Блог стоматолога

Для профессионалов и любопытных пациентов

оптек.001

Фото-видеопротокол

Несколько полезных слов о фото- и видеопротоколе при работе с микроскопом. Вопрос фото- и видеопротоколирования работ для микроскописта – это практически неизменный атрибут. Перелечиваете вы канал или заменяете коронки – как правило, пациент обращается к вам уже побывав где-то и столкнувшись с какой-то проблемой. Начинается тьма вопросов и проще – показать короткий видеофильм или фото. Есть и другие моменты – спорные случаи – перфорации и трещины корней, «нечаянно» вскрытые роги пульпы, прилегание коронок. Иными словами – фото-/видео- избавляет вас от недоверительного отношения пациента. А если делитесь с коллегами, то вообще никуда без этого.

Как правило в микроскопах есть встроенное фото и видео – 3-х мегапиксельная камера. Привет из 2000-х. Для вывода на монитор 15-17″ этого достаточно, но для презентации только в очень небольшом разрешении. Серия фото обычно делается как принт-лист. Я же хотел показать немного более продвинутую систему протоколирования, которая вполне реализуется на микроскопах Zeiss.

Прежде всего надо подойти правильно к выбору гаджета для фотосъемки. Я сразу отброшу простые мыльницы, как не отвечающие высокому качеству, хотя такой вариант развития событий есть. Для этого нам потребуется фотоадаптер и сама камера. У Цейсс совместимость только с аппаратами Canon, поэтому вначале это была серьезная шпора для меня – я снимаю Nikon’ом уже 13 лет.

Размер матрицы неполнокадровой зеркалки и полного кадра отличаются примерно вдвое. Полный кадр – это 35 мм ширины кадра – золотой стандарт со времен пленочных фотоаппаратов. Чем больше матрица фотоаппарата, тем более четкие фото и тем выше его цена. Поскольку в нашей системе зеркалка-микроскоп нет существенной детали – объектива – это осложнит задачу самой съемки и поля зрения.

Свой выбор изначально я остановил на более дешевой неполнокадровой тушке – EOS 550D. Основные критерии – съемка фото- и видео, вес тушки (450 г) – чтобы не грузить пантографическое плечо микроскопа.

Простой расчет оптических систем микроскопа Pico показывает, что фокусное расстояние между объективом микроскопа и бинокулярами вдвое короче, чем расстояние до матрицы фотоаппарата. Поэтому мы имеем кадр, вписанный в окружность поля зрения – того, что видим в бинокуляры.

 

А более детальная позиция снимаемого кадра изображена серым цветом – чуть выше центра поля зрения и существенно короче. Таким образом, при работе в зеркало часть поля зрения может выпасть из снимаемого кадра.

У полнокадровой зеркалки, засчет большей физической матрицы, размер кадра превышает поле зрения микроскопа. И все что мы видим в бинокуляры – будет в кадре. Минус цена, минус вес – он вдвое больше неполнокадрового девайса. Это имеет существенное значение, если пантографическое плечо рассчитано на небольшой вес – предыдущие модели выдерживали лишь 4 килограмма. Это общий вес всего оборудования, навешенного на плечо.

Есть и другие нюансы – полнокадровая зеркалка может дать больший кроп-эффект опять же засчет бОльшей физической матрицы. Таким образом нет необходимости выходить на большие значения делителя луча. Чем выше увеличение оптической системы микроскопа, тем меньше глубина резкости изображаемого пространства (ГРИП). Что  это такое вы можете выяснить самостоятельно. Поэтому при полном кадре необязательно снимать 1:1, можно использовать кроп от оригинального изображения без потери качества.

Для того чтобы увеличить глубину резкости в микроскопе есть ирисовая диафрагма. Что она делает? Она увеличивает глубину резкости, но вдвое крадет освещенность наблюдаемого объекта. Поэтому для того, чтобы ей активно пользоваться на высоких увеличениях – нужно иметь достаточно света, ксенон будет идеален. С увеличением ступени увеличения освещенность объекта резко падает, применяя при этом ирисовую диафрагму, увеличение падает уже в геометрической прогрессии.

Здесь показано 2 положения диафрагмы – открытое (высокая освещенность объекта и малая глубина резкости при высоких значениях делителя) и закрытое (низкая освещенность объекта и хорошая глубина резкости). Все это справедливо для всей системы в целом – то, что вы видите глазом и то, что попадает на матрицу фотоаппарата.

С учетом того, что современные зеркалки позволяют выставлять большие числа ISO без шума на снимке, возможно реализовать увеличение глубины резкости на снимке следующим образом: на торец фотоадаптера можно одеть готовую (или изготовить самостоятельно из черного картона) диафрагму, в центре которой отверстие размером в 5 мм.

