Эндоскоп — это инспекционный инструмент, состоящий из датчика изображения, оптической линзы , источника света и механического устройства, который используется для глубокого осмотра тела через отверстия, такие как рот или анус. Типичный эндоскоп применяет несколько современных технологий, включая оптику , эргономику , точную механику , электронику и программную инженерию . С помощью эндоскопа можно наблюдать поражения, которые не могут быть обнаружены рентгеновскими лучами , что делает его полезным в медицинской диагностике . Эндоскоп использует трубки толщиной всего несколько миллиметров для передачи освещения в одном направлении и видео высокого разрешения в другом, что позволяет проводить минимально инвазивные операции. [1] Он используется для обследования внутренних органов, таких как горло или пищевод . Специализированные инструменты называются в честь их целевого органа. Примерами являются цистоскоп (мочевой пузырь), нефроскоп (почки), бронхоскоп ( бронхи ), артроскоп (суставы) и колоноскоп (толстая кишка), а также лапароскоп ( брюшная полость или таз ). [2] Их можно использовать для визуального осмотра и диагностики, а также для помощи в хирургических операциях, таких как артроскопия .
«Endo-» — это научный латинский префикс, произошедший от древнегреческого ἐνδο- (endo-), означающего «внутри», а «-scope» происходит от современного латинского «-scopium», от греческого σκοπεῖν (skopein), означающего «смотреть на» или «изучать». [3]
Первый эндоскоп был разработан в 1806 году немецким врачом Филиппом Боццини , когда он представил «Lichtleiter» (светопроводник) «для обследования каналов и полостей человеческого тела». [4] Однако Коллегия врачей в Вене не одобрила такое любопытство. [5] Первый эффективный эндоскоп с открытой трубкой был разработан французским врачом Антоненом Жаном Дезормо . [6] Он также был первым, кто использовал эндоскоп в успешной операции. [7]
После изобретения Томаса Эдисона использование электрического света стало важным шагом в усовершенствовании эндоскопа. Первые такие лампы были внешними, хотя и достаточно способными к освещению, чтобы позволить цистоскопию, гистероскопию и сигмоидоскопию, а также обследование носовой (а позже и грудной) полости, которое регулярно проводилось у пациентов сэром Фрэнсисом Крузом (используя его собственный коммерчески доступный эндоскоп) к 1865 году в больнице Mater Misericordiae в Дублине, Ирландия. [8] Позже, стали доступны меньшие лампочки, делающие возможным внутреннее освещение, например, в гистероскопе Чарльза Дэвида в 1908 году. [9]
Гансу Христиану Якобеусу приписывают первую большую опубликованную серию эндоскопических исследований брюшной полости и грудной клетки с помощью лапароскопа (1912) и торакоскопа (1910) [10] , хотя первое зарегистрированное торакоскопическое исследование у человека также было проведено Крузом. [11]
Лапароскоп использовался для диагностики заболеваний печени и желчного пузыря Хайнцем Кальком в 1930-х годах. [12] В 1937 году Хоуп сообщил об использовании лапароскопии для диагностики внематочной беременности . [13] В 1944 году Рауль Палмер помещал своих пациентов в положение Тренделенбурга после газового растяжения живота и, таким образом, мог надежно выполнять гинекологическую лапароскопию. [14]
Компания Georg Wolf, берлинский производитель жестких эндоскопов, основанная в 1906 году, выпустила гибкий гастроскоп Sussmann в 1911 году. [15] [16] Карл Шторц начал производить инструменты для ЛОР- врачей в 1945 году через свою компанию Karl Storz GmbH . [17]
Бэзил Хиршовиц , Ларри Кертисс и Уилбур Питерс изобрели первый волоконно-оптический эндоскоп в 1957 году. [18] Ранее, в 1950-х годах, Гарольд Хопкинс спроектировал «фиброскоп», состоящий из пучка гибких стеклянных волокон, способных когерентно передавать изображение. Это оказалось полезным как в медицине, так и в промышленности, и последующие исследования привели к дальнейшему улучшению качества изображения.
Предыдущая практика использования небольшой лампы накаливания на кончике эндоскопа оставляла выбор между просмотром в тусклом красном свете или увеличением светового потока, что несло риск ожога внутренних органов пациента. Наряду с достижениями в области оптики была разработана возможность «управлять» кончиком, а также инновации в области дистанционно управляемых хирургических инструментов, содержащихся в корпусе самого эндоскопа. Это было начало «хирургии через замочную скважину», какой мы ее знаем сегодня. [19]
Существовали физические ограничения качества изображения фиброскопа. Пучок из 50 000 волокон давал изображение только в 50 000 пикселей, а постоянное сгибание при использовании приводит к разрыву волокон и постепенной потере пикселей. В конце концов, теряется так много волокон, что весь пучок приходится заменять со значительными затратами). Гарольд Хопкинс понял, что любое дальнейшее оптическое улучшение потребует другого подхода. Предыдущие жесткие эндоскопы страдали от низкого пропускания света и низкого качества изображения. Хирургическое требование прохождения хирургических инструментов, а также система освещения внутри трубки эндоскопа, которая сама по себе ограничена по размерам человеческим телом, оставляли очень мало места для оптики визуализации. [ необходима цитата ] Крошечные линзы обычной системы требовали опорных колец, которые заслоняли бы большую часть площади линзы. Их также было трудно изготавливать и собирать, и оптически они были почти бесполезны. [ необходима цитата ]
Элегантное решение, которое придумал Хопкинс, состояло в том, чтобы заполнить воздушные пространства между «маленькими линзами» стержнями из стекла. Эти стержни точно соответствовали трубке эндоскопа, что делало их самовыравнивающимися и не требовало никакой другой поддержки. [ необходима цитата ] Они были намного проще в обращении и использовали максимально возможный доступный диаметр.
