X'inhuma l-applikazzjonijiet tad-dijodi fin-navigaturi kirurġiċi?

一, Photodiode: Il-"Perċezzjoni Neural" għall-Bini ta 'Sistemi ta' Pożizzjonament Ottiku
1. tal-funzjonijiet ewlenin ta 'navigatur kirurġiku huwa li jsegwu l-pożizzjoni spazjali ta' strumenti kirurġiċi f'ħin reali -, li jiddependi fuq ir-rikonoxximent preċiż ta 'punti mmarkati minn sistema ta' pożizzjonament ottiku. Photodiode, bħala s-sensor tal-qalba tas-sistema, jikkonverti sinjali tad-dawl riflessi f'sinjali elettriċi permezz tal-effett fotoelettriku, li jipprovdi data ta 'koordinati spazjali għas-sistema ta' navigazzjoni.

Riċeviment tas-sinjal fit-teknoloġija passiva ta 'traċċar ta' riflessjoni
F'sistemi ta' traċċar passivi bbażati fuq dajowds li jarmu d-dawl (LEDs) jew blalen li jirriflettu, firxa ta' fotodijodi hija integrata f'kamera infra-aħmar biex tirċievi sinjali tad-dawl emessi minn markaturi li jirriflettu fuq strumenti kirurġiċi. Pereżempju, is-sistema ta 'navigazzjoni ottika attiva ta' Stryker tadotta disinn ta 'ditekter ta' tliet gruppi, li jaqbad dawl rifless b'ħafna angoli permezz ta 'photodiodes u jtejjeb l-eżattezza tal-pożizzjonament għal 0.3mm. Dan id-disinn isolvi b'mod effettiv il-problema tal-post blind tas-sistemi tradizzjonali ta 'ditekter doppju billi jottimizza t-tqassim tal-fotodijodi u l-algoritmi tal-ipproċessar tas-sinjali.

2. Kalibrazzjoni f'ħin reali tal-qafas ta 'referenza dinamiku
Iċ-ċaqliq żgħir tal-pożizzjoni tal-pazjent waqt il-kirurġija jista 'jikkawża żbalji ta' navigazzjoni, għalhekk huwa meħtieġ li jiġu kkalibrati kontinwament il-koordinati spazjali permezz ta 'qafas ta' referenza dinamiku. Photodiodes għandhom rwol doppju f'dan il-proċess: l-ewwelnett, bħala punti tal-immarkar fuq il-qafas ta 'referenza, jiksbu traċċar tal-pożizzjoni billi jirriflettu wavelengths speċifiċi ta' dawl infra-aħmar; It-tieni, bħala komponent detector, jimmonitorja l-bidliet fl-intensità tad-dawl fiż-żona kirurġika u jassisti lis-sistema fl-identifikazzjoni tad-deformazzjoni tat-tessut. Pereżempju, is-sistema ta 'navigazzjoni newrokirurġika excelim-04 żviluppata mill-Università ta' Fudan tikseb kumpens f'-ħin reali għall-ispostament tat-tessut tal-moħħ waqt il-kirurġija billi tinkorpora fotodijodi ta 'sensittività għolja fil-qafas ta' referenza.

3. Sinkronizzazzjoni tas-sinjali għall-fużjoni ta 'immaġni multimodali
In-navigaturi kirurġiċi moderni jappoġġaw il-wiri tal-fużjoni ta' CT, MRI, u immaġini tar-raġġi X intraoperattivi, li teħtieġ firxa ta' fotodijodi biex tiġbor sinkronikament sinjali ta' projezzjoni minn modalitajiet differenti ta' immaġini. Billi taġġusta l-wavelength tar-rispons u l-bandwidth tal-fotodijodu, is-sistema tista 'tiddistingwi bejn sinjali ta' fluworexxenza tar-raġġi X mill-C-arm u sinjali tat-tikkettar tad-dawl viżibbli, u tiżgura konsistenza spazjotemporali tal-mudell ta 'rikostruzzjoni 3D. Pereżempju, is-sistema ta 'navigazzjoni intelliġenti portabbli introdotta mill-Isptar tal-Kulleġġ Mediku tal-Unjoni ta' Peking tuża moduli fotodijodi personalizzati biex tqassar il-ħin tar-reġistrazzjoni tal-immaġni multi-modalità minn 120 sekonda ta 'tagħmir tradizzjonali għal 15-il sekonda.

