双视角多分辨率腹腔镜，实现更安全、更高效的微创手术

由于传统腹腔镜的手持性和狭窄视野，微创手术 (MIS) 在安全性和效率方面受到限制。 发明了多分辨率中心凹腹腔镜 (MRFL) 来解决这些问题。 MRFL 是一种固定式双视图成像设备，具有光学摇摄和变焦功能。 它旨在同时捕获和显示手术区域的缩放视图和补充宽视图。 光学缩放和平移功能有助于在不移动系统的情况下重新定位缩放视图。 旨在提高安全性和效率的其他 MRFL 功能包括其塌鼻内窥镜、工具提示自动跟踪、可编程聚焦配置文件、独特的可选显示模式、脚踏板控制以及独立控制的外科医生和助理显示器。 构建了 MRFL 原型来演示和测试这些功能。 原型测试验证了其设计架构并确认了其特性的功能。 目前的 MRFL 原型功能足以作为概念证明，但系统功能和性能需要进一步改进才能在临床上实用。

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图 1
使用标准腹腔镜执行猪 MIS 的外科医生助理配对的直观照片。 牺牲了符合人体工程学的姿势和运动范围，以将手持式腹腔镜定位在适当的视角（注意：使用图像处理软件对手术衣和手套重新着色，以方便区分外科医生和助手的四肢。除非面部像素化， 没有执行额外的图像处理）。

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图 2
当前 MRFL 原型的概述。 该系统是一种安装在轨道上的双视图腹腔镜成像设备，具有光学变焦和平移功能。

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图 3
MRFL 原型的光学布局。

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图 4
标准腹腔镜与最新 MRFL 原型的 FOV 和工作距离比较图。

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图 5
用于猪手术的 MRFL 原型照片。 MRFL 安装在手术台上并在整个手术过程中保持静止（左）。 因此，外科医生可以在不需要助手在附近拿着相机的情况下进行操作（右）。

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图 6
MRFL 图像用于测量标称工作平面的可视区域。 视野是针对 (a) 宽视角、(b) 2× 缩放视角和 (c) 3× 缩放视角测量的。

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图 7
手术干预期间拍摄的图像。 使用标准腹腔镜（左栏）和 MRFL 原型（右栏）捕获图像。 顶行描述了右肾下极的横向收缩。 底行显示左肾的肺门结构暴露。 MRFL 捕获类似于标准腹腔镜的特写视图和广角视图，可以在典型 FOV 之外对工具进行视觉监控（如右上角的 MRFL 图像对所示）。

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图 8
在 MRFL 体内测试期间捕获的图像。 外围的血液汇集非常明显，在广角视图（绿色箭头）中很容易看到，但在缩放视图中则看不到。 MRFL 的双成像特性允许有效地可视化、预防和减轻现场外围的不良事件。

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图 9
在猪手术期间使用 MRFL 拍摄的图像。 ETL 自动对焦确保缩放视图图像在整个 2× (a) 到 3× (b) 缩放范围内保持对焦。

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图 10
使用膀胱和前列腺模型演示缩放视图平移功能。 完整模型在广角视图中可见（每个图像集的右上角）。 在不移动相机的情况下，平移缩放视图以描述所有兴趣点，包括：(a) 上表面； (b) 壶腹、输精管和输尿管； (c) 顶点和前边界； (d) 下外侧表面； (e) 前列腺基底； (f) 精囊。

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图 11
在 MRFL 体内测试期间使用不同查看模式捕获的图像。 在体内测试期间提供的视图模式是：(a) O +⟩D； (b) 画中画； (c) FF⟩+⟩OC； (d) FF⟩+⟩WC； 和 (e,f) FST。 这些视图模式在补充视频 S1 中进一步演示。

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图 12
照片描绘了在猪手术期间使用带双显示器的 MRFL。 MRFL 的双显示器功能使外科医生和助手能够独立控制在他们自己的显示器上显示的视图模式。 在上面捕获的实例中，外科医生选择了 FST 模式，并将缩放视图设置为全屏。 另一方面，助手正在使用 O⟩+⟩D 模式。 任何一个用户都可以在他或她认为合适的时候随时更改他们各自的视图模式。

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图 13
MRFL 焦点配置文件的演示。 配置文件在 (a) 150 毫米和 (b) 小于 50 毫米的工作距离下校准。 膀胱类似物和模具分别放置在这些工作距离处。 显示的图像是快速连续拍摄的，无需更改设置或触摸相机。 正如预期的那样，循环通过焦点配置文件在 (a) 膀胱类似物和 (b) 模具之间交替聚焦。 补充视频 S1 中也演示了此功能。

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