Установить адаптер в делитель луча.

И вот, что мы имеем в итоге – чуть сниженная освещенность и бОльшая глубина резкости. В данном случае ГРИП увеличивается втрое, что при съемке внутри канала – существенно.

ISO при этом не превышает больших значений – 1600. Однако диафрагма самого фотоаппарата показывает ноль. Почему?

Потому что на байонете фотоадаптера нет никакой обманки для микросхем фотоаппарата. Таким образом изменить освещенность и глубину резкости в самом фотоаппарате нельзя. Это можно сделать только механическим путем, указанным выше.

Итак, я плавно подхожу к проекту, который обдумывал достаточно долго. Имеем микроскоп с интерфейсом MORA – это поворотный механизм объектива микроскопа с вариацией наклона от -45 градусов до +45. При этом бинокуляры остаются горизонтальными. При лечении нижних зубов с позиции 9-часового положения – весьма полезная функция.

Стандартно в такой комплектации имеется встроенный в интерфейс MORA делитель луча 80/20 – где бОльшая часть света направляется к бинокулярам и меньшая – к подключенному устройству. В принципе таких устройств может быть 2: фото- или видеокамера.

Реализуя этот проект я имел целью установить дополнительный адаптер для видеокамеры.

Поэтому был заказан бим-сплиттер с разделением световых потоков 50/50 – сколько попадает света в глаза-столько же попадает на фото- или видеоматрицу.

Для этого пришлось заменить МОRA-интерфейс со встроенным делителем луча, на более простой – без делителя вообще и последовательно соединить его с двупортовым делителем луча от предыдущей модели Pico.

В итоге бинокуляры оказались выдвинуты к оператору на 4,5 см (толщина делителя) и не скзалось на положении рук во время работы. Итогом модернизации стало непосредственно возможная видео и фотосъемка разными устройствами.

Детально был рассчитан вес модернизации и дельта веса составила 600 грамм. Что немного даже при плече с возможной нагрузкой в 4 кг.

Если плечо не держит балансируемый вес – можно подтянуть тормоз.

Также понадобятся 2 адаптера – один для видеокамеры и один – для зеркалки.

Видеоадаптер имеет переходные кольца для резьб 30 и 37 мм. Таким образом выбор видеокамеры совершенно не проблематичен – 30-мм камер достаточно мало, а 37-мм очень много. В качестве головного девайса выбор пал на модель с внутренним жестким диском на 160 Гб и возможностью записи на сменный носитель – либо SD-карта, либо MemoryStick.

Камера имеет физический размер матрицы 1/4, но это компенсируется тем, что у нее есть полноценный объектив с автофокусировкой. Это серьезное преимущество перед записывающими видео зеркалками, поскольку фокус у них часто «уходит» и его нужно подправлять винтом тонкой подстройки фокуса. Также объектив имеет настройку диафрагмы и при полностью выключенном ксеноне микроскопа картинка остается хорошо освещенной. Центр кадра также приходится на центр видимого в бинокулярах поля.

Самое вредное для зеркалки – это постоянно открытое зеркало. Матрица фотоаппарата быстро перегревается и выходит из строя. Для видеокамеры такого недостатка нет – даже без записи картинку легко выдать на внешний монитор 24/7. В данном случае это 40-дюймовая LCD-панель. Изображение получено при выключенном ксеноне, что отражает насколько вообще существенно для видеокамеры наличие освещения. Таким образом, регулировка освещенности нужна только для глаза оператора, камера сохраняет стабилизированную освещенность и имеет хорошую глубину резкости.

2 слова о постпродакшене: на диаграмме представлено ориентировочно занимаемое место под видео и плотность видеопотока. Для Марк-II десятиминутное видео занимает около 12 Гб места и трудно проворачивается в iMovie, такой же объем займет 5,5 часов записи с видеокамеры.

Ресурс Марк-II в режиме видеозаписи – 300 часов, а матрица перегревается уже через 5 минут. Поэтому фото – для фото, видео – для видео.

Фактическое увеличение в свете глубины резкости легко рассчитать по такой формуле.

В этом случае решающее значение имеет фокусное расстояние объектива – чем оно больше, тем выше увеличение. Стоит помнить, что длинный объектив удобен для стоматологов высокого роста и длинных рук.

А поскольку он далеко недешев – его все-таки имеет смысл защитить от брызг и прочего. Любимый всеми гипохлорид проедает оптику как ржавчина – железо.

В заключении хочу сказать огромное спасибо в реализации этого проекта ведущему специалисту по продажам отдела операционной микроскопии компании «ОПТЭК» Нине Жестковой (+7 916 809 42 33; zhestkova@optecgroup.com) и консультанту-инженеру Эрику Музипову. Без Вашей неоценимой помощи это было бы невозможно.