Углубленный анализ конструкции гибкого эндоскопа

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 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.

Вводимая трубка представляет собой многослойную композитную структуру, снаружи внутрь:

Внешний слой: медицинский полиуретан (ПУ) или силикон с гладкой, устойчивой к коррозии поверхностью, что снижает трение при введении и предотвращает проникновение биологических жидкостей.

Оплетка: Состоит из металлической проволоки (например, нержавеющей стали), обеспечивает радиальную прочность и устойчивость к перегибам, гарантируя гибкость вводимой части без смятия. Подкладка: Изготовлена из политетрафторэтилена (ПТФЭ) или полиэтилена (ПЭ), образует гладкий канал, защищая внутренние оптические волокна, провода и инструментальные каналы.
Вводимая трубка: Служит основным «каналом» эндоскопа, несущим дистальный конец для проникновения в тело человека. Её гибкость и диаметр (например, приблизительно 9–13 мм для гастроскопа и 11–13 мм для колоноскопа) определяют комфорт и доступность исследования.

II. Дистальный конец
Видимые части дистального конца: оптический глазок, ПЗС-матрица, сопло и отверстие для щипцов.
Система визуализации: Традиционные оптические эндоскопы: Свет передаётся по оптоволокну, передавая изображение наблюдаемой области в глаз человека или на устройство визуализации. Электронные эндоскопы: Используя многоцелевой ПЗС- или КМОП-датчик изображения, дистальная линза формирует изображение объекта на датчике. Датчик преобразует оптический сигнал в электрический или цифровой, который затем обрабатывается процессором изображений и передается на монитор.
Световод: Световод передает свет от источника холодного света к отрезку линии для освещения. Некоторые высокопроизводительные модели оснащены светодиодами в дистальном наконечнике для уменьшения потерь волокна. Насадка: Отверстие насадки обращено к ПЗС-датчику. Другой конец подключен к внешнему источнику воды и воздуха, обеспечивая подачу как воды, так и воздуха. Управляемый кнопками на панели управления, он может использоваться для промывания поля зрения (для удаления слизи или крови) или для надувания и расширения полостей (например, при желудочно-кишечных исследованиях). Его также можно использовать для удаления жидкости с поверхности ПЗС-датчика, которая закрывает поле зрения. Трубка щипцов: рабочий канал используется для введения инструментов, таких как биопсийные щипцы, петли и лазерные волокна, для забора образцов тканей или проведения терапевтических процедур.

Отверстие для аспирации: некоторые гибкие эндоскопы имеют отверстие для аспирации на переднем конце, подключенное к аспирационному насосу для удаления секрета, крови или остаточной жидкости, сохраняя при этом чистое поле зрения.

III. Изогнутая часть
Изогнутая часть состоит из различных структур: змеиных костей, стальной сетки, резины и стальной проволоки.

Структура: Внутренний слой, известный в отрасли как «змеиная кость», состоит из нескольких шарнирных металлических соединений. Внешний слой представляет собой стальную сетку, а внешний слой – видимый эластичный резиновый слой – обеспечивает герметичность и гибкость. Тяговые тросы (обычно 2–4) соединяют внутреннюю часть с ручками управления на рабочей части. Функция: Протягивание провода через ручку на операционном блоке обеспечивает активное сгибание изгибаемой секции (например, вертикальный изгиб на 180–210°, горизонтальный изгиб на 100–160°), адаптируясь к физиологическим изгибам полости рта человека (например, перистальтика пищевода и складки кишечника). Точное управление направлением наконечника позволяет избежать слепых зон и повышает эффективность исследования.

IV. Внешний вид операционного блока

Видимые части операционного блока включают ручку, разъем для кнопок, порт для доступа к инструментам и кнопки. Аксессуары включают кнопку подачи водяного пара и кнопку аспирации.

Ручка управления углом наклона: большая ручка управляет вертикальным изгибом, а маленькая – горизонтальным. Провод изгибаемой секции подключается через зубчатую или тросовую систему привода.

