Эндоскопические методы медицинских исследований

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОВРЕМЕННЫХ ЭНДОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРАХ

2. ЭНДОСКОПЫ С ЛИНЗОВОЙ ОПТИКОЙ

2.1 ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

2.2 ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

2.3 МЕХАНИЧЕСКИЕ УЗЛЫ

3. ЭНДОСКОПЫ С ВОЛОКОННОЙ ОПТИКОЙ

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭНДОСКОПА С ВОЛОКОННОЙ ОПТИКОЙ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СОВРЕМЕННЫХ ЭНДОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРАХ

Эндоскоп представляет собой сложный оптикомеханический прибор, с помощью которого можно осмотреть полость органа и выполнить ряд диагностических и лечебных манипуляций.

По техническим признакам различают следующие эндоскопы:

- жесткие и гибкие;

- с оптическими трубками и телелупами;

- оснащенные обычной (линзовой) и волоконной оптикой;

- с постоянным и переменным углом наблюдения и панорамные;

- снабженные лампами накаливания и волоконными световодами;

- визуальные, фото-, кино- и телевизионные.

Существуют приборы, как для диагностики, так и для оперативных вмешательств. Эндоскопическую аппаратуру используют в различных областях клинической медицины.

Основные эндоскопические приборы, применяющиеся в различных областях клинической медицины:

- Оториноларингология - отосальпинго- и вентрикулоскоп, сальпингоманипулятор;

- Пульмонология и грудная хирургия - бронхо-, бронхоэзофаго-, торако- и медиастиноскоп;

- Гастроэнтерология - эзофаго-, эзофагофибро-, гастро-, гастрофибро-, дуодено-, гастроинтестино- и колоноскоп;

- Абдоминальная хирургия - лапаро- и холедохоскоп, лапаро- и холедохоскоп с волоконным световодом;

- Проктология - ректо- и сигмоидоскоп, ректоскоп с волоконным световодом, ректомикроскоп;

- Урология - уретро-, уретро-пиело-, цистоскоп, цистолитотриптор, резектоцистоскоп, универсальный цистоскоп с волоконным световодом;

- Гинекология - кульдо-, -цервико- и гистероскоп;

- Нейрохирургия - вентрикуло- и миелоскоп;

- Ортопедия - артроскоп.

2. ЭНДОСКОПЫ С ЛИНЗОВОЙ ОПТИКОЙ

2.1 ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

В таких приборах, как ректо- и уретроскоп, оптика устроена просто: к проксимальному концу смотровой трубки (тубусу) присоединяется телескопическая лупа. Другие конструкции эндоскопов (бронхоскоп, торако-, гастро-, лапаро-, холедохо-, цистоскоп и др.) оснащены оптическими трубками со сложной системой линз.

Телескопическая лупа состоит из объектива и окуляра, расстояние между которыми изменяется при фокусировке. Достигается увеличение рассматриваемого объекта в 2-3 раза.

При необходимости диагностической или лечебной манипуляции лупа устраняется, в полость оптической трубки вводится вспомогательный инструмент (биопсийные щипцы, зонд и др.), а визуальный контроль осуществляется невооруженным глазом.

Оптическая трубка (обычно металлическая) заключает в себе систему линз, состоящую из призмы, отклоняющей световые лучи, объектива, оборачивающей системы линз и окуляра. Призма и окуляр прикрыты защитными стеклами.

Световые лучи от объекта, попадая на головную призму, отклоняются в сторону объектива, образующего уменьшенное изображение. Оборачивающая система линз передает это изображение по оптической оси к окуляру. Через него рассматриваемый объект воспринимается глазом в увеличенном виде.

В эндоскопах последней, более совершенной, конструкции используются толстые, многолинзовые, склеенные стержневые блоки, что повышает светосилу оптики и улучшает ее качество.

Существуют эндоскопы с постоянным углом поля зрения (по отношению к оптической оси), переменным углом, который произвольно регулируется поворотом кольца на проксимальном конце эндоскопа, и панорамным устройством (обзор на 360°).

