Обзоры. Оптические методы в автодиагностике

Данный медицинский инструмент используют с целью осмотра внутренних органов пациента, для осуществления определенных манипуляций. В человеческий организм эндоскоп возможно ввести двумя путями: через выполненный скальпелем надрез на теле, или же через естественные отверстия.

Виды медицинских эндоскопов и их характеристики

Главными критериями деления эндоскопов на виды являются:

Цель применения эндоскопов. Исходя из указанного критерия, рассматриваемые приборы бывают:

Смотровые. Используют с целью изучения состояния внутренних органов, полостей.
Операционные. С помощью таких эндоскопов можно осуществлять также хирургические манипуляции.
Биопсийные. Дают возможность взятия пробы ткани с органа, который нужно изучить.

Возраст пациента , которому предстоит обследование при помощи эндоскопа, определяет деление этих приборов на:

Детские эндоскопы. Для осуществления диагностических, хирургических мероприятий у маленьких пациентов, доктора используют эндоскопы, что имеют небольшой диаметр рабочей части.
Эндоскопы для взрослых.

Метод фиксирования изображения , которое воможно получить после внедрения рассматриваемого прибора в организм. Согласно данному критерию различают:

Конструкция эндоскопов. Зачастую эндоскопы по данному критерию разделяют на две группы:

Жесткие . Представляют собой короткую металлическую трубку, которая укомплектована лампочкой (для освещения), окуляром (для увеличения картинки). Жесткие эндоскопы не изготовляют длинными, — для получения изображения с максимально высоким качеством. Их недостатком является ограниченность участков, которые можно изучить.
Гибкие . Исходя из названия понятно, что такие эндоскопы могут изгибаться, доходя до самых отдаленных уголков организма. При необходимости тотального исследования ЖКТ гибкие эндоскопы будут незаменимы, однако их недостатком является плохое, по сравнению с жесткими эндоскопами, качество изображения.

В зависимости от того, какой участок организма следует изучить, вылечить используются различные эндоскопы.

Если рассматривать жесткие эндоскопы, то зачастую в медицине применяются следующие их виды:

Эндоскопы гибкие могут быть изготовлены в нескольких вариациях, самые популярные из которых следующие:

Как качественно и правильно провести дезинфекцию медицинского эндоскопа?

Эндоскоп, вместе с инструментами, которыми он укомплектован должен проходить несколько этапов обработки:

Какая камера медицинского эндоскопа лучше – с волоконной или линзовой оптикой?

Каждая из этих 2-х видов оптических систем имеет ряд преимуществ и недостатков. Выбор той или иной оптики будет зависеть от целей использования эндоскопа, участка, на котором предстоит работа с данным прибором:

Волоконная оптика хороша тем, что информация об объекте может передаваться по извилистому пути. Это позволяет провести обследование всего желудочно-кишечного тракта, изучить нижние дыхательные пути, мочевыводящие протоки, иные участки организма. Однако качество получаемого изображения не позволяет выявить ряд существующих патологий. Волоконной системой передачи изображения комплектуются гибкие эндоскопы.
Линзовая оптика , что характерна для жестких эндоскопов позволяет в несколько раз увеличить изучаемый объект, не искажая его. Это способствует выявлению и ликвидации некоторых серьезных заболеваний на ранних стадиях. Приборы с линзовой системой передачи изображения ограничены расстоянием – изображение может передаваться только по ровному пути.

Жесткие эндоскопы

Жесткий эндоскоп (оптическая трубка) состоит из визуальной и осветительной системы. Визуальная система состоит из линзовой, стержневой или градиентной оптики, которая заключена во внутреннюю металлическую трубку. Осветительная система состоит из оптического волокна, которое расположено между двумя металлическими трубками: наружной и внутренней.

Жесткие эндоскопы характеризуются четырьмя основными параметрами: диаметром рабочей части, длиной рабочей части, углом направления наблюдения и углом поля зрения.

Наиболее распространенные диаметры рабочей части 1,7; 2; 2,7; 4; 6; 8 и 10 мм. Длина жестких эндоскопов обычно находится в пределах от 100 до 1000 мм и изменяется с шагом 200 - 300 мм. Основные углы направления наблюдения 0, 30, 4S, 7S, 90 и 110°. Угол направления наблюдения может быть и плавно изменяемым в эндоскопах с качающейся призмой - от 30 до 110°. Угол поля зрения, как правило, варьируется от S0 до 90°. При этом необходимо учитывать, что увеличение поля зрения приводит к уменьшению детализации, т. е. можно видеть много и мелко или мало и крупно.

