Perché 3D?

Tecnologia 3D in campo operatorio

Gli esseri umani sono in grado di elaborare immagini 2D in maniera eccellente, grazie al fatto che il sistema visivo utilizza una varietà di tecniche per percepire la profondità e la distanza fra gli oggetti, i movimenti, la luce e l'ombra. Se si guarda un film, anche se si tratta di una visione a 2D, siamo perfettamente in grado di percepire la profondità dell'immagine.

Ma se chiudete un occhio, la percezione della profondità anche se sufficiente, non risulta sempre accurata.Spesso succede che, per esempio, abbiamo calcolato male l'altezza di un gradino o non riusciamo ad afferrare un pallone in volo, mancandolo solo per pochi centimetri.

Possiamo dunque asserire che se l'essere umano è in grado di percepire in 2D anche la profondità, questa percezione non è tuttavia del tutto esatta.  L’utilizzo della tecnologia 3D aggiunge alla laparoscopia la visione tridimensionale che permette al chirurgo una visione in profondità del campo operatorio, una maggiore accuratezza del dettaglio e di conseguenza una riduzione del rischio di errore.

Tecnologia 3D in campo operatorio

Per percepire le immagini in 3D, i sistemi di visualizzazione devono imitare la realtà su 3 dimensioni come le percepisce l'occhio umano. Se si mette, per esempio, una mano davanti al proprio viso e si chiude l'occhio sinistro, la mano appare sulla parte sinistra di visione, se si chiude l'occhio destro appare sulla parte destra di visione. E aprendo entrambi gli occhi appare nel mezzo. La visione umana è dunque determinata dal fatto che gli occhi vedono la stessa figura o oggetto da due prospettive differenti e il cervello elabora l’immagine recepita dallo sguardo, fornendo una percezione visiva della corretta profondità che comunemente riconosciamo nelle cose.

Possiamo imitare questa elaborazione del cervello riprendendo immagini con due telecamere affiancate in modo che le immagini siano in maniera alternata visibili sull'occhio sinistro e sull'occhio destro. In questo modo, il cervello è in grado di vedere la medesima scena da due prospettive differenti quasi simultaneamente e ciò ci permette di vivere un'esperienza di tridimensionalità.

Esistono diverse tipologie per creare immagini 3D su televisori e monitor. Ultimamente la tecnologia più comune è quella con occhiali a luce polarizzata - utilizzati anche nei cinema 3D - o shutter glasses - utilizzati con i televisori. Per la chirurgia, la tipologia più usata è quella a luce polarizzata. Il motivo? Per poter rispondere a questa domanda, bisogna capire come funzionano queste due tipologie.

Come funziona la luce polarizzata 3D

Questa tecnologia sfrutta la polarizzazione della luce separando l'immagine inviata all'occhio destro da quella mandata all'occhio sinistro: tramite gli occhiali 3D vengono create immagini differenti per ciascun occhio. Questa tecnologia affidabile, completa ed economicamente vantaggiosa è quella adottata dai nostri monitor per ambito chirurgico CuratOR EX3220-3D e EX2620-3D.

CuratOR EX3220-3D / EX2620-3D
CuratOR EX3220-3D / EX2620-3D

La tecnologia di polarizzazione a 3D si basa sulla trasmissione della luce attraverso un filtro circolare. Il canale per l'occhio sinistro avrà una polarizzazione  circolare in senso orario, l'occhio destro con rotazione antioraria, cosicché le due immagini proiettate sullo schermo alternativamente, vengano discriminate dal sistema in modo da essere percepite solamente dall'occhio a cui sono destinate.

I film 3D vengono girati utilizzando due camere dalla prospettiva leggermente differente. Le due immagini in movimento sono polarizzate circolarmente in direzioni opposte e proiettate su uno schermo, mentre gli occhiali 3D assicurano che il vostro occhio destro riceva un’immagine ed il vostro occhio sinistro l’altra.

Come funziona la luce polarizzata 3D

Come funzionano le lenti attive

I cosidetti occhiali shutter glasses non dispongono di vere lenti, ma sono piuttosto composti da piccoli pannelli LCD rapidamente oscurabili e l’immagine proiettata sullo schermo è sincronizzata in rapida successione.

Lo schermo alterna immagini per l'occhio destro e sinistro. Gli shutter glasses fanno girare le lenti opache, in maniera tale che solo un occhio possa percepire l'immagine visualizzata. In ogni video le due immagini vengono proiettate in rapida sequenza e vengono discriminate da occhiali dotati di otturatori sincronizzati che si chiudono  in sincronia con l'immagine proiettata sullo schermo: viene chiuso l'otturatore corrispondente all'occhio destro se l'immagine è destinata all'occhio sinistro e viceversa.  Questa occlusione alternata delle lenti non è percepibile, dato che gli occhiali lavorano ad alta frequenza.

Active Shutter
Come potete vedere, mentre appare l'immagine a sinistra, la lente a destra rimane opaca.

Perché si utilizza la polarizzazione 3D in chirurgia

La principale ragione per cui viene utilizzata il sistema a lenti polarizzate 3D è sicuramente la sicurezza e l'affidabilità di questa tecnologia che non richiede l'utiilzzo di batterie come avviene con gli occhiali attivi (shutter glasses), una peculiarità di essenziale importanza durante interventi molto complicati e lunghi. La tecnologia propone un'ottima resa cromatica senza cambiamenti di luce nelle differenti condizioni operative, dovuta ad una elaborazione completamente digitale. E siccome gli occhiali 3D polarizzati sono statici viene eliminato il rischio di distorsione - rendendoli più affidabili e sicuri. In aggiunta, la mancanza di componenti elettroniche rendono questo sistema economicamente vantaggioso.

Un altro vantaggio delle lenti polarizzate è la mancanza di effetti flicker. Mentre la rapidità di aggiornamento del sistema a lenti attive provoca molto spesso un effetto di sfarfallio che provoca mal di testa e affaticamento visivo, la tecnologia con le lenti polarizzate assicurano il massimo comfort visivo e performance.

Tuttava la creazione di immagini 3D ha alcuni svantaggi se paragonata alla tecnologia 2D. Il difetto maggiore delle immagini polarizzate 3D è che le due immagini vengono proiettate contemporaneamente sullo schermo e devono dunque dividersi la risoluzione. Ciò significa che l’immagine finale avrà una risoluzione pari alla metà di quella proiettata. Un ulteriore problema è dovuto al fatto che utenti dopo un uso prolungo provano mal di testa o nausea a causa del mancato parallelismo di visione con la telecamera. Prodotti come CuraTOR EX3220-3D hanno adottato misure per ovviare a questo problema - consentendo di impostare adeguatamente per i propri occhi il parallasse delle immagini.

E' più che evidente che i vantaggi della tecnologia 3D prevalgono in modo netto sui svantaggi, consentendo un’ottima qualità delle immagini in assenza di affaticamento visivo a carico dell’équipe chirurgica.

Conclusione

La tecnologia 3D si sta rapidamente diffondendo nel campo chirurgico grazie alla visione che offre massima profondità e percezione. Ovviamente si tratta di una tecnologia ancora in via di sviluppo. La polarizzazione a 3D è tuttavia il sistema più utilizzato nel settore della chirurgia. Ciò è dovuto alla grande affidabilità e precisione che propone rispetto alla tecnologia a lenti attive e in aggiunta risulta molto meno costosa degli occhiali shutter.

EIZO ha recentemente lanciato sul mercato monitor medicali per ambito chirurgico che utilizzano la tecnica di polarizzazione circolare.