2.2 ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Для освещения исследуемой полости используются электролампочки (2,5-8 В). Различают волоконные эндоскопы с проксимальным (бронхоэзофагоскопы системы Брюнингса и модель Мезрина) и дистальным (большинство приборов) осветительным устройством.

Если электролампочка находится на проксимальном конце эндоскопа, излучаемый свет концентрируется линзой и направляется на зеркало, расположенное под углом 45° по отношению к продольной оси тубуса эндоскопа. После преломления в зеркале лучи поступают по тубусу прибора в полость исследуемого органа. Концентрацию лучей усиливает внутренняя полировка трубки.

При расположении электролампочки на дистальном конце эндоскопа, близ объектива, световые лучи отражаются вогнутым зеркалом, расположенным за лампочкой.

Питание источника света осуществляется от электросети через понижающий трансформатор или от сухих батарей.

В эндоскопах с дистальным осветительным устройством внутри ствола эндоскопа к лампочке проходит тонкий электропровод, покрытый изоляцией. Вторым проводником является металлический корпус самого прибора.

2.3 МЕХАНИЧЕСКИЕ УЗЛЫ

Рукоятка прибора, тубусы, осветительные и оптические устройства, дыхательный клапан бронхоскопа и другие детали соединяются с помощью специальных замочков, контактных втулок, пазов, прижимающих винтов и других приспособлений.

Некоторые эндоскопы (катетеризационный цистоскоп, лапаро-, холедохоскоп и др.) снабжены кранами для герметизации дополнительных каналов, а в ряде случаев и предохранительными клапанами.

Катетеризационные и универсальные цистоскопы, а также лапароскоп оснащены управляемым подъемником для коррекции положения введенного через них манипуляционного инструмента (мочеточникового катетера, биопсийных щипцов, каутера и др.).

Электроарматура эндоскопа снабжена выключателем электрического тока.

3. ЭНДОСКОПЫ С ВОЛОКОННОЙ ОПТИКОЙ

На возможность передачи света посредством волоконной оптики впервые обратил внимание Baird (1928). Van Heel (1954) разработал способ покрытия волокон материалом с низким коэффициентом преломления света, что устраняло рассеивание лучей, способствуя их конденсации. Это явилось серьезной предпосылкой для создания первого волоконного эндоскопа (Hopkins, 1954; Curtiss и соавт., 1957, и др.).

Передача света по гибкому стекловолокну, покрытому снаружи материалом с более низким коэффициентом преломления, основана на физическом явлении полного внутреннего отражения. Суть этого явления заключается в следующем. Луч света, распространяясь в какой-либо среде и достигая границы с другой средой, обладающей более низким коэффициентом преломления, полностью отражается под углом, не выходя за пределы первой среды. В цилиндрическом волокне с наружным покрытием луч света, отразившись от одной стенки волокна (на границе с покрытием), падает на противоположную его стенку, откуда вновь отражается. Таким образом, полное внутреннее отражение на границе указанных сред повторяется до бесконечности, что и лежит в основе прохождения светового луча по волокну.

Для полного внутреннего отражения необходимо и второе условие: угол падения луча на цилиндрическую поверхность волокна должен быть равным (или большим) предельного (критического) угла полного отражения. В противном случае луч после преломления на цилиндрической поверхности покидает волоконный цилиндр.

Оптическая система волоконного эндоскопа действует так, что пучок света, пройдя объектив, передает изображение предмета на дистальный конец волоконного жгута. Жгут имеет строгую укладку волокон, как на дистальном, так и на проксимальном конце, в связи с чем, изображение, сформированное объективом, передается без искажения к окуляру.

Каждое волокно тоньше человеческого волоса; его диаметр не превышает 9-11 мкм. Волокно передает минимальную часть рассматриваемого объекта в виде световой точки. Волоконный жгут, состоящий из множества волокон (70 000-100 000), суммирует эти точки на проксимальном конце жгута, и через окуляр воспринимается целостный образ рассматриваемого объекта.

