ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших методов диагностики и лечения различных заболеваний является эндоскопия. С помощью эндоскопической техники проводятся визуальный осмотр внутренних полостей организма человека, биопсия, хирургическое и терапевтическое воздействие на биологические ткани лазерным излучением, промывание полости и наполнение ее воздухом или жидкостью, введение лекарственных растворов, удаление новообразований и инородных тел и т.д. Кроме визуального наблюдения, может проводиться фото- и ТВ-документирование отдельных этапов эндоскопии.

Основой медицинского эндоскопа является оптическая система, позволяющая получить изображение биологического объекта, наблюдение которого невооруженным глазом невозможно в силу особенностей строения организма человека. Задачей, стоящей перед разработчиком оптической системы медицинского эндоскопа, является получение изображения биологического объекта высокого качества. Это качество оценивается геометрическим, фотометрическим и колориметрическим подобием изображения объекта, т.е. правильным воспроизведением формы, распределением яркости и цветовой структуры объекта.

Современные эндоскопы представляют собой сложные оптико-механические и оптикоэлектронные приборы. При их разработке требуются тщательная проработка принципиальной схемы прибора, конструктивная увязка всех систем внутри него при ограниченных поперечных размерах, использование комплектующих высокого качества. Для обеспечения высоких эксплуатационных параметров необходимы специальные технологические процессы и высокое профессиональное мастерство при изготовлении. Очевидно, что успешное развитие этой области медицинской техники и обеспечение высокого технического уровня и качества зависят от системного, комплексного подхода к решению следующих вопросов:

– определение номенклатуры эндоскопов, необходимых для оснащения медицинских учреждений и подлежащих разработке, и разработка оптимальных технических параметров эндоскопов и их комплектующих;

– создание номенклатуры типовых комплектующих элементов и разработка конструкций типовых узлов эндоскопов, позволяющих на основе модульного принципа конструирования эффективно осуществлять разработку и модернизацию эндоскопов;

– разработка критериев оценки качества эндоскопов;

– разработка и освоение специальных технологических процессов производства эндоскопов и их узлов и специальной технологической оснастки;

– разработка методик и специальных стендов и установок для испытаний эндоскопов и их узлов.

1805 г.

Исторические корни создания эндоскопических приборов уходят в XIX в. Родоначальницей этого класса медицинских приборов стала Германия, где работы врача из Франкфурта-на-Майне Филиппа Боццини (1773 – 1809 г.) заложили основу современной эндоскопии. Он назвал свой инструмент, созданный в 1805 г. для исследования каналов и полостей человеческого тела, светопроводником (Lichtleiter) (рис. 1), применив в нем в качестве источника света свечу [1, 2, 3]. Однако сконструированный им аппарат не нашел практического применения и никогда не использовался для исследования на людях. В то время не понимали значения этого изобретения, а сам изобретатель был наказан медицинским факультетом города Вены за «любопытство».

Рис. 1 - Первый эндоскоп

Дальнейшее развитие эндоскопической техники прошло следующие основные этапы:

Пьером Сегаласом из Страсбурга изготовлено уретропузырное зеркало, состоящее из длинной, полированной внутри серебряной трубки, у внешнего конца которой помещалось коническое зеркало. Короткая серебряная трубка, зачерненная внутри, проходила через центр круглого зеркала, выполняющего роль окуляра. Источником света служили две маленькие свечи, которые помещались между круглым и коническим зеркалами.

Дезормо продемонстрировал свой инструмент (рис. 2) в Парижской медицинской академии.

Рис. 2 - Цистоскоп Дезормо

В это время эндоскоп был признан повсеместно как полезный диагностический инструмент. Инструмент Дезормо состоял из набора трубок различного диаметра, которые вводились в полость. Источником света была спиртовая лампа (рис. 3). Короткая трубка прикреплялась в месте установки лампы на уровне пламени. К этой трубке под прямым углом прикреплялась вторая трубка, несущая отражатель. Лампу устанавливали в вертикальном положении, а система трубок и отражатель могли поворачиваться до горизонтального положения в зависимости от цели исследования. Конец трубки, несущий окуляр, принимал лучи света, которые направлялись через линзу-конденсор и отражались от исследуемой поверхности.