Кнопка подачи воды/воздуха: при блокировке кнопки и отпускании ее подается воздух; при продолжительном нажатии подается вода. Кнопка аспирации: подключается к клапану аспирации. При нажатии открывается аспирационный канал для удаления жидкости или остатков тканей из полости.

Отверстие для доступа к инструментам: съёмный уплотнительный интерфейс для установки инструментов, таких как биопсийные щипцы. Встроенный резиновый уплотнитель предотвращает утечку воздуха/жидкости. Кнопки: эти кнопки активируют такие функции, как баланс белого, стоп-кадр, фото- и видеосъёмка.

5. Внутренний блок управления (передняя часть)
На передней части рукоятки управления расположены основные элементы управления углом наклона. К ним относятся звёздочка, цепь, ограничитель угла наклона, соединитель цепи и троса, трос и спиральная трубка. Шестерни соединяются с внешней ручкой. Поворот ручки приводит в движение внутренние шестерни, которые, в свою очередь, приводят в движение цепь. Конец цепи соединяется с тросом, натягивая его и изгибая передний конец. 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 кнопки подачи воды и воздуха, соединитель шланга подачи воды и воздуха и аспирационную трубку. В этой области также расположены некоторые кабели кнопок, служащие основной точкой доступа при ремонте кнопок.

7. Световод
Аналогично, по сравнению с вводимой трубкой, внутреннее устройство световода относительно простое и не будет подробно рассматриваться. Поперечное сечение показывает световод, в котором расположены аспирационная трубка, кабель ПЗС-матрицы, кабель кнопки, трубки подачи воды и воздуха, а также световой луч.

8. Световод
Микросхема памяти: используется для хранения базовой информации об эндоскопе, например, времени.
Порт для бутыли с водой: подключается к бутыли с водой.
Порт аспирации: подключается к внешнему источнику отрицательного давления.
Порт аспирационной трубки и порт для подачи воды/воздуха: каналы для воды/пара, внутренние соединения со световодом, подключаются к внутренним трубкам, невидимы невооруженным глазом.
Держатель ПЗС-матрицы: подключается к источнику питания.
Входное отверстие для света и входное отверстие для воздуха: вставьте порты источника холодного света в одном направлении.

9. Вспомогательные функции
Структура инструментального канала: Полая трубка, проходящая через вводимую часть, с гладкой внутренней стенкой для уменьшения трения с инструментами.
Функции:
Диагностика: Введение биопсийных щипцов (диаметром приблизительно 1-2 мм) для забора ткани или цитологической щеточки для сбора отслоившихся клеток.
Терапия: Введение гемостатических клипс, электрических петель, толкателей стентов и т. д. для выполнения таких процедур, как гемостаз, полипэктомия и расширение стриктур.
Чем больше диаметр (например, терапевтические эндоскопы могут достигать 4,2 мм), тем сложнее используемые инструменты. Система подачи воздуха/воды
Источник воздуха/воды: Внешние баллоны со сжатым медицинским воздухом или углекислым газом (для уменьшения вздутия живота и дискомфорта); стерильная вода. Поток воздуха/воды переключается кнопкой на панели управления и выпускается через сопло на дистальном конце, а 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 используется отдельный источник света, независимый от пучка световода, что предотвращает передачу тепла к дистальному концу (технология источника холодного света). Электронные эндоскопы (основное направление в современных приложениях) используют датчики изображения (ПЗС/КМОП): интегрированные в наконечник, они могут достигать плотности пикселей в миллионы (например, 1920×1080 пикселей в эндоскопах высокой четкости), с разрешением, значительно превосходящим разрешение волоконной оптики. Они напрямую преобразуют оптические сигналы в электрические, которые затем передаются по кабелям на главный компьютер для цифровой обработки. Эти датчики поддерживают такие функции, как улучшение изображения (например, узкополосная визуализация (NBI)) и электронное увеличение.

Как показано выше, каждый компонент гибкого эндоскопа разработан на основе принципов «точной визуализации, гибкого управления и интегрированной функциональности». Их сложность и точность напрямую определяют эффективность клинической диагностики и лечения. На практике врачи должны умело использовать каждый компонент, учитывая анатомические особенности пациента и особенности поражения, для достижения оптимальных результатов исследования.