Obiectele chirurgicale sunt printre cele mai vechi forme de instrument medical, cu unele dintre primele exemple de inregistrare care dateaza din anii 70AD. Initial format din simple tuburi tubulare, de-a lungul timpului aceste dispozitive rudimentare au fost adaptate pentru a include lentile de marire si iluminare, evoluand in cele din urma in scopurile chirurgicale sofisticate folosite astazi.

Scopuri diferite pentru portiuni diferite ale operatiei

O serie de scopuri sunt vazute aliniate pe o tava chirurgicala laparoscopica avansata. Scopurile in sine sunt de diametru diferit, cu varfuri diferite la capete. Varfurile inclinate sunt uneori optime pentru a privi in jurul colturilor sau la suprafata peretelui abdominal. Scopurile mai mari permit mai multa lumina si, prin urmare, o calitate si vizualizare mai buna a imaginii.

Primul obiectiv iluminat, supranumit Lichtleitersi constand dintr-un tub de vizionare, o lumanare si o serie de oglinzi, a fost dezvoltat de Philip Bozzini din Austria in 1805. Desi dispozitivul nu a gasit favoare printre chirurgii zilei datorita practicarii sale, a servit ca sursa de inspiratie pentru alti inventatori, iar anii urmatori au vazut productia unui numar de noi proiecte care incorporeaza diferite tipuri de lampi. Primul domeniu de iluminat cu ajutorul unei surse de lumina electrica a fost dezvoltat in 1867 de Julius Bruck, medic stomatolog din Breslau. Utilizand principiile iluminarii incandescente, designul lui Bruck a folosit o bucla de sarma de platina incalzita cu energie electrica pana cand a stralucit. In comun cu formele anterioare de intindere iluminata, unul dintre dezavantajele principale ale proiectarii a fost cantitatea de caldura generata de sursa de lumina,

Domeniul de aplicare utilizat impreuna cu o camera HD

Exista o varietate de domenii diferite care necesita o camera video pentru a transmite imaginea pe monitor. Aceste obiective sunt in realitate doar o serie de sisteme de lentile care ajuta la focalizarea si concentrarea luminii in lungul tubului lung.

Array

La fel ca o camera digitala digitala SLR, calitatea imaginii depinde nu numai de cipul diferitelor megapixeli si de design, ci si de sistemul optic de lentila.

Abia in anii 1950, cand iluminarea cu fibra optica a devenit o solutie viabila, aceasta problema a fost rezolvata in cele din urma. Utilizarea fibrelor optice ca mediu de transmisie a insemnat ca sursa de iluminare sa poata fi adapostita departe de domeniul propriu-zis, ceea ce duce la o reducere semnificativa a cantitatii de caldura transmisa in varf. Primul domeniu cunoscut de fibra optica a fost dezvoltat in anii 1930, dar nu a avut succes din cauza calitatii slabe a fibrei optice disponibile la acea vreme. Diversi inventatori au contribuit la imbunatatirea capacitatilor de transmitere a fibrelor optice, inclusiv olandezul Abram Van Heel, fizicianul britanic Harold Hopkins si americanul Brian O’Brien. Initial utilizate pentru a transmite fascicule de fibre optice, usor ambalate, au fost in cele din urma utilizate pentru a transmite imagini, permitand dezvoltarea de endoscopuri flexibile,

Un alt salt important in ceea ce priveste proiectarea domeniului de aplicare a avut loc in anii 1950 cand, dupa ce a observat nevoia continua de o forma imbunatatita a sferei rigide in timpul lucrarilor sale pe fibre optice, Harold Hopkins a prezentat proiectarea lentilelor sale de tija. Anterior, scopurile au constat dintr-o serie de lentile, separate prin goluri de aer, adapostite intr-un tub metalic. Pentru a mentine un diametru de suprafata util, micile trebuie sa fie foarte mici, dar astfel de lentile erau extrem de dificile de fabricat la acea vreme, de aceea aveau tendinta de a fi de calitate slaba, ducand la imagini lipsite de claritate si luminozitate. Proiectarea lui Hopkins a folosit tije de sticla in loc de goluri de aer, eliminand nevoia lentilelor cu totul. Claritatea si luminozitatea imaginilor rezultate au fost de pana la optzeci de ori mai mari decat au fost oferite de dispozitivele comparabile la acea vreme.

Camerele medicale analogice sunt disponibile inca de la mijlocul anilor ’70, dar initial erau foarte grele si nu puteau fi dezinfectate, limitandu-le utilitatea in aplicatiile chirurgicale. O descoperire majora a avut loc in 1982, cand a fost introdusa prima camera medicala cu stare solida.