С соответствующей кривизной и покрытиями концов стержней и оптимальным выбором типов стекла, все рассчитано и указано Хопкинсом, качество изображения было преобразовано даже при использовании трубок диаметром всего 1 мм. С высококачественным «телескопом» такого малого диаметра инструменты и система освещения могли быть удобно размещены внутри внешней трубки. И снова, именно Карл Шторц изготовил первый из этих новых эндоскопов в рамках долгого и продуктивного партнерства между двумя мужчинами. [20]
Хотя существуют области тела, которые всегда будут требовать гибких эндоскопов (в основном желудочно-кишечный тракт), жесткие стержневые линзовые эндоскопы обладают такими исключительными характеристиками, что они по-прежнему являются предпочтительным инструментом и сделали возможной современную хирургию через замочную скважину. [ необходима ссылка ] (Гарольд Хопкинс был признан и отмечен за свои достижения в области медицинской оптики медицинским сообществом во всем мире. Это стало основной частью награды, когда Королевское общество в 1984 году наградило его медалью Рамфорда.)
Типичный эндоскоп состоит из следующих частей:
Кроме того, пациентам, проходящим эндоскопическую процедуру, может быть предложена седация , чтобы избежать дискомфорта.
Эндоскопы могут использоваться для исследования симптомов в пищеварительной системе , включая тошноту , рвоту , боли в животе , затрудненное глотание и желудочно-кишечное кровотечение . [21] Он также используется в диагностике, чаще всего путем проведения биопсии для проверки таких состояний, как анемия , кровотечение, воспаление и рак пищеварительной системы . Процедура также может использоваться для лечения, такого как прижигание кровоточащего сосуда, расширение узкого пищевода, отсечение полипа или удаление инородного предмета.
Медицинские работники могут использовать эндоскопы для осмотра следующих частей тела:
Существует множество различных типов эндоскопов для медицинского обследования, как и методов их классификации. В целом, наиболее распространены следующие три классификации:
С развитием и применением роботизированных систем, особенно хирургической робототехники , была введена дистанционная хирургия , в которой хирург мог находиться на месте, далеко от пациента. Первая дистанционная хирургия была названа операцией Линдберга . [22] И беспроводные пищеводные pH-измерительные устройства теперь могут быть размещены эндоскопически, чтобы регистрировать тенденции pH в области удаленно. [23]
Эндоскопические VR-симуляторы
Разрабатываются симуляторы виртуальной реальности для обучения врачей различным навыкам эндоскопии. [24]
Одноразовая эндоскопия
Одноразовая эндоскопия — это новая категория эндоскопических инструментов. Недавние разработки [25] позволили производить эндоскопы, достаточно недорогие для использования только для одного пациента. Это удовлетворяет растущий спрос на снижение риска перекрестного заражения и внутрибольничных заболеваний. Европейский консорциум малых и средних предприятий работает над проектом DUET (одноразовое использование эндоскопического инструмента) по созданию одноразового эндоскопа. [26]
Капсульная эндоскопия Капсульная эндоскопия — это устройства для визуализации размером с таблетку, которые проглатываются пациентом, а затем записывают изображения желудочно-кишечного тракта, проходя через него естественным путем. Изображения обычно извлекаются посредством беспроводной передачи данных на внешний приемник. [27]
Эндоскопические изображения можно комбинировать с другими источниками изображений, чтобы предоставить хирургу дополнительную информацию. Например, положение анатомической структуры или опухоли может быть показано на эндоскопическом видео. [28]
Улучшение изображения
Новые технологии эндоскопии измеряют дополнительные свойства света, такие как оптическая поляризация [29] , оптическая фаза [30] и дополнительные длины волн света для улучшения контрастности. [31]
Технология промышленного эндоскопического неразрушающего контроля
Вышеизложенное в основном касается применения эндоскопов в медицинском осмотре. Фактически, эндоскопы также широко используются в промышленной сфере, особенно в неразрушающем контроле и исследовании отверстий. Если необходимо выполнить внутренний визуальный осмотр труб, котлов, цилиндров, двигателей, реакторов, теплообменников, турбин и других изделий с узкими, недоступными полостями и/или каналами, то эндоскоп является важным, если не незаменимым инструментом. [32] В таких приложениях они обычно известны как бороскопы .