Сучасні моделі ендоскопів, інструментарію і допоміжного обладнання

Сучасні моделі ендоскопів, інструментарію і допоміжного обладнання

 

Розвиток ендоскопії, розпочавшись з кінця XVIII століття, пройшов декілька послідовних етапів, кожен з яких характеризувався вдосконаленням обладнання і появою нових методик, хоча перші спроби оглянути людину зсередини здійснювалися ще в античні часи. Так, Гіппократом (біля 400 р. до н.е.), проводилися дослідження прямої кишки, вагіни, горла за допомогою інструментів, подібних до сучасних аноскопів і кольпоскопів. Джерелом світла у цих приладах було сонячне світло. Підтвердженням цьому були археологічні розкопки Помпеї (зруйнована в 70-х роках нашої ери), під час яких було виявлене вагінальне дзеркало.

Ким і коли була виконана 1-а ендоскопія сказати зараз вже неможливо, хоча вважається, що зробив її арабський цілитель Абдул Касим (936-1013), який, використовуючи скляний дзеркальний рефлектор, оглядав шийку матки.

Взагалі ж в історії розвитку ендоскопії розрізняють 4 етапи:

1. Ригідний (1795 – 1932).

2. Напівгнучкий (1932 – 1958).

3. Волоконно-оптичний (1958 – 1984).

4. Період цифрових технологій (з 1984 по теперішній час).

Основи сучасної ендоскопії були закладені в ХІХ столітті у Німеччині лікарем з Франкфурта-на-Майні Philipp Bozzini (1773-1809), який представив lichtleiter (рис. 1), або, іншими словами “провідник світла”, про що він вперше заявив на шпальтах франкфуртської газети у 1804 році і у виданій згодом окремій монографії. Уже в наступному році ним же було ретельно описано прилад і повідомлено про перше випробування. Його пристрій дав початок 1-у періоду ендоскопії – ригідному .

Прилад складався з двох компонентів: 1 – джерела світла і оптичної системи, 2 – системи дзеркал і оглядових труб. Джерелом світла у приладі lichtleiter були свічка і вгнуте дзеркало, які розташовувалися у кожусі, що мав форму вази. Світло від них проходило по одному сегменту оглядової труби, в той час, коли лікар міг спостерігати зображення в іншому сегменті цієї ж труби. [13]

Серйозним недоліком приладу була

          Рис. 1                         недостатня освітлюваність від свічки. З самого початку Philipp Bozzini планував використовувати lichtleiter в якості інструменту для огляду вагіни, що і продемонстрував згодом. Проте, з часом, він дійшов висновку, що за його допомогою можна досліджувати ротову порожнину, ніс, вуха, уретру, сечовий міхур і пряму кишку.

Для того, щоб провести клінічні випробування приладу у Відні Philipp Bozzini звернувся з відповідним проханням до австрійського Erzherzog Carl Ludwig Johann Joseph Laurentius von Österreich, Herzog von Teschen, на службі у якого він перебував в якості полкового хірурга. Однак, внаслідок професійної, часто нечесної конкуренції, клінічні випробування привели до краху такої передової на той час ідеї. Joseph von Gabrielly, директор Josephs Аcademy, заснованої у 1785 як прогресивний центр навчання військових лікарів, сприятливо відгукнувся про новий прилад, відмітивши, що пристрій “корисний для дослідження з гострим зором і, в кінцевому результаті з блискучим розумом, тому сама ідея заслуговує уваги, а винахідник подяки”. Протилежну за змістом рецензію отримав прилад від голови медичного факультету Віденського університету Andreas Josef von Stifft, який стверджував, “судження розумного лікаря і палець досвідченого дослідника будуть все ще залишатися, як і в минулому, єдиними засобами, завдяки яким пацієнт, котрому призначається lichtleiter, буде отримувати відповідне лікування.

