Краткий анализ медицинских эндоскопов и их рынка

Гибкие эндоскопы — это прецизионные медицинские устройства, сочетающие в себе оптические, механические и электронные технологии. Они широко используются для обследования и лечения естественных полостей тела, таких как пищеварительный тракт и дыхательные пути. Ниже представлен подробный анализ внутренних структурных компонентов и их функций, включая: вводимую трубку, дистальный конец, изгибаемую часть, внешнюю рабочую часть, внутреннюю рабочую часть (переднюю), внутреннюю рабочую часть (заднюю), световод, головку световода, вспомогательные функции и сравнение оптических и электронных эндоскопов — всего десять секций.

1. Вводимая трубка

Вводимая трубка содержит четыре стальные проволоки, расположенные в четырёх направлениях, каждая из которых защищена спиральной трубкой. Внутри также расположены ПЗС-линии, трубки для подачи воды и воздуха, трубки щипцов и световой луч.

Структура вводимой трубки: состоит из многослойного композитного материала, снаружи внутрь, и включает в себя:
Внешний слой: медицинский полиуретан (ПУ) или силикон с гладкой, устойчивой к коррозии поверхностью, которая снижает трение при введении и предотвращает проникновение биологических жидкостей. Оплетка: сплетена из металлической проволоки (например, нержавеющей стали), обеспечивает радиальную прочность и устойчивость к перегибам, гарантируя гибкость места введения без смятия.
Внутренний слой: изготовлен из политетрафторэтилена (ПТФЭ) или полиэтилена (ПЭ), образует гладкий канал для защиты внутренних оптических волокон, проводников и инструментальных каналов.
Функция вводимой трубки: служит основным «каналом» эндоскопа, несущим дистальный конец для проникновения в тело человека. Ее гибкость и диаметр (например, приблизительно 9–13 мм для гастроскопа и 11–13 мм для колоноскопа) определяют комфорт и доступность исследования.

II. Дистальный конец

Видимый передний конец: оптический глазок, ПЗС-матрица, сопло и отверстие для пинцета.
Система визуализации: Традиционные оптические эндоскопы передают свет по оптоволокну, передавая изображение наблюдаемой области человеческому глазу или устройству визуализации.
Электронные эндоскопы используют многоцелевой ПЗС- или КМОП-датчик изображения. Линза в передней части конца проецирует изображение объекта на датчик, который преобразует оптический сигнал в электрический или цифровой. Затем этот сигнал обрабатывается процессором изображений и передается на монитор. Световод: Световод передает свет от источника холодного света к отрезку линии для освещения. Некоторые высокопроизводительные модели оснащены светодиодной подсветкой на конце для уменьшения потерь волокна.
Сопло: Отверстие сопла обращено к ПЗС-матрице, а другой конец подключен к внешнему источнику воды и воздуха для подачи как воды, так и воздуха. Управляемая кнопками на панели управления, эта функция может использоваться для промывания поля зрения (для удаления слизи или крови) или для раздувания и расширения полостей (например, при желудочно-кишечных исследованиях). Её также можно использовать для удаления жидкости с поверхности ПЗС-матрицы, которая закрывает поле зрения. Трубка щипцов: рабочий канал используется для введения инструментов, таких как биопсийные щипцы, петли и лазерные волокна для взятия образцов или обработки тканей.
Отверстие для аспирации: некоторые гибкие эндоскопы имеют отверстие для аспирации на конце, соединённое с аспирационным насосом, для удаления секрета, крови или остатков жидкости, сохраняя поле зрения чистым.

III. Изогнутая часть

Изогнутая часть состоит из змеи, стальной сетки, резины и стальной проволоки.
Структура: Внутренний слой, известный в отрасли как «змея», состоит из нескольких шарнирных металлических соединений. Внешний слой представляет собой стальную сетку, а внешний слой – видимую эластичную резину, обеспечивающую герметичность и гибкость. Внутри ручки управления операционного блока соединены тросами (обычно 2–4).
Функция: Протягивание тросов через ручки управления позволяет активно изгибать изгибаемую часть (например, на 180–210° по вертикали, на 100–160° по горизонтали), адаптируясь к физиологическим изгибам полости рта человека (например, перистальтике пищевода и складкам кишечника). Это позволяет точно контролировать направление наконечника, избегая слепых зон и повышая эффективность исследования.

IV. Внешний вид операционного блока
Видимые части операционного блока включают ручку, гнездо для кнопок, порт доступа к инструментам и кнопки. Аксессуары включают кнопку подачи водяного пара и кнопку аспирации.
Ручка управления углом: большая ручка управляет вертикальным изгибом, а маленькая — горизонтальным. Они управляют тросами с помощью зубчатой или тросовой передачи.
Кнопка подачи воды/воздуха: блокировка кнопки без нажатия позволяет подавать воздух; При непрерывном нажатии на кнопку подается вода. Кнопка аспирации: подключается к аспирационному клапану. При нажатии открывается аспирационный канал для удаления жидкости или остатков тканей из полости. Порт доступа к инструментам: съемный герметичный интерфейс для установки инструментов, таких как биопсийные щипцы. Он оснащен встроенным резиновым уплотнителем для предотвращения утечки воздуха и жидкости.

