A laparoszkópos torony
Az endoszkópok alaptípusai. Optikai rendszerek
Háttér
Optikai jellegzetességek
A képminőség kérdései, videó- vagy fényképfelvételek
készítése
A
laparoszkópos torony
A nagyított
sebészeti, videó-endoszkópos beavatkozáshoz és a dokumentációhoz szükséges
eszközöket tartósan egybekapcsolva, ún. "toronyba” rendezzük a mozgathatóság
és a könnyebb alkalmazás céljából. A torony részei általában a következők: 1.
monitor (képernyő), 2. videó-rendszer (vezérlőegység, stb.), 3. fényforrás, 4.
inszufflátor, 5. szívó-öblítő eszköz, 6. elektrokoagulációs eszköz, 7.
adatrögzítő egység. A toronyban elhelyezett eszközökhöz kábeleken keresztül
csatlakozik a videókamera és az ehhez kapcsolt endoszkóp.
A torony általános jellemzői
az alábbiak:
a. A műszerkocsi sima és egyenes felületei miatt a tisztítás és
sterilizálás egyszerűen és könnyen elvégezhető.
b. A részegységek könnyen cserélhetők, variálhatók.
c. A modulok stabilak, nagy mechanikai terhelhetőségre és hosszú
élettartamra készültek.
d. A torony szállítása egyszerű, négy antistatikus kerék segítségével
könnyen mozgatható; a stabil állást két rögzíthető kerék biztosítja.
Az endoszkópok alaptípusai. Optikai rendszerek
Háttér
A
diagnosztikus (egyenes) endoszkópok központi lencserendszerét köpenyszerű
száloptikai köteg veszi körül. A fénytovábbítás lényegesen jobb, mint az
operációs endoszkópoknál. Az operációs endoszkópok optikai adottságai
korlátozottabbak (az optikai rendszerek folyamatos fejlődésekor, mint
"melléktermékek" kerültek hasznosításra). Ezekben a műszerekben kevesebb a fényt
továbbító száloptikai köteg és egy járulékos csatornát tartalmaznak, amelyen
keresztül a manipulációs eszközöket a testüregbe lehet juttatni. A lencsék itt
nem egyenes sorban helyezkednek el, hanem szöget zárnak be, hogy az okulár az
operációs csatornától távolabb kerüljön. A miniatürizálás nem csökkentette a kép
minőségét, ugyanakkor szabad területet hagyott az endoszkópban, lehetővé téve a
munkacsatornán keresztül való operációs eszközök (lézer-kiegészítők, klipprakók)
alkalmazását.
Az endoszkópok okulár lencséből, belső, központi lencserendszerből
és objektívből állnak. A napjainkban forgalmazott endoszkópokat az alkalmazott
lencserendszer alapján csoportosítjuk. Az optikai rendszer technikai
alapját az ún. IRILS rendszer (Inverting Real Image Lens System –
valódi fordított kép lencserendszer) képzi. Ezek a lencsék egymás után
továbbítják a fordított képet az okulár felé, amely nagyító lencséket tartalmaz.
a. A hagyományos rendszerben a lencseszélessége jóval kisebb, mint az
endoszkóp hossza. A lencsék közötti távolság viszonylag nagy, így a
képtovábbításkor a fénysugárnak nagy lencsementes tereken kell áthaladnia. A
fényelnyelés nagy, a színreprodukció szegényes, a keletkező kép sötét, rossz
minőségű.
b. Az ún. Hopkins-féle optikában a lencsék közötti tereket levegő helyett
üveg tölti ki, így az endoszkóp legnagyobb részét kitölti a lencserendszer. A
fényáteresztés megnő, csökken a fényelnyelés, javul a képminőség és a látómező.
c. A Grin lencserendszer olyan egyszerű üvegrendszer, amelyben a
törésmutató egy-egy lencse esetében négyzetesen csökken. Leggyakrabban vékony
optikákban alkalmazzák.
Optikai jellegzetességek
Az endoszkópok optikai jellegzetességeit a látószög, a látómező, a fókusztávolság és a fényveszteség határozza meg.
a. Látószög
A látószög nagyságát az endoszkóp szórólencséje és a további lencsék optikai
tengelye által bezárt szöggel jelölik. Laikus megfogalmazással: ettől függ, hogy
az optika "merrefelé néz". Általában az egyszerű optikák látószöge 0°-os, míg az
operációs endoszkópokban ez 0°-30°. A 0°-os optikai rendszer olyan látszólagos
képet ad, amely a leképezett területtel ko-linearis (a képet alkotó pontok
egymáshoz viszonyított helyzete, megegyezik a leképezett kép pontjainak
helyzetével). A 0°-os endoszkóp képes a szervekről visszaverődő és a
testüregekben létrejövő szórt fényből a legtöbbet az okulárhoz továbbítani,
egyidejű nagy képélesség és széles látómező mellett.
b. Látótér
A látómező a szem vagy az optika által közvetített kép széléig tart,
egyszerűbben fogalmazva: "milyen szélesen lát" az optika. A látómező
növelhetősége a lencse görbületével áll összefüggésben, a kép széli részein
keletkező képtorzulás mellett.