Таким образом, передача изображения в волоконном эндоскопе основана как бы на распаде обозреваемого объекта на бесчисленные световые точки и воссоединении их в целостный образ на проксимальном конце эндоскопа. Передаваемое изображение имеет мелкоячеистую структуру, но чем тоньше волокна, тем ячеистость менее заметна.

Тонкие волокна очень гибкие и эластичные. Передача изображения происходит без искажения при любом изгибе жгута волокон, что является важным преимуществом, отличающим волоконные эндоскопы от жестких линзовых оптических устройств.

Все волокна в пучке уложены в определенной строгой последовательности. Если регулярность укладки волокон не соблюдена, визуальная картина искажается. При изломе волокна внутри пучка в поле зрения появляется черная точка.

Для освещения объекта исследования, как в линзовых, так и в волоконных эндоскопах применяются лампы накаливания. Они могут быть расположены на дистальном конце прибора, в проксимальной его части или вне эндоскопа. В приборах с волоконной оптикой, а также в конструкциях с волоконными световодами, мощный источник света (галогеновая или люминесцентная лампа) вынесен за пределы эндоскопа и располагается в отдельной приставке, называемой осветителем.

Свет от этого источника передается по отдельному световодному кабелю (световоду) непосредственно в эндоскоп. Световые лучи поступают на проксимальный конец пучка волокон, находящегося внутри тубуса эндоскопа, и передаются на дистальный торец этих волокон -- к выходному отверстию перед объектом исследования. Таким образом, осуществляется освещение «холодным светом». При значительно возросшей его мощности исключается опасность ожога тканей во время исследования.

Рисунок 1 - Схема устройства линзового эндоскопа с волоконным световодом: 1- осветитель; 2 - волоконный световод для передачи света от осветителя к эндоскопу; 3 - оптическая линзовая система эндоскопа; 4 - пучок волокон для передачи света внутри эндоскопа; 5 - объект наблюдения

Осветитель для волоконного эндоскопа представляет собой металлический футляр, в который заключены лампа мощностью 150 Вт и напряжением 24 В, конденсор и зеркальный отражатель, концентрирующий лучи. Для охлаждения осветительного устройства имеется воздушное охлаждение (вентилятор). Лампа работает на двух режимах освещения -- нормальном и усиленном, в зависимости от необходимости по ходу исследования и для фотографирования.

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭНДОСКОПА С ВОЛОКОННОЙ ОПТИКОЙ

эндоскоп волоконная оптика медицинская

В 1958 г. Гиршович (Hirshowitz) с соавторами впервые продемонстрировал гастроскоп с волоконной оптикой. В последующие годы были предложены более совершенные конструкции волоконных эндоскопов для осмотра пищевода, желудка, двенадцатиперстной, толстой кишок, бронхов и др.

На рис. 2 приведена принципиальная схема устройства волоконного эндоскопа.

Рисунок 2 - Схема устройства волоконного эндоскопа: а - световод; б - объект; в - ход луча в отдельном волокне; г - манипуляционный конец эндоскопа (трубка бокового наблюдения): 1 - отверстие для выхода воздуха; 2 - подъемник для щипцов; 3 - отверстие для выхода биопсийных щипцов; 4 - место выхода пучка света; 5 - объектив; д- биопсийные щипцы; е - волоконный эндоскоп: 1-фотокамера, подсоединенная к окуляру; 2 - биопсийный канал; 3 - рукоятка прибора; 4 - кнопка всасывания; 5 - фиксатор; 6 - рычажок управления изгибом вверх и вниз; 7 - кнопка подачи воздуха или жидкости в исследуемую полость; 8 - основная часть прибора; 9 - рычажок управления щипцами (в приборе с трубкой бокового наблюдения: 10 - рычажок управления изгибом конца прибора вправо и влево, 11 - окуляр; 12 - универсальный кабель, подключаемый к осветителю (приставке); 13 - осветитель (приставка), 14 - контейнер с водой; 15 - отвод для подключения электроотсоса; 16 - галогеновая лампа

В волоконном эндоскопе луч света, попадая в отдельное волокно, покрытое материалом с низким коэффициентом преломления, претерпевает многократное полное отражение и таким образом распространяется по всей длине волокна. В связи с этим в световоде, состоящем из большого количества волокон, световые лучи конденсируются и передают изображение.

