Эндоскопические исследования в медицине

    В зависимости от назначения, медицинские эндоскопы делятся на следующие типы:

• смотровой – медицинский эндоскоп, предназначенный для исследования внутренних полостей и органов человека путем осмотра;
• биопсийный – медицинский эндоскоп, предназначенный для взятия пробы ткани с требуемого участка под визуальным контролем с целью последующего гистологического анализа;
• операционный – медицинский эндоскоп, предназначенный для проведения диагностических, лечебных и хирургических манипуляций путем введения инструментов под визуальным контролем.

    Любой эндоскоп содержит осветительную и наблюдательную системы:

• осветительное устройство эндоскопа – функциональный узел эндоскопа, включающий источник света и другие элементы конструкции и предназначенный для освещения наблюдаемого объекта. При этом светопроводящая система эндоскопа может быть выполнена в жестком или гибком исполнении. Для передачи света от источника, установленного вне эндоскопа, к его светопроводящей системе служит световодный кабель эндоскопа – функциональный узел, состоящий из волоконного световода, в эластичной оболочке, с присоединительными элементами;
• наблюдательная система эндоскопа – части эндоскопа, предназначенные для формирования и передачи изображения объекта к наблюдателю (в жестком или гибком исполнении).

    В зависимости от системы передачи изображения, эндоскопы подразделяют на следующие подгруппы:

• эндоскопы с волоконной оптикой – гибкие эндоскопы, в оптической схеме которых используются гибкие волоконные световоды для передачи изображения. Необходимо их отличать от эндоскопов с волоконным световодом, в которых освещение наблюдаемого объекта создается световым потоком, передаваемым по волоконному световоду от источника света, установленного вне исследуемой области;
• эндоскопы с линзовой оптикой – эндоскопы, оптическая наблюдательная система которых построена с применением линз;
• эндоскопы тубусные – простейшие эндоскопы, представляющие собой полую трубку, которая может быть снабжена лупой.

    Для применения эндоскопа важное значение имеет исполнение его рабочей части, т.е. той части медицинского эндоскопа, которая предназначена для введения в исследуемую область и имеет форму и размеры, соответствующие анатомическому каналу, по которому вводится эндоскоп.

    В зависимости от конструкции рабочей части, эндоскопы делятся на следующие типы:

• гибкие эндоскопы – медицинские эндоскопы, рабочая часть которого может плавно изгибаться в определенных пределах;
• жесткие эндоскопы – медицинские эндоскопы, рабочая часть которого выполнена жесткой.

    При этом эндоскопы с волоконной оптикой также подразделяют на гибкие эндоскопы с волоконной оптикой и жесткие эндоскопы с волоконной оптикой.

    В зависимости от возраста пациентов, эндоскопы подразделяют на следующие виды:

• эндоскопы для взрослых;
• эндоскопы детские.

    В зависимости от способа регистрации изображения, различают следующие виды эндоскопов:

• фотоэндоскоп предназначен для регистрации изображения наблюдаемого объекта на фотопленку при помощи фотографического устройства, расположенного на проксимальном конце эндоскопа;
• киноэндоскоп предназначен для регистрации изображения наблюдаемого объекта на кинопленку;
• телевизионный эндоскоп обеспечивает передачу изображения наблюдаемого объекта на телевизионный экран;
• проекционный эндоскоп предназначен для проецирования изображения наблюдаемого объекта на экран.

    Номенклатура эндоскопов достаточно обширна и зависит от области медицинского приложения, а также от цели медицинского вмешательства (диагностика, лечение, хирургия). В таблице  приведена классификация медицинских эндоскопов в зависимости от полости тела человека, для исследования которой он предназначен, при этом наименование вида эндоскопа образовано от принятого в медицине названия соответствующей полости.

                      Таблица: Виды медицинских эндоскопов

ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ ЭНДОСКОПА  

    Рассмотрим принцип устройства некоторых эндоскопов классифицируемых по принципу передачи изображения. 

ЭНДОСКОП  С ЛИНЗОВОЙ ОПТИКОЙ 

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°). 

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. 

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. 

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 рисунке приведена принципиальная схема устройства волоконного эндоскопа.

       

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 каналы для 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.