Набор аппаратуры для эндовидеохирургии

Эндоскопия – метод диагностики и лечения заболеваний человека, выполняемый через естественные физиологические отверстия или точечные проколы покровов с использованием оптических приборов.
Различают диагностическую и лечебную эндоскопию.


Рисунок 23. Набор хирургических инструментов для эндовидеохиругии.

Первая позволяет произвести диагностические исследования, вторая – лечение.

Эндоскопическая хирургия предъявляет высокие требования к оборудованию и инструментам, используемым при проведении операций. Это функциональность и надёжность, современный дизайн и эргономичность. Цель этой главы — представить различное оборудование и инструменты, применяемые в эндохирургии, а также объяснить их основные функции. Полный комплект инструментов и аппаратов, позволяющий выполнять большинство операций, получил название «Эндохирургический комплекс». Основной узел этого комплекса, позволяющий передавать изображение на экран монитора, представлен эндовидеосистемой. Она состоит из лапароскопа, оптической системы с миниатюрной видеокамерой, световодного жгута и монитора видеоизображения. Сигнал, передаваемый видеокамерой на монитор, можно записать на видеомагнитофон для последующего просмотра и анализа.

Оптическая система

Эндоскопическая оптическая система (лапаро- или торакоскоп) — первое звено в цепи передачи изображения. Основной элемент этого инструмента — оптическая трубка с системой миниатюрных линз. Лапароскоп передаёт изображение из полости человеческого тела на видеокамеру. Лапароскопические оптические системы имеют следующие технические параметры.

1. Диаметр инструмента может быть 10, 5 мм и менее. 10-миллиметровая оптика наиболее распространена в оперативной эндохирургии. 5-миллиметровый лапароскоп применяют в детской хирургии и для диагностических процедур. В последние годы был сконструирован лапароскоп диаметром 1,9 мм.
2. Входной угол зрения — угол, в пределах которого лапароскоп передаёт входное изображение на видеокамеру. В среднем этот параметр лежит в пределах 80°.
3. Направление оси зрения — 0, 30, 45, 75°. Если ось зрения составляет 0°, лапароскоп называют торцовым или прямым. В остальных случаях лапароскоп называют косым. Косая оптика более функциональна и удобна при работе в условиях двухмерного изображения. Она позволяет осмотреть объект с разных сторон, не меняя точки введения инструмента. В распоряжении каждого хирурга должна быть как прямая, так и косая оптика.


Рис. 24. Эндохирургический комплекс.


В последние годы был предложены видеотроакар и одноразовый лапароскоп.

Видеокамера

Несомненно, огромное влияние на развитие оперативной лапароскопии оказало бурное развитие технологии видеокамер. Высококачественная камера обладает минимальной массой, высоким разрешением, способностью передавать мельчайшие нюансы хирургических объектов и высокой чувствительностью, позволяющей работать с источниками света малой мощности.

Основной элемент любой современной эндовидеокамеры — полупроводниковая фоточувствительная кремниевая пластинка-кристалл, предназначенная для преобразования оптического изображения, переданного лапароскопом, в электрический сигнал. Принцип работы основан на формировании и переносе зарядов по поверхности или внутри полупроводникового кристалла. Этот кристалл носит название прибора с зарядовой связью (ПЗС). В зависимости от назначения ПЗС подразделяют на линейные и матричные. В малогабаритных эндовидеокамерах используют матричные ПЗС, где фоточувствительные элементы-пикселы организованы в матрицу по строкам и столбцам. Чтобы ПЗС формировал цветное изображение, всю матрицу покрывают цветным светофильтром так, чтобы над каждым пикселом находился миниатюрный светофильтр определённого цвета. Таких цветов три — зелёный, пурпурный и голубой, причём зелёными светофильтрами покрыта половина пикселов, так как эта составляющая видеосигнала несёт информацию о яркости.


Рис. 25. Направление оси зрения лапароскопа.


Рис. 26. Разновидности лапароскопов: диагностический, 10-миллиметровый прямой, 10-миллиметровый косой


Основные характеристики матричного ПЗС, или ПЗС-матрицы.

1. Минимальный уровень освещения.
2. Размер светочувствительного поля по диагонали.
3. Количество светочувствительных элементов (пикселов).
4. Отношение сигнал-шум.
5. Диапазон работы электронного затвора.

Минимальный уровень освещения — это тот нижний порог внешнего освещения, при котором видеокамера выдаёт сигнал, позволяющий адекватно различать объекты во время выполнения операции. У современных видеокамер этот параметр не ниже 3 лк. Современные одноматричные видеокамеры для обеспечения качества видеосигнала телевизионного стандарта S-VHS имеют не менее 470000 пикселов на кристалле размером всего 1/3 дюйма (1 дюйм = 2,54 см). При этом разрешение достигает 430 ТВЛ (телевизионных линий). Отношение сигнал-шум современных камер более 46 дБ. Чем больше этот параметр, тем менее на затемнённых участках изображения будет заметна помеха в виде «мусора» или «снега». Диапазон работы электронного затвора таких камер от 1/50 до 1/10000 с, что позволяет при изменении освещённости более чем в 200 раз работать с качественным высококонтрастным изображением без появления пересвета или «блика».


