نظارت هوشمند در دنیای جراحی به بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مانند هوش مصنوعی و داده‌های بیومتریک برای بهبود عملکرد جراحان و افزایش ایمنی بیماران اشاره دارد. این سیستم‌ها می‌توانند به شناسایی الگوها، مانیتورینگ حیاتی و ارائه پیشنهادات در حین عمل کمک کنند. با استفاده از این فناوری، می‌توان به بهبود دقت جراحی، کاهش عوارض جانبی و ارتقاء کیفیت مراقبت از بیماران دست یافت.
سیستم های ناوبری جراحی (surgical system )
ناوبری در جراحی نمونه‌ای مهم از قابلیت‌های فناوری امروز است که در پزشکی به کار گرفته می‌شود. این فناوری به‌عنوان یکی از قابل‌اعتمادترین ابزارهای تکنولوژیکی ظهور کرده و همچنان باعث تبدیل مداخلات جراحی به روش‌هایی ایمن‌تر و کم‌تهاجمی‌تر می‌شود. در حوزه جراحی، ناوبری پیشرفت‌های فنی را تسریع کرده، امکان انجام روش‌های پیچیده‌تر را فراهم آورده و هم‌افزایی‌های جدیدی را ایجاد کرده است. همچنین ناوبری جراحی به‌عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری و یک مرکز اطلاعاتی عمل می‌کند که اطلاعات درست را در لحظه مناسب در اختیار جراحان قرار می‌دهد.
یک سیستم ناوبری جراحی از برخی جهات شبیه به سیستم‌های ناوبری رایج در خودروها است. هر دو سیستم تلاش می‌کنند تا موقعیت را در فضا و در ارتباط با محیط اطراف مشخص کنند. بااین‌حال، تکنولوژی مکان‌یابی در ناوبری جراحی متفاوت است.
سیستم‌های ناوبری جراحی مدرن از دوربین استریوسکوپیک استفاده می‌کنند که نور مادون‌قرمز منتشر می‌کند. این دوربین قادر است موقعیت سه‌بعدی (3D) ساختارهای برجسته را تعیین کند.
برای راه اندازی اولیه، نیازبه یک دوربین استریوسکوپی،یک پلتفرم رایانه‌ای مجهز به صفحه‌نمایش و نرم‌افزار ناوبری مخصوص داریم .در حین جراحی، کره‌های نشانگر به بیمار و ابزارهای جراحی متصل می‌شوند . این کار به سیستم امکان مکان‌یابی دقیق در فضای اتاق عمل (OR) و در نتیجه، هدایت جراحی دقیق‌تر را می‌دهد.
کره‌های نشانگر (Marker spheres)
کره‌های نشانگر (Marker spheres)، که در سیستم‌های ناوبری جراحی استفاده می‌شوند، کره‌های کوچکی هستند که معمولاً از موادی انعکاس‌دهنده نور ساخته می‌شوند. این کره‌ها به ابزارهای جراحی و بدن بیمار متصل می‌شوند تا به سیستم ناوبری کمک کنند موقعیت دقیق آن‌ها را در فضای سه‌بعدی شبیه‌سازی و ردیابی کند. این کره‌های نشانگر از آن جهت اهمیت دارند که می‌توانند نور مادون‌قرمز را که توسط دوربین استریوسکوپیک منتشر می‌شود، بازتاب دهند. دوربین با دریافت نور بازتابی از این کره‌ها، موقعیت دقیق آن‌ها را تعیین کرده و به سیستم ناوبری این امکان را می‌دهد که موقعیت و جهت‌گیری ابزار جراحی یا نقاط مختلف بدن بیمار را محاسبه و نمایش دهد.
سیستم ناوبری داوینچی
نزدیک به پنج قرن پیش، لئوناردو داوینچی اولین ربات را در قالب انسان طراحی کرد تا نشان دهد مکانیزم بدن انسان می‌تواند توسط ماشین‌ها تقلید شود . از آن زمان، این ایده تکامل یافته و به حوزه‌های مختلف کاربردی گسترش یافته است. در زمینه پزشکی، مهندسان رباتی را طراحی کرده‌اند که نه تنها به پزشکان در طول جراحی‌های پیچیده کمک می‌کند، بلکه مزایای زیادی نسبت به روش‌های جراحی سنتی که امروزه استفاده می‌شود، به پزشکان ارائه می‌دهد.