В волоконном эндоскопе содержится два волоконных световода: один для передачи изображения, другой -- для освещения объекта.

Волоконный световод с регулярной укладкой единичных волокон выполняет функцию оптической трубки. Он служит для передачи изображения объекта к глазу наблюдателя. Лучи света от объекта исследования, пройдя защитное стекло, попадают на призму, которая отклоняет их под углом 45° в сторону объектива. Объектив, формируя изображение, направляет световой пучок на торец волокон, откуда изображение передается к окуляру.

Волоконный световод с нерегулярной укладкой волокон предназначен для освещения объекта исследования. Он состоит из пучка волокон, находящихся в световодном кабеле (включенном в осветитель), и пучка волокон в эндоскопе, который заканчивается у выходного отверстия на рабочем конце прибора (световодное окно).

Основная часть волоконного эндоскопа представляет собой эластическую трубку, образованную металлической спиралью. Трубка заключена в тонкостенный пластмассовый чехол, диаметр ее в разных приборах варьирует от 4 до 15 мм.

В трубке находятся два волоконных световода. Длина их пучка в гастроскопе около 100 см, в дуоденоскопе - 130 см, в колоноскопе - до 2 м. По периферии световодов располагаются дополнительные каналыдля прохождения воздуха, воды, биопсийного инструмента и тросов, регулирующих изгиб дистального конца эндоскопа.

Волокна скреплены между собой полиамидной смолой или резиной только на концах. На остальном протяжении они не связаны, благодаря чему эластическая трубка сгибается в различных плоскостях, не искажая при этом изображения. По одной части пучка волокон в исследуемую полость проводится «холодный свет», поступающий через световод от проксимального источника освещения, находящегося в осветителе (приставке) к эндоскопу. По другой части пучка волокон в обратном направлении - от объектива к окуляру - передается изображение рассматриваемого объекта.

Длина дистального управляемого конца волоконного эндоскопа 5-78 мм. В новейших моделях амплитуда отклонения от оси прибора в боковых направлениях, в переднем и заднем направлениях - до 90°. Управляемый конец заканчивается металлическим или резиновым наконечником. На нем расположены объектив с защитным стеклом, окно (или два) для выхода пучка света, отверстия, пропускающие воду, воздух, биопсийные щипцы и другие манипуляционные инструменты. Через биопсийное отверстие всасывается также жидкость из исследуемой полости.

В зависимости от расположения смотрового окна (призмы с объективом) и дополнительных отверстий на дистальном конце прибора все волоконные эндоскопы можно разделить на три типа: с оптической трубкой прямого, бокового и проградного наблюдения.

К эндоскопам первого типа, у которых каналы открываются на дистальном конце прибора, относятся волоконные эзофагоскоп, гастроинтестиноскоп, колоноскоп, бронхоскоп и др.

К аппаратам второго типа - с расположением смотрового окна и отверстий на боковой поверхности дистального конца прибора относятся волоконные гастроскоп и дуоденоскоп (интестиноскоп).

К третьей разновидности приборов - с косым расположением оптики, обеспечивающим полубоковое наблюдение, относятся гастроинтестинальный волоконный эндоскоп.

Положительные качества волоконного эндоскопа -- использование «холодного света», управляемость рабочего конца, удобство выполнения исследования, возможность получать фото- и кинодокументацию - открывают более широкие перспективы для совершенствования ранней диагностики заболеваний.

В повседневной практике еще широко применяются и линзовые эндоскопы, которые в ряде случаев незаменимы.

Размещено на Allbest.ru