c. Fókusztávolság
A fényképezőgépekhez hasonlóan, bizonyos endoszkópoknak változtatható
fókusztávolságú objektívjük van. A hagyományos laparoszkópok rögzített
fókusztávolságúak (5, 7 cm). A sebész a "gyakorlati fókusztávolságot" 7-12 cm
közöttire állítja be úgy, hogy a fókusztávolságok közötti különbségekből
származó eltéréseket a szem lencséje még képes kompenzálni. A fókusztávolság
figyelembevételével lehet nagyítást vagy kicsinyítést (közelítés-távolítás)
elérni.
d. Fényveszteség
A Hopkins-típusú endoszkópokban, ahol 12 vagy még több lencse található, a
levegő-üveg határfelületeken a fényveszteség igen jelentős (határfelületenként
4-7%). A fényveszteség csökkenthető, ha a lencsét egy vékony magnéziumfluorid
réteggel vonják be, mely a fény-visszatükröződést 0.5%-ra mérsékli. Egy átlagos
lencserendszerben az endoszkóp disztális végén belépő fénynek csak 20%-a lép ki
a proximális végén. Természetesen fényveszteség még további kapcsolódási
helyeken is előfordulhat.
A képminőség kérdései, videó- vagy fényképfelvételek készítése
a. Az optika minősége
megszabja a közvetített kép minőségét. A fókusztávolság, a feloldóképesség, a
látószög, a fényveszteség, a fénytovábbító képesség, az alkalmazott lencsék,
valamint a száloptikai kötegek száma az optika rögzített, nem változtatható
tulajdonságai. Fényképfelvételek esetén a legjobb minőségű képet 10 mm átmérőjű
0 és 5° látószögű optikával lehet készíteni. Hasonló látószögű vékonyabb optika
esetén a keletkezett kép kisebb, a filmet érő fény intenzitása gyengébb.
b. Az endoszkópos kép méretét az optika nagyításának és átmérőjének
szorzata adja meg, így az 5 mm és a 10 mm optikával készített képek átmérője
30-60 mm-es. A laparoszkópos képek, fotók tisztasága, élessége, értékelhetősége
azonban további tényezőkön is múlik.
c. A hasüregbe hatoló optikán keresztül látott kép hamar elhomályosodik.
A hasüreg és az optika hőmérsékletkülönbsége miatt a frontális lencse
bepárásodik, ezt a kicsapódást fizikai és kémiai eljárásokkal lehet
megakadályozni. A fizikai módszerek lényege a hőmérséklet-különbség
kiegyenlítése, melynek legegyszerűbb módja, hogy az optikát valamelyik hasűri
szervhez hozzáérinti az operatőr. Felvételek készítésekor azonban ez a módszer
nem ajánlható, mert bár a homályosodás megszűnik, a lencsén vékony, hashártyai
folyadékréteg marad vissza. Az emberi szem képes helyesbíteni a kialakuló
képtorzulást, viszont ez a felvételeken rosszul fókuszált képként rögzül. A
másik lehetséges módszer az optika felmelegítése. Ez elérhető elektromos
optikamelegítővel, vagy felmelegített sóoldattal. A felmelegített elülső lencse
néhány percig megtartja a magasabb hőmérsékletet a hasüregben. Az optika
ismételt lehűlése elsősorban a hideg disztendáló gázzal való folyamatos
kontaktus miatt következik be, ezért tanácsos a gázbejuttatást a segéd
trokárokon folytatni. A lencsék bepárásodását szintetikus antikondenzáló
szerekkel („Mr Fog”) is sikeresen meg lehet akadályozni, melyek a
kicsapódott páracseppek gyors szétterjedését okozzák. Ugyanakkor ismételt
alkalmazáskor a lencse felszíne "deformálódik", bevonat keletkezik, és a kép
ismét torzul.
d. Az endoszkópban visszafele továbbított kép értékelhetősége függ a
vizsgált felület fényvisszaverő képességétől és színétől. A pigmentált, vagy
vérrel fedett szervek viszonylag kevés fényt vernek vissza.
e. A visszaverődő fény erősségét az optika és a szem távolsága is
befolyásolja. A fényerősség a távolság négyzetével egyenes arányban csökken, így
állandó fényerő mellett, a megfelelő megvilágítást csak az optika közelítésével
lehet elérni, a látómező (a látott kép méretének) folyamatos csökkenése árán.
f. Hasznos, ha többféle nézőirányú optika áll rendelkezésre, a
mélységélesség megkívánt tartománya néhány mm-től az elméleti végtelenig
terjedjen.
g. A megvilágításra használt száloptika köteg konfigurációja az
egyenletes látótér megvilágításra szolgál. Különösen fontos ez a fotó-, film-
vagy videóeszközök alkalmazásakor.
h. Az okulár nagyítás legalább 16x-os legyen a preparálás és más
manipulációk megfelelő vizuális kontrolljához.