Описание

Эндоскопы история развития

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.

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.

Руттенберг, врач из Вены, впервые использовал воздух для наполнения исследуемой полости.

Макс Нитце предложил прибор с источником света, который мог быть введен в полость мочевого пузыря. Инструмент представлял собой металлический катетер с загнутым концом. Осветитель проводился внутри тубуса и состоял из платиновой петли, заключенной в тонко обработанное гусиное перо. Нагреваемая петля охлаждалась постоянным потоком воды. С помощью Бенеке, оптика из Вены, была изготовлена система линз, смонтированная в трубке. С помощью этой системы было значительно увеличено поле зрения прибора. Первый инструмент этого типа был изготовлен дрезденским мастером Диэке. Впоследствии работа была продолжена известным венским инструментальщиком Лейтером. В результате этой работы созданы инструменты, названные цистоскопами Нитце – Лейтера.

Приоритет в создании и выпуске эндоскопических приборов в нашей стране принадлежит научно-производственному объединению «Красногвардеец» (Санкт-Петербург). На рубеже 1980-х гг. в процесс создания новых высоконадежных приборов включилось оптико-механическое объединение ЛОМО. Было развернуто производство гастродуоденоскопа «Пучок МТ-11» с осветителем МТО-225 на ксеноновой лампе. С этого момента началось соперничество двух производителей оптико-механической продукции в области производства эндоскопов. В советский период более сильный рывок осуществило ЛОМО, закупив японскую технологическую линию по производству тубусов гибких эндоскопических приборов, что позволило значительно увеличить выпуск современных и относительно недорогих приборов. «Красногвардеец», в свою очередь, не только увеличивал ассортимент жестких эндоскопов, в частности, цистоуретроскопов, но и не сдавал позиции в части производства гибких эндоскопов. С началом экономических реформ эти предприятия преобразуются в открытые акционерные общества, при этом второе производство НПО «Красногвардеец», где выпускалась вся оптика, получило название «Оптимед».

С целью разработки и серийного производства современных сверхтонких жестких медицинских эндоскопов в 1992 г. было создано объединение, включающее три предприятия: ТОО «ВНИИМП-ОПТИМЕД», организованное на базе ВНИИ медицинского приборостроения (Москва), Научнопроизводственное предприятие «ЭКОМП», организованное на базе Могилевского машиностроительного института (Белоруссия), ЗАО «ГРИНЕКСТ» (Санкт-Петербург) [6].

ТОО «ВНИИМП-ОПТИМЕД» проводит теоретическую разработку медицинской техники, организует изготовление сложных деталей микрооптики и проведение технических и медицинских испытаний на территории России, осуществляет связь с Минздравом РФ и другими государственными структурами.

НПП «ЭКОМП» осуществляет серийное производство основных комплектующих изделий для эндоскопических комплексов, организует проведение технических и медицинских испытаний на территории Белоруссии.

ЗАО «ГРИНЕКСТ» разрабатывает и серийно производит широкую номенклатуру градиентных оптических элементов, служащих основой оптической системы ряда жестких эндоскопов.

В настоящее время разработкой, изготовлением и поставкой эндоскопического оборудования занимаются организации, информацию о которых можно получить из публикаций [7, 8].

По сложившейся специализации оптико-механические предприятия сибирского региона не занимаются производством эндоскопического оборудования. Однако в новых экономических условиях последнего десятилетия наметились тенденции поиска новых направлений их деятельности, растет число организаций, занимающихся сервисным обслуживанием приборов данного класса. Поэтому для расширения возможности адаптации студентов оптического факультета в реальных экономических условиях на кафедре оптических приборов СГГА введена специализация «Медицинское оптическое приборостроение». Данное учебное пособие предназначено для студентов Института оптики и оптических технологий указанной специализации при изучении дисциплины «Эндоскопы», а также для студентов, обучающихся по специальности 190700 «Оптико-электронные приборы и системы», при изучении дисциплины «Медицинские оптические приборы», и может быть полезно инженерам, специализирующимся в области проектирования и технического обслуживания эндоскопического оборудования.