании соответствующих алгоритмов управления возможно проведение операций в автоматизированном режиме, как в настоящее время проводятся операции по лазерной коррекции зрения.
Автоматизация может привести как к сокращению времени операции, так и к увеличению точности. Кроме того, например, при удалении катаракты можно снизить время воздействия ультразвука.
В настоящее время разрабатываются два варианта управления манипулятором:
1) пантографного типа, когда абсолютные движения хирурга в меньшем масштабе будет повторять манипулятор;
2) с использованием 6-осевого джойстика, который позволит более точно управлять относительными перемещениями манипулятора.
В рамках направления по алгоритмам в офтальмологии проводятся работы по разработке методов компьютерного зрения, которые позволяют автоматически обрабатывать и анализировать медицинские изображения. Например, такие алгоритмы могут использоваться для автоматической сегментации, выявления патологий глаза, определения степени развития заболевания и т. д. Расширение перечня устройств также направлено на улучшение качества операций и снижение рисков для пациента. Например, планируется использовать информацию с тепловизора и oct-лазера, а таким устройством, как факоэмульсификатор, планируется управлять.
Заключение
Результатом данной работы является создание цифровой системы, которая будет являться умной отечественной операционной офтальмолога. Такая система позволит проводить операции с максимальной точностью и безопасностью для пациента, а также обеспечивать быстрый и эффективный анализ медицинских изображений. Однако для успешной реализации этой цели необходимо продолжать проводить исследования и разработки в этой области, а также обеспечить соответствующую подготовку и обучение медицинских работников.
Страница источника: 33
OAI-PMH ID: oai:eyepress.ru:article59031
Просмотров: 1020
Каталог
Продукции
Организации
Офтальмологические клиники, производители и поставщики оборудования
Издания
Периодические издания
Партнеры
Проекта Российская Офтальмология Онлайн