Рис. 27. Видеотроакар («Visiport») и одноразовый лапароскоп

В последнее время в видеокамерах высокого класса применяют устройства с тремя ПЗС-матрицами. Это позволяет получить изображение высокого качества с разрешением не менее 550—600 ТВЛ. В трёхматричной системе цветное изображение с лапароскопа поступает на цветоде-лительный блок (призму), осуществляющий разделение изображения на зелёную, красную и синюю составляющие. Они проецируются на три раздельных кристалла матричных ПЗС, каждый из которых формирует свой сигнал. Однако эти камеры более громоздки, требуют применения оптики с малыми аберрациями (искажениями по краям изображения) и более высокой технологии изготовления. Вследствие этого такие камеры не нашли пока широкого распространения и достаточно дороги по сравнению с однокристальными камерами.
Стереоскопическая эндовидеосистема даёт ощущение трёхмерного объёмного изображения. Эта система включает стереолапароскоп, совмещённую с ним стереовидеокамеру, электронное устройство обработки сигнала, монитор изображения и специальные очки. Стереоизображение может быть получено только при фокусировании взгляда на мониторе. Отведение взгляда от экрана (например, при смене инструментов) приводит к неприятному ощущению мерцания. Стереоизображение не даёт существенных преимуществ по сравнению с обычной моносистемой, и все известные эндохирургические операции выполнимы при двухмерном изображении. Кроме того, стоимость стереооборудова-ния в несколько раз превосходит стоимость традиционного.
Практически все современные видеокамеры и лапароскопы водонепроницаемы, что позволяет проводить их стерилизацию в растворах «Сайдекс» и «Вер-кон». Ни в коем случае нельзя применять для стерилизации видеокамер и лапароскопов сухожаровой шкаф, так как могут произойти их разгерметизация, выход из строя электроники и оптики. Наиболее простой способ соблюдения асептики при работе с видеокамерой — помещение её перед операцией в стерильный матерчатый чехол.

Источник света

Источник света служит для освещения внутренних полостей при проведении эндохирургических вмешательств. Свет в полость подают через лапароскоп, с которым источник света связан гибким световодным жгутом, представляющим собой сотни тонких стеклянных волокон, находящихся в общей оболочке.


Рис. 28. Эндовидеокамера

На торцовых поверхностях световодного жгута расположены разъёмные элементы стыковки — с одной стороны с осветителем, с другой — с лапароскопом. Световодный жгут требует бережного обращения, не допускает резкого изгиба, так как в этом случае могут обломиться его тонкие нежные стеклянные волокна. Источник света в осветителе — лампа. Наиболее дешёвая и доступная лампа — галогеновая. Однако она имеет недостатки — малый ресурс работы (не более 100 ч) и жёлто-красный спектр излучения, который отрицательно сказывается на качестве передачи цвета изображения. Лампа имеет в спектре излучения мощную инфракрасную составляющую, способную без применения в осветителе специальных фильтров вызвать ожог тканей при достаточно близком контакте лапароскопа с внутренними органами.

Более перспективный осветитель — прибор с ксеноновой лампой, которая по сравнению с галогеновой имеет спектр излучения, приближающийся к естественному. Её ресурс выше — до 1000 ч. Источник света на ксеноновой лампе позволяет получать большую освещённость объектов при меньших затратах электроэнергии, так как коэффициент полезного действия (КПД) у неё выше. Современные источники света снабжены сменными выходными адаптерами, позволяющими подключать к осветителю световодные жгуты различных фирм-производителей. Выходную освещённость источника света регулируют либо вручную, либо автоматически от видеосигнала видеокамеры. В последнем случае чем темнее изображение, тем больше света автоматически выдаёт источник света. Следует отметить, что для источников света в последнее время начали применять металлогалоидные лампы. Они имеют превосходный спектр света, оптимизированный к ПЗС-матрицам видеокамеры, высокий ресурс работы (до 1000 ч) и высокий КПД. При мощности 50 Вт эти лампы обеспечивают такую же освещённость, как ксеноновые при 150—200 Вт и галогеновые при 250-300 Вт.


Рис. 29. Источник света.


Рис. 30. Видеокамера, совмещённая с осветителем.

К тому же этот малогабаритный осветитель легко разместить в корпусе совместно с видеокамерой, что позволяет получить законченный эндовидеокомплекс.

Инсуффлятор

Инсуффлятор — прибор, обеспечивающий подачу газа в брюшную полость для создания необходимого пространства и поддерживающий заданное давление при проведении операции.