2, Diodes li jarmu d-dawl: Il-ħolqien ta '"Magna Viżwali" għal Navigazzjoni ta' Preċiżjoni Għolja
Bħala l-komponent tas-sors tad-dawl ta 'apparati ta' navigazzjoni kirurġiċi, diodes li jarmu d-dawl (LEDs) jipprovdu kundizzjonijiet ta 'dawl stabbli u kontrollabbli, li jistabbilixxu l-pedament għall-ippożizzjonar ottiku u l-akkwist tal-immaġni. Ix-xenarji ta 'applikazzjoni tiegħu jkopru tliet oqsma ewlenin: dawl li jimmarka, dawl tal-kamp kirurġiku, u analiżi spettrali.

1. L-ottimizzazzjoni tat-tul tal-mewġ tal-illuminazzjoni tal-punt tal-markatur
F'sistemi ta 'traċċar passivi, l-LEDs jeħtieġ li jarmu wavelengths speċifiċi ta' dawl infra-aħmar (ġeneralment 850nm jew 940nm) biex jevitaw li jinterferixxu mal-kamp viżiv tat-tim kirurġiku. Is-sistema ta 'navigazzjoni ta' Stryker tuża firxa LED narrowband, li tikkontrolla b'mod preċiż id-distribuzzjoni tal-intensità tad-dawl biex iżżomm kuntrast għoli ta 'markaturi li jirriflettu fi sfondi kumplessi. Barra minn hekk, it-teknoloġija tal-modulazzjoni tal-polz tal-LED tista 'trażżan aktar l-interferenza tad-dawl ambjentali, bħal żieda fil-proporzjon tas-sinjal -għa{-l-istorbju għal aktar minn 40dB permezz ta' modulazzjoni ta 'mewġ kwadru ta' 1kHz.

2. Disinn spettrali ta 'illuminazzjoni tal-kamp kirurġiku
L-apparat ta 'navigazzjoni kirurġiku jeħtieġ li jintegra l-funzjoni tad-dawl bla dell biex jipprovdi lit-tobba b'kamp ta' vista operattiv ċar. L-LEDs wrew vantaġġi sinifikanti f'dan il-qasam: l-ewwelnett, billi tgħaqqad ċipep multipli, it-temperatura tal-kulur tista 'tiġi aġġustata (4000K-6000K) biex taqbel mal-ħtiġijiet ta' għoti tal-kulur ta 'tipi differenti ta' tessuti; It-tieni nett, l-adozzjoni ta 'disinn ottiku sekondarju (bħal firxa ta' lenti u tazza li tirrifletti) tista 'żżid ir-rata ta' utilizzazzjoni tal-effiċjenza tad-dawl għal aktar minn 85%, tnaqqas b'mod sinifikanti l-impatt tar-radjazzjoni termali fuq iż-żona kirurġika. Pereżempju, is-sistema ta 'navigazzjoni ortopedika S8 introdotta mill-Isptar tal-Ewwel Poplu tal-Belt ta' Nantong għandha dawl kirurġiku LED li jista 'jikseb illuminazzjoni ta' 160000 lux f'distanza ta 'ħidma ta' 40cm, filwaqt li t-temperatura tal-wiċċ tiżdied biss b'2.3 grad.