Кнопки: кнопки активируют такие функции, как баланс белого, стоп-кадр, фото- и видеозапись.

5. Внутренний блок управления (передняя часть)
На передней части рукоятки управления расположены в основном компоненты управления углом наклона. К ним относятся звездочка, цепь, ограничитель угла наклона, соединитель цепи с проволокой, проволока и спиральная трубка. Шестерня соединена с внешней ручкой. Поворот ручки приводит в движение внутреннюю шестерню, которая, в свою очередь, приводит в движение цепь. Конец цепи соединен с проволокой, натягивая ее и изгибая наконечник. Ограничитель угла наклона предотвращает повреждение других компонентов из-за чрезмерного угла наклона.

6. Внутренний блок управления (задняя часть)
На задней части рукоятки управления расположены многочисленные системы трубопроводов. Ключевые компоненты включают в себя разъем для подключения кнопки подачи воды и газа, соединитель для подключения трубки подачи воды и газа и аспирационную трубку. В этой области также расположены некоторые кабели кнопок, обеспечивая основной доступ для ремонта кнопок.

7. Световод
Аналогично, внутренняя часть световода относительно проста по сравнению с вводной трубкой и не будет подробно рассматриваться. Поперечное сечение световода показывает аспирационную трубку, кабель ПЗС-матрицы, кабель ключа, трубки подачи воды и воздуха, а также световой луч.

8. Головка световода
Микросхема памяти: используется для хранения базовой информации эндоскопа, например, времени.
Порт для бутыли с водой: подключается к бутыли с водой.
Порт для аспирационной трубки: подключается к внешнему источнику отрицательного давления.
Порт для аспирационной трубки и порт для трубок подачи воды и воздуха: каналы для водяного пара, служащие внутренними соединениями со световодом, невидимы невооруженным глазом.
Держатель ПЗС-матрицы: подключается к источнику питания.
Входное отверстие для света и воздухозаборное отверстие: подключаются к порту источника холодного света в одинаковой ориентации.

9. Вспомогательные функции
Структура инструментального канала: Полый канал, проходящий через вводимую часть, с гладкой внутренней поверхностью для уменьшения трения.

Функция:
Диагностика: Введение биопсийных щипцов (диаметром приблизительно 1-2 мм) для забора ткани или цитологической щеточки для сбора отслоившихся клеток. Лечение: Установка гемостатических клипс, электрических петель, толкателей стентов и т.д. для достижения гемостаза, полипэктомии и расширения стриктуры.

Чем больше диаметр (например, терапевтические эндоскопы могут достигать 4,2 мм), тем сложнее используемые инструменты.

Система подачи воздуха/воды

Источник воздуха и воды: Внешние баллоны со сжатым медицинским воздухом или углекислым газом (для уменьшения вздутия живота и дискомфорта); источник воды – стерильная вода. Поток воздуха/воды переключается кнопкой на панели управления и выпускается через сопло на дистальном конце. Давление регулируется основным блоком.

Система аспирации: Источник отрицательного давления: электрический аспиратор или центральная вакуумная система, обычно с отрицательным давлением от -200 до -400 мм рт. ст. Используется для удаления кровотечения, слизи, инородных тел или аспирации тканей во время процедуры.

10. Оптический эндоскоп против электронного эндоскопа

Оптический эндоскоп (традиционный)

Пучок световода: Состоит из десятков тысяч микронных оптических волокон (кварцевое стекло или пластик), каждое волокно выровнено на противоположных концах, передавая изображения посредством полного внутреннего отражения. Недостатки: Обрыв волокна может легко привести к появлению «черных пятен», а разрешение ограничено (примерно 3000–5000 пикселей). Для передачи света и предотвращения передачи тепла к кончику используется отдельный источник света, независимый от пучка световода (технология холодного света).

Датчик изображения (ПЗС/КМОП), расположенный в наконечнике современного электронного эндоскопа, может достигать миллионов пикселей (например, 1920×1080 пикселей для эндоскопов высокой чёткости), обеспечивая разрешение, значительно превышающее разрешение волоконной оптики. Он напрямую преобразует оптические сигналы в электрические, которые затем передаются по кабелю на главный компьютер для цифровой обработки. Он поддерживает улучшение изображения (например, узкополосную визуализацию NBI) и электронное увеличение.

Как видно из вышеприведённого анализа, каждый компонент гибкого эндоскопа разработан на основе принципов «точной визуализации, гибкого управления и интегрированной функциональности». Его сложность и точность напрямую определяют эффективность клинической диагностики и лечения. На практике врачи должны в совершенстве освоить работу каждого компонента, учитывая анатомические особенности пациента и особенности поражения, для достижения оптимальных результатов исследования.