На приборе расположена панель управления, позволяющая регулировать следующие функции:

1. Поддержание постоянного внутрибрюшного давления (от 0 до 30 мм рт.ст.).
2. Переключение скорости подачи газа (подача малая и большая).
3. Индикация заданного давления.
4. Индикация реального внутрибрюшного давления.
5. Индикация количества израсходованного газа.
6. Включение подачи газа.

Инсуффлятор последнего поколения практически не требует регулирования и переключений во время операции. Он автоматически поддерживает установленное давление в брюшной полости пациента, меняет скорость подачи газа в зависимости от скорости его утечки, подаёт световые и звуковые сигналы о всех аварийных ситуациях во время проведения вмешательства (отсутствие газа в баллоне, обрыв шланга, пережатие шланга и т.д.). Для оперативной лапароскопии необходим мощный Инсуффлятор со скоростью подачи газа не менее 9 л/мин. Это важно для поддержания необходимого пространства при замене инструментов, введении сшивающих аппаратов, извлечении препарата или значительной аспирации при кровотечении, т.е. во всех ситуациях, приводящих к значительной утечке газа и требующих его быстрого восполнения.


Рис. 31. Инсуффлятор


Рис. 32. Аспиратор-ирригатор.


Рис. 33. Электрохирургический генератор.


Система аспирации ирригации

Практически при всех лапароскопических процедурах, как и при традиционных хирургических операциях, необходимы аспирация и ирригация в зоне операционного поля. Для этой цели разработаны специальные инструменты и оборудование. Инструменты могут иметь общий канал для подачи промывной жидкости и отсоса или раздельные каналы. В последнем случае можно осуществить одновременную подачу и отсос, что резко сокращает время аспирации-ирригации и увеличивает эффективность процедуры. Аспиратор-ирригатор — прибор с мощными и регулируемыми подачей и вакуумным отсасыванием стерильной жидкости. Нужные параметры мощности устанавливают индивидуально в зависимости от вида операции. Прибор снабжён накопительной ёмкостью (не менее 2 л) и устройством, автоматически выключающим его при переполнении ёмкости. Это предотвращает выход из строя внутренних узлов устройства и повышает срок его службы.

Электрохирургический аппарат

Широко применяемая в операционных всего мира радиочастотная электрическая энергия представляет идеальный источник для рассечения тканей и обеспечения гемостаза. Прибор для получения высокочастотных импульсов называют электрохирургическим генератором (ЭХГ) или электроножом. Современный электронож работает в моно- и биполярном режимах, имеет достаточно большую мощность (не менее 200 Вт) и развитую систему сигнализации, предотвращающую поражение пациента и хирурга при проведении эндохирургических вмешательств. На передней панели электроножа расположены ручки регулировки и индикации мощности резания и коагуляции, выходные разъёмы для подключения моно-, биполярного инструмента и электрода пациента. Там же расположены кнопка включения смешанного режима резания с гемостазом и переключатель режима с моно- на биполярную коагуляцию.


Рис. 34. Видеомонитор

Видеомонитор

Видеомонитор — устройство для восприятия видеоинформации, последнее звено в передаче изображения. Наиболее дешёвый и доступный прибор для просмотра видеоинформации — обычный бытовой телевизор. Однако он обладает малой разрешающей способностью (не более 300 ТВЛ) и не отвечает стандарту электробезопасности (работа с ним может привести к поражению электрическим током). Медицинский монитор лишён этих недостатков. Его разрешающая способность не менее 500—600 ТВЛ, электрозащита надёжна во всех отношениях. Размер экрана по диагонали у мониторов варьирует от 14 до 25 дюймов. В эндохирургии предпочтителен монитор с размером экрана по диагонали 21 дюйм.

Видеомагнитофон

Видеомагнитофон — устройство для записи, долговременного хранения и просмотра видеоизображений. Для хранения и последующего анализа записи операций вполне подходит обычный бытовой видеомагнитофон формата VHS с двумя или четырьмя головками. Четырёхголовочный аппарат, в отличие от двухголовочного, при воспроизведении позволяет получить чёткий стоп-кадр. Но бытовые магнитофоны имеют разрешающую способность не более 250 ТВЛ и отношение сигнал-шум не более 46 дБ. Если результаты записи необходимо использовать в качестве учебных пособий, для показа по телевидению и тиражирования, предпочтение отдают видеомагнитофону формата S-VHS. Он значительно дороже, но обеспечивает разрешение не менее 400 ТВЛ с высоким отношением сигнал-шум (например, видеомагнитофоны фирмы «U-Matic»). Каждый хирург должен записывать свои операции, особенно на этапе освоения того или иного вмешательства. Это помогает совершенствовать операционную технику, даёт возможность коллективно анализировать ошибки и неточности.

Е.М. Тургунов, А.А. Нурбеков.
Хирургические инструменты