Bazate pe un cip de siliciu numit dispozitiv cuplat la incarcare (CCD), aceste camere digitale erau usoare, sterilizabile si ofereau o stabilitate a culorii imbunatatita. CCD-urile sunt acum intalnite frecvent in multe produse de consum, inclusiv camere digitale si camere web. Ele constau dintr-un cip de siliciu acoperit in senzori de imagine, cunoscuti sub denumirea de pixeli, care transforma energia de lumina de intrare dintr-o scena vizuala intr-un semnal digital care poate fi stocat, procesat sau transmis cu o eficienta si fiabilitate mai mare decat echivalentul sau analog.

Astazi, un sistem tipic de laparoscopie este format din patru componente principale: una sau mai multe camere digitale, o sursa de lumina, un monitor si scopul propriu-zis.

Sistemul Robotic Camera este format din doua camere intr-una

Stereopsisul sau abilitatea de a diferentia adancimea de camp necesita doi ochi care privesc aceeasi imagine, cu o mica diferenta intre cei doi. Disparitatea oculara este diferenta dintre pozitia dintre ochiul stang si cel drept la om. Sistemul robotic foloseste doua camere si doua sisteme diferite de lentile care functioneaza aproape in paralel, dar cu o mica diferenta. Viziunea 3D a robotului este produsa intr-un mod foarte asemanator cu cel al mintii umane.

Camerele foto pot utiliza diferite tipuri de lentile, inclusiv zoom-ul sau focalizarea fixa ​​interschimbabila si pot fi proiectate cu un singur sau trei chip. Camerele cu un singur chip contin senzori pentru lumina rosie, verde si albastra incorporata pe un singur cip CCD. Modelele cu cip triplu utilizeaza o prisma localizata in unitatea capului camerei pentru a imparti imaginea de intrare in componente rosii, verzi si albastre si directiona aceste fascicule de lumina in trei cipuri CCD separate. Imaginea rezultata poate oferi o calitate superioara in ceea ce priveste definirea si claritatea culorii, dar camerele cu trei cipuri sunt mai scumpe si mai grele decat versiunile cu un singur chip. Greutatea este un factor semnificativ, deoarece aparatul foto este montat de obicei direct pe partea de sus, iar o camera mai grea poate face instrumentul mai dificil de manevrat.

Dupa ce imaginea a fost digitalizata, aceasta poate suferi prelucrari suplimentare, unele sisteme oferind functii precum filtrarea, reducerea zgomotului, reglarea culorii si imbunatatirea imaginii. Feed-ul video rezultat este apoi trimis la un monitor, unde poate fi vizualizat de catre chirurg si de restul echipei chirurgicale. Monitoarele cu panou plat de inalta definitie sunt acum utilizate frecvent, unele dintre ele includ functionalitatea sterila a ecranului tactil, oferind chirurgului controlul asupra intregului sistem imagistic prin intermediul monitorului.

Imaginile pot fi, de asemenea, directionate catre un ecran ocular sau pe cap. Aceasta din urma optiune este utilizata de sistemele 3D care utilizeaza o pereche de camere pentru a captura o imagine stereoscopica. In plus, iesirea video poate fi, de asemenea, inregistrata sau chiar vizualizata de la distanta printr-un flux de internet live care deschide o serie de oportunitati in ceea ce priveste munca de la distanta si de colaborare.

Iluminarea este de obicei furnizata de un bec incandescent, cu o iesire in intervalul 250W – 300W. Ca si pe vremea lui Bruck, astfel de becuri genereaza o cantitate semnificativa de caldura sub forma de lumina infrarosie (IR). Prin urmare, este necesar un filtru de caldura pentru a reduce cantitatea de IR transmisa laparoscopului. Cele mai multe sisteme includ, de asemenea, circuite care permit reglajul manual al nivelului de lumina al chirurgului, pentru a tine cont de factori incluzand preferintele personale si conditiile diferite de iluminare ambientala. De asemenea, sunt disponibile sisteme de reglare automata. Acestea folosesc semnalul de luminanta derivat din iesirea video pentru a lucra daca imaginea este supraexpusa si ajusteaza intensitatea sursei de lumina in consecinta.

Lumina ofera calea de informare

O fotografie creata cu un obturator lung surprinde degradarea luminii in cablurile de lumina ale sistemelor laparoscopice vechi acum retrogradate in laborator. Atunci cand calitatea imaginii nu este optima in timpul unui caz laparoscopic, pot exista numeroase surse ale problemei. Problema poate fi in domeniul de aplicare (sau sistemul de lentile), camera foto (dispozitivul de inregistrare), monitorul (dispozitivul care afiseaza informatiile) sau cablul de lumina care furnizeaza cantitatea de lumina necesara pentru a ilumina intregul abdomen. printr-o deschidere foarte mica.