Рис. 3 - Спиртовая лампа

Немецкий стоматолог Юлиус Брук предложил в качестве источника освещения использовать платиновую петлю, светящуюся при прохождении через нее электрического тока. Для предохранения ткани от термического повреждения через цилиндр, окружающий светящуюся платиновую петлю, протекал постоянный поток холодной воды.

Куссмауль ввел в практику методику гастроскопии. С помощью металлической трубки с гибким обтуратором, вводимым в желудок, далее вводилась полая трубка. Введение такой трубки было возможно при условии, что верхние зубы находились на одной прямой с осью пищевода. В дальнейшем принцип Куссмауля был положен в основу всех методик с использованием жестких и полужестких гастроскопов.

Беван разработал жесткий эзофагоскоп длиной 10 см, который был предназначен для извлечения инородных тел и осмотра опухолей пищевода.

Август Хакен из Риги предложил использовать черненые изнутри проводники, свет по которым распространялся от лобного зеркала.

Груэнфельд предложил так называемое пузырное зеркало, состоящее из системы трубок, закрытых со стороны мочевого пузыря стеклянным окном. Наличие рабочего канала позволяло проводить по нему инструмент.

Изобретение лампы накаливания Томасом Эдисоном.

Буассо де Рошэр представил цистоскоп с лампой накаливания и непрямой оптической системой, позволявшей исследовать стенку мочевого пузыря.

Нитце и Лейтер создали инструменты с системой линз и лампой накаливания для осмотра стенок мочевого пузыря (рис. 4).

Рис. 4 - Цистоскоп Нитце

 

Буассо де Рошэр предложил инструмент, принцип которого положен в основу современных цистоскопов. Источник света был вынесен из полости мочевого пузыря, системы линз для освещения и наблюдения стали раздельными.

Лео Буэргер модифицировал линзовую систему цистоскопа, обеспечив прямое изображение и улучшив его качество. Маккарти предложил панэндоскоп с панорамным обзором, снабдив его передней наклонной линзой.

В. Бруннингс сконструировал эзофагоскоп с электрическим освещением, применявшийся в практике до 70-х гг. XX столетия.

Шведский врач Ганс Христиан Якобеус ввел термины «лапароскопия» и «торакоскопия» [4, 5].

Врач из Чикаго Ондорфф разработал троакар с автоматическим клапаном для введения лапароскопических инструментов и предотвращения утечки газа. Он же описал преимущества пирамидального стилета.

Врач из Берлина Хайниц Кальк разработал троакар с дополнительным рабочим каналом для инструмента.

Р. Шиндлер разработал конструкцию полугибкого линзового гастроскопа, который представлял собой трубку длиной 78 см, с гибкой частью длиной 24 см, 12 мм в диаметре, содержащую большое число короткофокусных линз.

Разработана система, включающая в себя электронную вспышку, позволившую делать снимки эндоскопических изображений высокого качества.

В СССР создан первый в мире аппарат для контактного разрушения камней – электрогидравлический цистолитотриптор «Урат-1» (авторы – Ю.Г. Единый, О.Г. Балаев и Н.А. Король) (рис. 5).

Рис. 5 - Цистолитотриптор

 

Создан автономный источник холодного света.

В жестких эндоскопах применены стержневидные линзы, предложенные британским физиком Хопкинсом, заметно повысившие разрешение и яркость изображения.

Воул и Смит (Bell Laboratories) создали прибор с зарядовой связью (ПЗС), преобразующий оптические сигналы в электрические импульсы.

Появление видеоэндоскопов.