3. Estensjoni tal-wavelength għall-analiżi spettrali
Xi sistemi ta 'navigazzjoni high-end jintegraw funzjonijiet ta' analiżi organizzattiva ta'-ħin reali, li jarmu wavelengths speċifiċi ta 'dawl permezz ta' LEDs (bħal 540nm dawl aħdar għall-iskoperta ta 'ossiġnu fid-demm u 630nm dawl aħmar għall-immaġini tal-fluss tad-demm), u jużaw fotodijodi biex jirċievu spettri riflessi biex jiksbu monitoraġġ fiżjoloġiku intraoperattiv tal-parametri. Il-modulu LED ta 'grad mediku żviluppat minn Shihua High Tech Semiconductor jipprovdi appoġġ kritiku ta' deċiżjoni għal newrokirurġija u kirurġija kardjovaskulari billi jikkontrolla b'mod preċiż il-wavelength (Δλ Inqas minn jew ugwali għal 5nm) biex jinkiseb żball ta 'kejl ta' saturazzjoni ta 'ossiġnu fid-demm ta' Inqas minn jew ugwali għal 2%.

3, Dajowd speċjali: għodda innovattiva biex tkisser il-konġestjonijiet teknoloġiċi
Minbarra photodiodes u LEDs tradizzjonali, dajowds speċjali bħal dajowds tal-valanga (APD) u dajowds tal-lejżer (LD) qed juru applikazzjonijiet potenzjali fil-qasam tan-navigazzjoni kirurġika.

1. Dajowd tal-valanga: ittejjeb is-sensittività ta 'skoperta ta' dawl baxx
F'kirurġija fil-fond (bħal korrezzjoni tal-iskoljożi), is-sinjal tad-dawl rifless fil-punt immarkat jista 'jsir dgħajjef minħabba l-attenwazzjoni tat-tessut. Dajowds tal-valanga jamplifikaw il-fotokurrent b'100-1000 darba permezz tal-effett ta 'multiplikazzjoni tal-valanga ta' trasportaturi ta 'ċarġ interni, u jtejbu b'mod sinifikanti l-abbiltà tas-sistema li tiskopri dawl dgħajjef. Pereżempju, is-sistema ta 'navigazzjoni tal-għajnejn Zeiss CALLISTO tuża firxa APD biex testendi d-distanza ta' traċċar tal-postijiet familjari tal-kornea minn 30cm f'sistemi tradizzjonali għal 60cm.

2. Dajowd tal-lejżer: kisba ta' kejl tad-distanza ta'-preċiżjoni għolja
Dajowds tal-lejżer (LDs) jistgħu jipprovdu informazzjoni fil-fond għan-navigaturi kirurġiċi billi jarmu raġġi tal-laser ta' wisa' ta' linja dejqa u jgħaqqduhom mal-prinċipji tal-firxa tal-ħin-of-titjira (ToF) jew id-differenza fil-fażi. Il-modulu ta 'navigazzjoni LD introdott minn Zhuhai Ximalin Shunchao Eye Hospital jikkontrolla l-iżball tal-pożizzjonament tal-labra ta' phacoemulsification għal kirurġija tal-katarretti fi ħdan ± 0.05mm billi tkejjel id-differenza fil-ħin bejn l-emissjoni tal-lejżer u r-riċeviment ta 'rifless (b'eżattezza ta' 0.1ps).

3. Zener diode: tiżgura l-istabbiltà tas-sistema
L-apparati ta 'navigazzjoni kirurġiċi jeħtieġu stabbiltà ta' enerġija estremament għolja, u ċaqliq fil-vultaġġ jista 'jikkawża drift ta' l-immaġini jew nuqqas ta 'pożizzjonament. Dajowds Zener jistabbilizzaw il-vultaġġ tad-dħul f'valur issettjat minn qabel (bħal 5V ± 0.1V) permezz ta 'karatteristiċi ta' tqassim b'lura, li jipprovdu kundizzjonijiet tax-xogħol affidabbli għal arrays ta 'fotodijodi u unitajiet ta' proċessar ta 'immaġni. Pereżempju, is-sistema ta 'navigazzjoni tan-newrokirurġija Angelplan-CAS-1000 tadotta disinn ta' regolazzjoni tal-vultaġġ f'diversi livelli, li jippermetti lis-sistema żżomm l-eżattezza tal-pożizzjonament fi ħdan 0.5mm anke meta l-vultaġġ tal-grilja jvarja b'± 20%.