ربات داوینچی
ربات داوینچی ، ساخته شده و طراحی شده توسط شرکت Intuitive Surgical در سانیویل، کالیفرنیا، یک ربات است که در حال انقلابی کردن پزشکی است. این ربات به جراحان کمک می‌کند تا به درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها بپردازند، از جمله سرطان مثانه، بیماری شریان کرونری، سرطان پروستات، و سرطان گلو که با استفاده از یک دوربین پزشکی و بازوهای رباتیک دقیق انجام می پذیرد، ربات داوینچی یک رابط قابل اعتماد و مؤثر برای جراحی ایجاد می‌کند که کار جراح را ساده‌تر کرده و سرعت بهبودی بیمار را تسریع می‌کند.
سیستم رباتیک داوینچی از سه جزء اصلی کنسول جراح، سیستم بینایی که تصویر را از طریق دوربین پزشکی پردازش می‌کند و چرخ دارویی که از بازوهای رباتیک و ابزارهای جراحی پشتیبانی می‌کند تشکیل شده است . این سه جزء با هم کار می‌کنند تا کنترل کامل جراحی را به جراح بدهند.
کنسول جراح
کنسول جراح شبیه به مغز ربات داوینچی است. این کنسول یک ایستگاه کاری برای جراح فراهم می‌آورد تا بازوهای رباتیک و ابزارها را بدون نیاز به حضور فیزیکی در اتاق عمل کنترل کند. خود کنسول از سه قسمت نمایشگر تصویری، پدال پا برای کنترل دوربین و کنترلر اصلی که حرکات دست جراح را ثبت می‌کند تشکیل شده است. در انتهای کنترلر قطعاتی وجود دارد که شبیه به پنس‌های جراحی هستند، که جراح آن‌ها را با استفاده از انگشت شست و اشاره خود دستکاری می‌کند. سپس حرکت این پنس‌ها به حرکت ابزارها در میز جراحی ترجمه می‌شود.
پردازش تصویر در حین عمل
پردازش تصویر پزشکی یک مرحله اساسی است که تصاویر دیجیتالی از بدن بیمار را برای اهداف تشخیصی و درمانی پزشکی به‌دست آورده و پردازش می‌کند. پردازش تصویر پزشکی شامل فرآیندهای بهبود، تقسیم‌بندی و هم‌ترازی تصاویر پزشکی با استفاده از الگوریتم‌ها و تکنیک‌های مختلف است.
در حوزه پزشکی، پردازش بلادرنگ تصاویر در جراحی‌های رباتیک و سیستم‌های تشخیص سریع بیماری‌ها به کار می‌رود. برای مثال، در جراحی‌های رباتیک، تصاویر دوربین‌ها به‌طور بلادرنگ پردازش می‌شوند تا جراح بتواند با دقت بالا اقدامات لازم را انجام دهد. همچنین در دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی مانند MRI و CT-Scan، این فناوری به پزشکان کمک می‌کند تا سریع‌تر به نتایج مورد نیاز دست یابند.
مسیر پردازش تصویر نقش بسیار مهمی در جراحی هدایت‌شده با تصویر (IGS) دارد، که شامل استفاده از تصاویر پیش‌عملیاتی و درون‌عملیاتی برای هدایت ابزارهای جراحی و بهبود نتایج جراحی است. بااین‌حال، برای اینکه داده‌های پردازش‌شده تصاویر پزشکی در IGS مفید باشند و به مزایای درمانی تبدیل شوند، باید به‌خوبی برای جراحان نمایش داده شوند. تصویرسازی پزشکی، تصاویر را به‌صورت دو‌بعدی (2D) یا سه‌بعدی (3D) به‌صورت شهودی نمایش می‌دهد و امکان تعامل کاربر با آن‌ها را فراهم می‌کند.
در جراحی‌های هدایت‌شده با تصویر، پردازش تصویر در زمان واقعی تحول بزرگی ایجاد کرده است. این فناوری با ثبت و ترکیب تصاویر پزشکی با داده‌های تصویربرداری در زمان واقعی، امکان برنامه‌ریزی دقیق قبل از عمل، ناوبری و راهنمایی در طول عمل را فراهم می‌کند. این امر به جراحی‌های کم‌تهاجمی، هدایت بیوپسی، فرسایش تومور و سایر مداخلات پیچیده کمک کرده و دقت و ایمنی بیمار را بهبود می‌بخشد.
برای دستیابی به سرعت پردازش بالا، از سخت‌افزارهای تخصصی مانند GPU (واحد پردازش گرافیکی) و FPGA (مدار مجتمع با قابلیت برنامه‌ریزی) استفاده می‌شود. این سخت‌افزارها قابلیت اجرای هم‌زمان هزاران عملیات پردازشی را دارند و برای کار با داده‌های تصویری بهینه شده‌اند.
:References
What is a surgical navigation system?_National Library of Medicine