O lentila de condensare este utilizata pentru a concentra lumina de la bec in jos intr-un fascicul ingust la intrarea cablului, unde este transmisa laparoscopului printr-un cablu de gel sau fibra. Cablurile de gel constau dintr-o teaca metalica umpluta cu gel de cristal lichid, terminata la fiecare capat cu un cristal de cuart. Cablurile cu fibra optica sunt formate din pachete de fibre optice bine impachetate, inconjurate de mai multe straturi de invelis flexibil de protectie. Ambele tipuri de cabluri ofera niveluri foarte ridicate de transmisie a luminii, dar sunt oarecum fragile, iar in timp ce cablurile cu gel pot oferi rezultate superioare in ceea ce priveste luminozitatea si temperatura culorii, sunt, de asemenea, mai predispuse la rupere din cauza rigiditatii stratului exterior al metalului.

Laparoscopul in sine consta, de obicei, dintr-un inel exterior de fibre optice utilizate pentru a transmite lumina in corp si un miez interior de lentile prin care scena vizuala iluminata este retrasa inapoi la camera. Sunt disponibile diferite tipuri de laparoscop, specificate in ceea ce priveste lungimea totala, numarul tijelor, diametrul si unghiul de vedere.

In general, cu cat amploarea este mai larga, cu atat imaginea este mai luminoasa. Lentilele sunt disponibile in intervalul 1,9 mm pana la 12 mm, dar dimensiunile de 5 mm si 10 mm sunt cele mai frecvente alegeri pentru pacientii pediatri si, respectiv, pentru adulti.

Unghiurile de vizualizare intre 0o si 70o sunt posibile, 0o si 30o fiind cele mai utilizate. Domeniul 0o foloseste un obiectiv vertical la capatul opus al obiectivului camerei, oferind o vedere panoramica directa. Camera este atasata intr-o pozitie fixa, astfel incat rotatia domeniului de aplicare provoaca rotirea camerei. Domeniul 30o foloseste o lentila unghiulara, care are ca rezultat o imagine mai ingusta si mai putin stralucitoare, dar poate fi utilizata pentru a vizualiza in jurul colturilor si poate permite mai mult spatiu pentru manipularea altor instrumente in timpul operatiei. Aparatul de fotografiat este atasat printr-un cuplaj rotativ, permitand rotirea domeniului de aplicare independent in timpul utilizarii. Acest lucru necesita ca camera sa fie mentinuta in orientarea corecta pe parcursul unei proceduri. Lentilele inclinate pot fi de asemenea murdare mai rapid datorita contactului crescut cu organele intraabdominale.

In timpul interventiei chirurgicale, lentilele de aplicare pot fi intunecate frecvent de ceata, sange, solutie salina sau alte materiale. Pentru a combate aceasta problema au fost dezvoltate diverse dispozitive, inclusiv sisteme de spalare a lentilelor, stergatoarele mecanice, jeturi de aer cu flux continuu si tambururi cu banda transparenta. O abordare alternativa implica utilizarea unei statii de curatare ancorate la peretele intraabdominal in timpul unei proceduri, dupa care chirurgul poate sterge lentila, dupa cum este necesar.

Noile dezvoltari ale tehnologiilor laparoscopice includ sisteme de realitate virtuala (VR) si realitate augmentata (AR). Sistemele VR se bazeaza exclusiv pe imagini generate de computer, in timp ce in sistemele AR, imagini ale pacientului, capturate folosind radiografie, CT volumetric sau alte tipuri de tehnica de imagistica medicala, sunt suprapuse pe fluxul direct de la camerele chirurgicale stereoscopice pentru a crea un 3D imbunatatit imagine la care se poate referi chirurgul in timpul unei proceduri, fara a fi nevoie sa se uite departe de locul de operatie. Desi tehnica a fost folosita cu succes in neurochirurgie de mai multi ani, laparoscopia AR in viata este inca la inceput. Cu toate acestea, ambele sisteme AR si VR au fost utilizate cu succes in aplicatiile de antrenament laparoscopic.

Mai multe scopuri si masini multiple

Cazurile robotizate avansate pot utiliza uneori o varietate de scopuri diferite si sisteme de masini pentru a facilita vizualizarea in timpul portiunilor operatiei. In unele cazuri, laparoscopul poate fi utilizat in acelasi timp cu robotul pentru a permite vizualizarea dintr-o perspectiva diferita, astfel incat structurile sa poata fi identificate cu doua puncte de vedere. Un al treilea scop, un endoscop, poate fi utilizat pentru a oferi o perspectiva din interiorul intestinelor sau bronhiilor.

ARTICOLE SIMILAREDE LA ACELAȘI AUTOR