Videoimagen en cirugía de catarata

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1 40 Videoimagen en cirugía de catarata José Alberdi, Txomin Alberdi, Javier Orbegozo, Victoria Díaz-Lacalle INTRODUCCIÓN La visualización y grabación de imágenes en cirugía de facoemulsificación se ha convertido en un elemento imprescindible dentro de un quirófano de oftalmología, proporcionándonos un amplio abanico de posibilidades: Mediante un monitor permite la visualización, durante el desarrollo de la faco, de los pasos quirúrgicos por el personal de enfermería. Posibilita el envío de imágenes para su observación en tiempo real por los familiares del paciente. Permite su grabación en formato analógico o digital, pudiendo analizar detenidamente los pasos quirúrgicos. Además, podemos editar la secuencia en el ordenador para su uso en docencia y difusión del conocimiento. Analizaremos en primer lugar el equipo básico necesario para un buen registro quirúrgico. Hay que tener en cuenta que, como en todo equipo de audio-video, el resultado final estará influenciado por el componente de menor calidad del equipo. Dentro del circuito de adquisición, tratamiento, envío y grabación, intervienen numerosos procesos de conversión de señal analógica-digital. Por si fuera poco, los paquetes de imágenes son reducidos a menor tamaño por programas de compresión de imagen digital (MPEG 2 y 4), para facilitar su transporte y manejo, Todo ello conlleva un deterioro moderado de la calidad de la imagen final. Nos encontramos en una fase de transición entre la tecnología analógica y la digital y dentro de esta última, la HD o Fig. 1. Esquema de sistema de video. El sistema está compuesto por unos equipos básicos entre los que debe existir una cámara, un grabador y un monitor. alta definición. La compra de nuevos equipos deberá ir dirigida hacia la implantación de equipos de HD, y formatos de grabación de alta densidad, tipo Blu-Ray. Un sistema clásico de video quirúrgico está compuesto por (Fig. 1): COMPONENTES Cámara La distancia focal habitual en los microscopios quirúrgicos oscila entre 170 y 200 mm. Para la sujeción al tubo auxiliar se utiliza generalmente el montaje tipo «rosca C». Algunas cámaras vienen con una rosca de 1 / 2 pulgada, por lo que se deberá disponer del adaptador correspondiente, que a veces debe de ser fabricado «ad hoc», encareciendo la compra. La adquisición de la imagen se realiza a través del sensor CCD (Charge Coupled Device «dispositivo de cargas eléctricas interconectadas») que es un circuito integrado que contiene un número determinado de condensadores acoplados. Presenta varios miles de células fotosensibles. Cada célula representa un punto (Píxel). La capacidad de resolución o detalle de la imagen depende del número de células fotoeléctricas del CCD. Este número se expresa en píxeles. A mayor número de píxeles, mayor resolución, mayor definición, más detalles captados. Actualmente, en video, llegamos a CCD de 1,5 megapíxeles. A los sensores del CCD se le anteponen filtros (máscara de Bayer) con los colores primarios, y así registran los tres colores diferentes: rojo, verde y azul (abreviado «RGB», Red, Green, Blue). De esta manera se proporciona una trama para un conjunto de cuatro píxeles, de forma que, uno registra la luz roja, otro la azul y dos píxeles se reservan para la luz verde (el ojo humano es más sensible a la luz color verde, que a los colores rojo y azul). Para mejorar la separación de colores se utilizan dispositivos con tres CCD acoplados y un dispositivo de separación de luz como un prisma dicróico (Fig. 2) que separa la luz incidente en sus componentes rojo, verde y azul. El funcionamiento del primer prisma (A) se basa en que el primer filtro (F1) refleja la luz azul. El haz de luz azul vuelve a la primera cara del prisma con un ángulo tal que se produce reflexión total (ángulo de incidencia mayor que el crítico). Gracias a eso no se pierde luz. A la luz azul se le hace pasar por un últi- 497