Основное преимущество жестких эндоскопов - высокая разрешающая способность - до 2S линий на миллиметр.

Гибкие эндоскопы

Не всегда возможен прямой доступ к объекту или сам объект имеет сложную геометрию, например, газотурбинные, электрические двигатели, турбогенераторы, котлы, теплообменники, трубы водоснабжения, канализации, промышленные коммуникации. В этом случае для визуального контроля применяют гибкие эндоскопы.

В гибких эндоскопах визуальная система и система передачи света состоят из волоконной оптики, смонтированной внутри гибкой трубки с управляемым дистальным концом.

Канал для передачи изображения представляет собой линзовый объектив, который строит изображение исследуемого объекта на торце кабеля для передачи изображения. Далее изображение передается по кабелю, состоящему из большого числа волокон толщиной 10-12 мкм. Расположения торцов волокон на входе кабеля точно должно соответствовать их расположению на выходе, т. е. должна быть регулярная укладка. Изображение, полученное на конце кабеля, рассматривается через окуляр, имеющий диоптрийную подвижку для подстройки под глаза.

Канал для передачи света представляет собой, как правило, светорассеивающую линзу, вклеенную в головку прибора, световолоконный жгут с нерегулярно уложенными волокнами толщиной 2S мкм. Конец световолоконного жгута вмонтирован в специальный наконечник, подключающийся к осветителю.

Гибкие эндоскопы имеют управляемый дистальный конец, изгибающийся в одной или двух плоскостях. Как правило, это определяется диаметром рабочей части. Обычно в эндоскопах малого диаметра (6 мм и менее) изгиб осуществляется в одной плоскости, а в более крупных - в двух. В эндоскопах различных производителей угол изгиба бывает от 90 до 180°. К тому же эндоскопы могут комплектоваться насадками или объективами бокового наблюдения. Это важно, если есть необходимость осматривать, например, стенки труб малого диаметра, где изгиб дистального конца невозможен.

Эндоскопы могут иметь канал для гибкого инструмента при необходимости осуществления манипуляций, например, захвата предметов, взятия пробы и т. д.

Основным недостатком гибких эндоскопов по сравнению с жесткими является более низкая разрешающая способность.

При выборе гибкого эндоскопа руководствуются двумя основными параметрами: диаметром и длиной рабочей части. Наиболее распространенные диаметры 4, 6, 8 и 10 мм. В последнее время ведущие производители предлагают гибкие эндоскопы диаметром рабочей части от 0,5 до 2 мм. Длины рабочей части изменяются от 500 до 3000 мм с шагом, как правило, 500 мм. Угол поля зрения составляет 50-60°. При необходимости он может быть увеличен до 90- 100°.

Обычно гибкие эндоскопы имеют герметичную маслобензостойкую рабочую часть с покрытием из нержавеющей стали.

Видеоэндоскопы

Гибкие волоконно-оптические эндоскопы имеют ряд недостатков, наиболее существенные из которых - невысокая разрешающая способность и ограничения по длине, определяемые волокном передачи изображения. Модернизация или, точнее, замена в системе передачи изображения гибкого эндоскопа волоконно-оптического жгута на электронику позволила повысить разрешающую способность приборов и увеличить их длину и привела к появлению видеоэндоскопов. Изображение в них через объектив попадает на ПЗС матрицу, затем сигнал по кабелю передается в блок преобразования и выводится на монитор.

В настоящее время в мире производятся с диаметрами рабочей части 6, 8, 10, 12, 16 и 20 мм и длиной от 2 до 30 м.

Осветители

Службы обеспечения безопасности, таможня - для быстрого поиска взрывных устройств, наркотиков, оружия, контрабанды, для осмотра содержимого непрозрачной тары без ее вскрытия и для ряда других специальных целей.

Архитектура и строительство - для проверки состояния силовых элементов перекрытий, внутренних полостей, арматуры и гидроизоляции стен, состояния трубопроводов, а также при архитектурном моделировании.

Газоперекачивающие станции - для контроля состояния лопаток, камер сгорания, топливной системы и других узлов газоперекачивающих агрегатов, проверки на наличие эрозии, коррозии, отложений и усталостных трещин в кранах, задвижках, трубопроводах, сепараторах и других узлах.

Химическая и нефтехимическая промышленность - для проведения систематических и аварийных осмотров трубопроводов, сосудов высокого давления, теплообменников, узлов пневмогидроавтоматики и других аппаратов.

Автомобильная промышленность - для контроля качества изготовления и сборки двигателей, например, качества очистки отливок от стержней, для контроля гидропневмосистем, качества сварки и окраски. В эксплуатации - контроль состояния клапанов, гильз цилиндров, зубьев шестерен, коррозии деталей кузова.

Железнодорожный и морской транспорт - для осмотра дизельных и электрических двигателей, генераторов, трансформаторов и других агрегатов и узлов.

Электронная промышленность - для контроля и обеспечения качества производства и сборки электронных устройств.

Наука и образование - для наблюдения за животными и насекомыми, исследований корневой системы растений и т. д. Для проведения археологических и поисковых работ, обследования внутренних полостей статуй и памятников.

Заключение

Мировыми лидерами в производстве технических эндоскопов являются Olympus (Япония), Everest VIT (США), ITI (США), Karl Storz (Германия). Их отличает широкий ассортимент продукции, высокое качество, опыт работы с крупными промышленными компаниями, оригинальные технические решения. Например, всеракурсная измерительная система на базе видеоэндоскопа Olympus со сменными бинокулярными объективами, измерительный видеоэндоскоп Everest VIT VideoProbe XLM модели “С” с видеокадром из 440000 точек стандарта S-VHS, со встроенными в рукоятку органами управления эндоскопом и LCD-монитором с TFT-матрице и измерением линейных размеров и глубины дефектов с погрешностью 2-3 %.

Среди отечественных производителей можно отметить компанию Оптимед (Санкт-Петербург), имеющую большой опыт в разработке и производстве гибких и жестких эндоскопов.

Практическая реализация преимуществ эндоскопической хирургии во многом определяется техническим оснащением операционной. В настоящее время существует достаточное количество фирм-производителей эндоскопического оборудования, поэтому недостатка в его выборе нет: на рынке представлено значительное количество эндоскопов, эндоскопических инструментов, дополнительной эндоскопической аппаратуры от относительно простых и недорогих до очень сложных, сделанных по последнему слову техники и поэтому весьма дорогостоящих. Однако в выборе эндоскопической техники нужна умеренность, следует исходить из необходимости ее приобретения и оценивать аппаратуру по принципу «польза -стоимость».

Одним из лидеров по производству эндоскопического оборудования является фирма «Karl Storz» (Германия), на примере аппаратуры которой рассматривается принципиальное оснащение эндоскопической операционной для проведения спинальных вмешательств.

Эндоскопическая система представляет собой комплекс инструментов и приборов, предназначенных для выполнения эндоскопической операции. Только отлаженное функционирование всех ее компонентов позволит хирургу выполнить намеченную операцию без особых технических трудностей.

Современная эндоскопическая хирургия предъявляет высокие требования к эндоскопам, инструментарию и эндоскопической аппаратуре, так как успех хирургических вмешательств во многом зависит от их совершенства. Поэтому хирург должен ориентироваться в широком выборе оборудования и инструментария и быть уверенным в надежности их работы.

Жесткие эндоскопы

Прежде чем перейти к описанию жестких эндоскопов , вкратце напомним физические основы их строения. По техническим признакам различают следующие виды эндоскопов:
- жесткие и гибкие;
- с линзовой и волоконной оптикой;
- с постоянным и переменным углами наблюдения, а также панорамные;
- с лампами накаливания и волоконными световодами;
- приборы для диагностики и оперативных вмешательств.

В современной медицине широко используются жесткие эндоскопы. Назначение эндоскопа определяют его длина, наружный диаметр, характер расположения объектива на дистальной части, диаметр и количество рабочих каналов.

Одной из самых важных систем эндоскопа является оптическая . Весьма строгие требования предъявляют к размерам, величине полей зрения, качеству изображения. Обычно увеличение оптической системы эндоскопа составляет от 1,1 до 2,2, оно зависит от расстояния между предметом изучения и проксимальным концом эндоскопа.