2 IV. CIRUGÍA DE LA CATARATA: MATERIALES DE APOYO Fig. 4. Conectores por componentes Euroconector S-video. Fig. 2. Esquema de prisma dicróico, con tres prismas y dos filtros. mo filtro (un filtro transparente normal) para asegurarse de que no entran otras frecuencias que las del azul. Al segundo prisma (B) llega una imagen con sólo las componentes roja y verde. Se utiliza el mismo principio (Filtro F2) para reflejar la componente roja. Al último prisma (C) pasa sólo la componente verde. El tamaño de los prismas está calculado para que el camino óptico de las tres componentes sea de igual longitud: evitando el desfase temporal entre componentes. Los sensores CCD son de distinto tamaño, los más usados son los de 1/2 y 1/3 de pulgada.con luminosidad similar la imagen en pantalla es mayor con un sensor de 1/3 de pulgada. La resolución horizontal de una cámara color CCD es igual a 2/3 del número de sus píxeles en una línea horizontal, y actualmente alcanzan 850 líneas TV. La sensibilidad de las cámaras varía entre 5 y 10 lux. Cuanto menor es la sensibilidad medida en lux, mayor es la capacidad para trabajar en condiciones de baja luminosidad. En todo caso, la potencia de las fuentes de luz utilizadas en los microscopios quirúrgicos hace que este no sea un factor crítico en la elección de una cámara. La relación señal/ruido (Signal to noise ratio SNR o S/N) se define como el margen que hay entre el nivel de referencia (información significativa) y el ruido de fondo de un determinado sistema. Este margen es medido en decibelios. Debe de ser superior a 55 db en los sensores 3 CCD. Transmisión de la señal Puede realizarse de forma analógica: compuesta, o por componentes y de forma digital (DVI, HDMI, o Fireware). Compuesta; (BNC Bayonet Neill Concelman connector) (Fig 3). Es un tipo de señal analógica de vídeo que lleva la información sobre crominancia y luminancia para poder visualizar las imágenes. La señal se descompone al llegar en los tres colores. Sufre una degradación del 10-15%. Por separado, o componentes Y/C (Y = Luminancia, C = Cromitancia) o RGB (Red, Green, Blue) (Fig. 4). La degradación es menor que en el vídeo compuesto: Euroconector, S-video. La luminancia es la intensidad aparente de la luz proveniente o reflejada por un objeto o punto determinado. El equivalente sensorial es el brillo. En una transmisión de señal de vídeo, la luminancia es la componente que codifica la información de luminosidad de la imagen. La crominancia es la componente de la señal de video, que contiene las informaciones del color. El color esta definido por dos magnitudes, la saturación, que nos da la cantidad de color, y el tinte (en inglés hu) que nos dice qué color es. DVI, (Digital Visual Interface). La interfaz visual digital es una interfaz de vídeo diseñada para obtener la máxima calidad de visualización posible en pantallas digitales. DVI es el único estándar de uso extendido que proporciona opciones de transmisión digital y analógica en el mismo conector. HDMI (High-Definition Multi-media Interface). Interfaz multimedia de alta definición es una norma de audio y vídeo digital cifrado sin compresión apoyada por la industria para que sea el sustituto DRM (Digital Rights Management. Gestión de derechos digitales) del euroconector. Es similar al DVI, y además transmite audio. IEEE 1394 (conocido como FireWire -Cable de fuego- por Apple Inc. Y como i.Link -i.eslabón- por Sony) es un estándar multiplataforma para entrada/salida de datos en serie a gran velocidad. Suele utilizarse para la interconexión de dispositivos digitales como cámaras digitales y videocámaras a computadoras. Fig. 3. Conector BNC. Fig.5. Conectores para transmisión de la señal de forma digital DVI HDMI Firewire. 498

3 40. VIDEOIMAGEN EN CIRUGÍA DE CATARATA Fig.6. Overlay o sobreimpresión de parámetros. Unidad de control de cámara La señal que viene de la cámara a través del cable es tratada en un procesador electrónico (Unidad de control). En su parte posterior encontramos las clavijas de entrada desde la cámara, y la salida hacia monitor y/o grabador de vídeo svhs, o más recientemente grabación en DVD, en disco duro, u otros soportes. «Vídeo overlay»: A la señal procedente de la cámara se le puede sobreimpresionar (Fig. 6) la que proviene del aparato de facoemulsificación, en la que se indican los parámetros con los que estamos trabajando en ese momento. Monitor Clásicos de tubo, o de pantalla plana, deben de cumplir los requerimientos de la CE sobre interferencia y susceptibilidad, deben de estar «blindados», y son preferibles los aparatos con asas. Magnetoscopio svhs y/o DVD grabador Los modelos clásicos de grabación de vídeo en formato svhs van siendo sustituidos por equipos de grabación en disco duro, o en DVD en general. Se utilizan discos ópticos regrabables tipo DVD+RW o DVD RW, con 4,7 Gb de capacidad, o de 8,5 Gb en doble capa, lo que permite una grabación de varias horas de duración. La mayoría de los aparatos leen los dos tipos. Los +RW no necesitan cierre de sesión. Puesta en marcha Independientemente del equipo más o menos sofisticado del que dispongamos, debemos de conocer las características de la cámara y de sus justes. Antes de cada sesión quirúrgica, siempre debemos realizar una serie de labores de ajuste en el equipo. Balance de blancos: automático o manual. Aumentar el zoom al máximo. Fig. 7. Pantalla de exportación de Studio Pínchale. Enfocar una zona concreta, un detalle vascular, primero en el monitor, y luego ajustar el ocular hasta que la imagen sea nítida. EDICIÓN DE VIDEO Una vez terminada la sesión quirúrgica, podemos proceder a editar la grabación con distintas herramientas de edición, añadiendo títulos, narraciones, efectos especiales etc.. El funcionamiento de estos programas es similar, y su manejo intuitivo. Algunos permiten ya editar en Alta definición (HDV). Describiremos los más conocidos. Studio v 12 de Pínnacle Permite importar directamente los DVD en formato VI- DEO_TS, con extensiones IFO, VOB y BUP, y exportarlos una vez editados en formato AVI, MPEG, incluso grabar discos Bluray en formato BD-MV (Fig. 7). Liquid Edition 6 de Pínnacle Captura y edición nativa en HDV a través de Firewire Pinnacle Liquid Edition versión 6. Liquid Edition proporciona edición HDV nativa. Es la evolución natural para los usuarios de Pínnacle Studio en el campo de la HDV (Fig. 8). Ulead Video Studio Editor potente y rápido, de fácil manejo. Licencia shareware (modalidad de distribución de software, para que el usuario pueda evaluar de forma gratuita el producto, por un tiempo especificado, aunque también las limitaciones pueden 499