Принципиальная схема оптической системы жесткого эндоскопа состоит из трех частей:
объектива;
системы передачи изображения (СПИ);
окуляра.

Системы передачи изображения передает изображение на другой конец эндоскопа - к окуляру или к дополнительному объективу, на монитор, на видеотехнику, фотокамеру. В жестких эндоскопах используют три вида СПИ:
линзовую;
оптико-волоконную;
градантную.

Линзовая система передачи изображения заключается в последовательном прохождении световых лучей, которые проникают сначала через защитное окно, затем, попадая на призму, отклоняются и достигают объектива, где образуется уменьшенное изображение. По системе линз, расположенных в оптической трубке, изображение передается без изменения увеличения на окуляр, который увеличивает изображение, рассматриваемое исследователем.

Эндоскоп - это оптический прибор, предназначенный для подробного обследования внутренних, труднодоступных поверхностей и оценки работоспособности техники. Их существует несколько разновидностей. И если к объекту есть возможность прямого доступа, для контроля применяются жёсткие технические эндоскопы. С их помощью удобно рассматривать внутренние элементы сложных приборов и механизмов, трубопроводов небольшого диаметра, отверстий различного типа и т.д.

Устройство жестких эндоскопов технических

В жестком эндоскопе для наблюдения совмещены две системы: визуальная и световая. Первая служит для непосредственного наблюдения и исследования, вторая обеспечивает подачу света на обследуемый объект или поверхность. Эти две системы заключены в жесткую внешнюю трубку определенной длины.

Визуальная система может представлять собой систему стержневых линз, градиентную оптическую или может быть на основе ахроматических дуплетов.

 Система ахроматических дуплетов применяется при диаметре 6,5-10мм.

 Система стержневых линз подходит для эндоскопов диаметра меньше 6,5.

 Для совсем диметров (меньше 2мм) применяется градиентная система.

Световая система представляет собой оптоволокно находящееся между внешней трубкой и трубкой визуальной системы.

Фото Жесткие технические эндоскопы

Виды жестких технических эндоскопов

Выбирая эндоскоп следует опираться на несколько главных характеристик:

 Диаметр. Его рабочая часть должна легко проходить в отверстие объекта; Обычно это размеры 1,7; 2; 2,7; 4; 6; 8 и 10 мм.

 Длина трубки. Она зависит от характера производимой работы и величины осматриваемых объектов. Стандартные эндоскопы варьируют от 100 до 1000 мм и имеют шаг 200 - 300 мм.

 Угол направления. Он зависит от способа наблюдения. Для прямого доступа до 30 градусов, для бокового больше подойдет эндоскоп с углом 45, 75, 90 градусов. Среди жестких эндоскопов для этого существуют эндоскопы с качающейся призмой. Это позволяет изменять угол наблюдения объекта от 30 до 110 градусов.

 Угол поля зрения. Он может составлять от 60 до 90 градусов и выбирается исходя из требуемой точности обследования. То есть вы можете охватить взглядом максимальную поверхность или сконцентрироваться на одном элементе, представленным крупным планом. Таким образом, наблюдатель может выбрать степень детализации.

Область применения жестких технических эндоскопов

Обычная сфера применения эндоскопов - это двигатели различных типов и паровые турбины. Особого внимания к себе требуют турбины. Требования безопасности и их техническое обслуживание не возможно без использования жестких эндоскопов. При производстве деталей с помощью литья - обследование их внутренней поверхности, коррозии деталей испытывающих сверх нагрузки при эксплуатации, при контроле качества сварки. Частое применение они получили в судебных экспертизах, службах безопасности и таможенных терминалах, в строительных инспекциях при экспертизе сооружений. В электронной промышленности их используют для проверки качества производимой продукции и ее сборки. В науке - для наблюдения за растительностью и животными, при сложных археологических экспедициях.

Главное достоинство эндоскопов, они позволяют выявлять дефекты в труднодоступных местах, заранее определять проблемные участки поверхностей, что экономит время и средства. Своевременное выявление недостатков или их отсутствие существенно сокращает расходы на техническое обслуживание. Применение жестких эндоскопов ведет к увеличению фактов обнаружения дефектов и уменьшению поломок оборудования.

Эндоскоп - это устройство для осмотра труднодоступных мест. Его технические модификации активно используются в промышленности. На металлургических предприятиях устройства данного типа применяют для осмотра печей. Также эндоскопы дают возможность заглянуть внутрь различных баков.

К основным параметрам устройств относится разрешение, фокусное расстояние, радиус наклона и угол осмотра. Чтобы разобраться в указанном вопросе, надо рассмотреть устройство обычной модели.

Из чего состоит эндоскоп

Эндоскоп (технический) включает в себя трубку, тубус, а также шлейф. Линзы у моделей применяются разного диаметра. Замки, как правило, устанавливаются за переходниками.

Большинство устройств делается с коннектором, который является источником света. Клапан в устройствах рассчитан на определенное давление. Регулировка же эндоскопа осуществляется за счет рычага.

Типы устройств

По конструкции выделяют гибкие и жесткие устройства. В зависимости от типа действия, существуют оптические, линзовые, и градиентные модификации. Устройства могут выпускаться с ретранслятором или без него.

Описание гибких моделей

Эндоскоп технический (гибкий, цифровой) активно применяется для обследования состояния труб. Клапаны у моделей устанавливаются с головками. Предельный угол наклона у описываемых устройств составляет не менее 40 градусов. Для управления концом используются рычаги.

Линзы на эндоскоп технический (гибкий) устанавливаются направленного типа. Большинство модификаций собираются с клапанами подачи воздуха. Также надо отметить, со шлейфом. Как правило, у них применяются длинная трубка. Существуют модификации с освещением и без него.

Характеристики жестких устройств

Жесткий технический эндоскоп делается со стальными трубками. Диаметр линзы у моделей равняется не менее 1,3 см. Также стоит отметить, что аспирационные клапаны выдерживают большое давление. Предельный угол наклона равняется не более 10 градусов. Рычаги в устройствах используются с коннектором. В трубке находится специальный операционный канал. Предельное давление модификаций равняется не менее 4 Па. Шлейфы используются разного диаметра.

В среднем длина трубки составляет 8 см. Замки используются с рычагами и без них. Во многих эндоскопах имеются биопсийные клапаны. Модели данного типа можно использовать для обследования не только труб, но и сложных механизмов. Максимальная допустимая температура эндоскопов данного типа равняется 40 градусам.

Оптические модификации

Оптические модели выделяются высоким разрешением. Существует устройств. В них для подачи воздуха в трубке применяются переходники. Клапаны, как правило, используются операционного типа.

Предельное давление устройств составляет 4 Па. минимум равняется 2,5 см. Тубусы у модификаций применяются малого размера. Некоторые устройства хорошо подходят для обследования приборов. Клапаны подачи воздуха используются с накладками. Также надо отметить, что устройства отличаются по углу обзора. Концы делаются, как правило, из полимера. Переключатели используются с зажимами и без них.

Линзовые эндоскопы

Для работы во влажной среде подходит линзовый эндоскоп (технический). Характеристика данного устройства зависит от производителя. Трубки у моделей применяются малого диаметра, а концы устанавливаются разной формы. Большинство эндоскопов производится с одной головкой. Рычаги в данном случае устанавливаются на пульте. Клапаны подачи рассчитаны на малое давление. Замки используются с фильтрами и без них.

Некоторые эндоскопы способны похвастаться компактными размерами. Контроллеры устанавливаются за трубками. Угол обзора в устройствах достигает максимум 45 градусов. Операционные клапаны встречаются с подкладками и без них. Переключатели используются разного типа. Управляемые трубки применяются диаметром от 1,3 см.

Некоторые устройства делаются с подвижными головками. Также надо отметить, что максимальная допустимая температура для использования эндоскопов данного типа равняется 30 градусам.

Параметры градиентных устройств

Градиентный бороскоп-эндоскоп (технический) производится для обследования больших приводных устройств. Эти модели позволяют осматривать и баки разного размера. Некоторые устройства делаются с канальными тубусами.

Большинство эндоскопов способны выдерживать давление свыше 4 Па. Устройства с аспирационными клапанами выделяются компактностью. Линзы у них применяются малого диаметра, а предельный угол обора составляет примерно 40 градусов.