4 IV. CIRUGÍA DE LA CATARATA: MATERIALES DE APOYO estar en algunas de las formas de uso o las capacidades finales (Fig. 9). Vegas Movie Studio+DVD, de Sony. Permite Edición en HDV. Completo programa. Para usuarios avanzados (Fig. 10). HDTV (alta definición) Fig. 8. Pantalla de edición de Liquid Edition. Fig. 9. Pantalla de edición de Ulead Video Studio. HDTV es el acrónimo inglés de High Definition Televisión (Televisión de alta definición). Es uno de los formatos que, sumados a la televisión digital (DTV), se caracteriza por emitir las señales televisivas en una calidad digital cinco veces superior a los sistemas ya existentes (PAL, NTSC y SECAM). Los términos HD ready (listo para HD) y compatible HD están siendo usados con propósitos publicitarios. Estos términos indican que el dispositivo electrónico que lo posee, sea un televisor o algún proyector de imágenes, es capaz de reproducir video a través de una conexión HDMI. La razón fundamental de esto parece estar en poder asegurar que el video digital sólo pueda ser transferido a través de ésta interface, lo cual implicaría protección contra violaciones a derechos de autor. La pantalla HDTV utiliza una proporción de aspecto 16:9. La alta resolución de las imágenes (1.920 píxeles x líneas o píxeles x 720 líneas) permite mostrar mucho más detalle en comparación con la televisión analógica o de definición estándar (Standard Definition, de 720 píxeles x 576 líneas según el estándar PAL) (Fig. 11) El inconveniente actual es el elevadísimo precio de esta tecnología. Deberíamos incorporar: Una cámara de HD, como la Sony HDC-X300, o la Microcast HD de Optronics con 3 CCD y conexión HD-SDI (Serial Digital Interface). Permite la transmisión de la señal sin comprimir y sin encriptar (Fig. 12). Fig. 10. Pantalla de edición de Sony Vegas. Fig. 11. Las imágenes grabadas en HDTV, contienen 5 veces más información que la definición estándar en sistema PAL. 500

5 40. VIDEOIMAGEN EN CIRUGÍA DE CATARATA 2. HD DVD (High Definition Digital Versatile Disc) Es un formato de almacenamiento óptico desarrollado como un estándar para el DVD de alta definición. El 19 de febrero de 2008 Blu-Ray gana la guerra de los formatos, ya que Toshiba (la principal distribuidora y creadora del HD-DVD) abandona la fabricación del formato rival de Blu-Ray, el HD-DVD. Fig. 12. Cámara Microcast HD de Optronics. Cable umbilical, coaxial, apantallado, para transmisión HD. Monitor HD. Magneto HD, para grabación y edición de vídeo., o en su defecto DVD HD, con grabador de disco óptico Blu-ray. Formatos de grabación 1. BLU-RAY Es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro (igual que el DVD) para vídeo de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad. El disco Blu-Ray hace uso de un láser de color violeta de 405 nanómetros, a diferencia del DVD, el cual usa un láser de color rojo de 650 nanómetros. Esto permite grabar más información en un disco del mismo tamaño. Blu-ray obtiene su nombre del color azul del rayo láser («blue ray» en inglés significa «rayo azul»). La letra «e» de la palabra original «blue» fue eliminada debido a que, en algunos países, no se puede registrar para un nombre comercial una palabra común. CONCLUSIÓN Deberíamos ser capaces de obtener buenas imágenes y películas editadas de nuestros procedimientos quirúrgicos, simplemente prestando atención a los equipos de los que disponemos. Se avecinan tiempos apasionantes en los avances en medios técnicos de grabación y de edición, aunque los precios elevados de esos equipos evitarán en primera instancia su generalización. BIBLIOGRAFÍA 1. Laurent Laroche Dan A., Michel M. Cirugía de la Catarata. España: ed. Masson; Sinha A, Sethi HS,Saxena R. Digital camera for still and video intraoperative photography in ophthalmology J Cataract Refract Surg. 2005; 31: Carlos F. Bárcena García Fco. Carrascal Castro. Curso Sistemas de Audio y Vídeo. Universidad de Vigo Gili Manzanaro P, Martín Rodrígo JC, Matilla Rodríguez A. Imágenes en oftalmología. Studium Ophthalmologicun 2005; N.º 1. Vol. XXIII