Минимальное фокусное расстояние доходит до 1,5 см. Рычаги используются с коннекторами. Довольно часто на эндоскопы устанавливаются подвижные трубки. Шлейфы применяются длиною от 7 см. Клапаны подачи используются на 3 и 5 Па. Коннекторы применяются с соединителем и без него. Также надо отметить, что тубусы используются с контроллерами. Некоторые модификации производятся с двумя коннекторами.

Описание моделей с ретрансляторами

Устройства с ретранслятором производятся с обзором от 40 градусов. Диаметр трубки у них равняется не более 1 см. Клапаны подачи, как правило, рассчитаны на 4 Па. Замки используются только с накладками.

Эндоскоп технический с ретрансляторами замечательно подходит для сантехников. Многие модификации обладают короткими трубками. Головки используются с наконечниками и без них. Если рассматривать модели с то линзы у них используются малого диаметра. Рычаги у моделей делаются с канальными переходниками. Универсальные шлейфы используются разной длины.

Тубусные устройства

Тубусные модификации активно применяются на крупных металлургических предприятиях. Большинство устройств делается с соединителями контактного типа. Некоторые из них производятся с одним замком. Угол обзора в среднем равняется 30 градусам. Минимальное фокусное расстояние составляет не более 1,8 мм. Если рассматривать устройства со шлейфами, то они делаются с линейными переходниками. Большинство устройств производятся с длинными трубками.

Также надо отметить, что упомянутые модификации отличаются по габаритам. Если рассматривать модели с управляемыми тубусами, то они обладают высоким разрешением. Контроллеры используются с подкладками. Головки для устройств подходят разной формы. Максимальная допустимая температура при использовании таких эндоскопов равняется 45 градусам.

Модели компании jProbe ST

Устройства данной торговой марки выделяются высоким разрешением. Современные модели делаются с подвижными тубусами. Также надо отметить, что существуют устройства с контакторами. Некоторые из них работают с управляемой головкой.

Контроллеры применяются малого размера. Замки на эндоскоп (технический), как правило, устанавливаются с фильтрами. В среднем диаметр трубки равняется 1,4 см. Клапаны подачи у модификаций рассчитаны на 3 Па. Шлейфы используются с соединителями и без них.

Некоторые модели делаются с коннекторами. Как правило, они используются для обследования емкостей. Также важно отметить, что системы защиты у эндоскопов данной торговой марки применяются серии Р30.

Если рассматривать устройства с операционными клапанами, то они работают при высоком давлении. Угол наклона у них составляет не более 4 градусов. Оптимальное фокусное расстояние равняется 5 см. Ремонт технических эндоскопов производится только в специализированных сервисных центрах.

Эндоскопы фирмы Olympus

Модели данной торговой марки выделяются подвижными трубками. Головки на эндоскоп (технический) устанавливаются малого диаметра. При этом накладки используются из полиуретана. Большинство устройств делается с переходниками. Линзы устанавливаются с накладками и без них. Аспирационные клапаны у моделей рассчитаны на давление 4 Па. Системы защиты применяются серии Р30 и Р40. Клапаны подачи используются с соединителями.

Некоторые модификации работают от управляемых тубусов. Если рассматривать устройства на биопсийных клапанах, то они делаются с короткими трубками. Угол обзора у них максимум равняется 30 градусов.

На технический эндоскоп цена рыночная достигает 35 тыс. руб. Оптимальное фокусное расстояние для обследования составляет 4 см. Замки у модификаций устанавливаются только за переходником. Максимальная допустимая температура использования эндоскопов указанного производителя равняется 40 градусам. Среди недостатков можно отметить только высокую стоимость товаров.

Модели компании Testo

Эндоскопы данной фирмы могут использоваться для осмотра печей. Минимальное фокусное расстояние у них составляет 0,5 см. Трубки используются диаметром от 1,4 см. Рычаги, как правило, устанавливаются на конвекторах. Большинство названных устройств производятся с переключателями. Шлейфы у них применяются с гибкими стойками. Некоторые эндоскопы способны работать при повышенной влажности. Также надо отметить, что существуют модификации с оперативными клапанами. Предельное давление у них равняется не менее 2 Па.

Системы защиты применяются серии Р33. Концы в данном случае управляются рычагами. Контроллеры используются с коннекторами и без них. Соединители устанавливаются только с накладками. Максимальная допустимая температура применения эндоскопов указанного производителя равняется примерно 45 градусам.