У квітні 1808 року Philipp Bozzini був призначений міським лікарем Франкфурта, відповідальним за попередження епідемічних захворювань. На цій посаді він заразився тифом під час обстеження хворого. Помер Philipp Bozzini від цього захворювання 4 квітня 1809 року у віці 35 років. Не дивлячись на конкуренцію він встановив прецедент з приладом lichtleiter, всі наступні проекти протягом півтора століття були ініційовані його приладом.

У даний час оригінал приладу знаходиться у Американському Коледжі хірургів (American College of Surgeons).

         У 1826р. французький лікар H. L. Segales повідомив про застосування удосконаленого апарату, сконструйованого Bozzini, під назвою Speculum urethra cisticum (рис.2). Французький хірург Antoine Jean Desormeaux, який вважається “батьком ендоскопії”, у 1853 р. застосував для освітлення під час ендоскопічного дослідження спиртову лампу, яка давала біле, яскраве світло, що дало можливість провести огляд більш детально. Інструмент був призначений для використання в гінекології та урології і поєднував у собі систему дзеркал і лінз. [16]

 

                                  Рис. 2. Speculum urethra cisticum

Недоліком приладу було виникнення опіків внаслідок більш-менш тривалого огляду. Однак за цей винахід він був премійований Паризькою медичною академією, а сам пристрій отримав застосування у клінічній практиці. Сам же  Desormeaux вперше застосував термін “ендоскоп”. [36]

         Дещо пізніше, у 1868 році, видатним німецьким лікарем A. Kussmaul було введено в практику методику гастроскопії за допомогою металевої трубки з гнучким обтуратором. Спочатку в шлунок вводили гнучкий провідник (обтуратор), а по ньому порожню металеву трубку. Для цього необхідно було сумістити вісь зубів і стравоходу в одній площині. В подальшому принцип A. Kussmaul було покладено в основу всіх методик з використанням жорстких і напівжорстких гастроскопів. Пріоритет A. Kussmaul був встановлений і детально описаний G. Killian. [18, 19, 20, 21]

         У тому ж таки 1868 році Bevan, а у 1870 Waldenburg незалежно один від одного розробили трубчасті езофагоскопи. Bevan використовував ендоскоп в 4 дюйми (10 см) довжиною і 3/4 дюйма (близько 2 см) діаметром, Walden-burg – 8 см довжиною і 15 мм діаметром. Обоє вони підвішували трубку до довгої  металічної ручки, яка одночасно була шпателем для натискання язика. Освітлювання і огляд здійснювали за допомогою ларингоскопа. Під час одного з таких оглядів Waldenburg вперше діагностував ценкерівський дивертикул стравоходу. [35]. В цьому ж 1870 році P. Stoerk, усвідомлюючи необхідність м’ягкого проходження глоточно-стравохідної кривизни, сконструював новий тип ендоскопа – з трубкою, яка згиналася. Прилад був довжиною 11 см, складався з 9 окремих частин, які рухомо з’єднувалися боковими шарнірами. Прилад легко входив в стравохід і добре зарекомендував себе на практиці. Mackenzie і Lowe використовували для огляду стравоходу езофагоскоп, що складався з двох металічних пластинок, рухомо з’єднаних між собою при допомозі декількох попереково розташованих металевих кілець. Пластинки зближувалися і практично торкалися одна одної. В такому положенні прилад вводився в стравохід. Потім пластинки розсувалися на ширину кілець, розширюючи таким чином стравохід. [24, 39]

Важливим етапом у розвитку гастроскопії була робота J. Mikulicz (1881), який вперше описав детальну картину стравоходу в нормі і при патології. На підставі ретельних анатомічних досліджень автор розробив апарат, вигнутий в дистальної третини під кутом 30°. Його ідея була в той час важко здійсненна технічно, проте цей принцип був використаний при подальшій розробці апаратів для огляду шлунка. [25, 26, 27]

У Відні, у клініці Т. Billroth австрійський лікар v. Hacker за допомогою езофагоскопа почав успішно діставати інородні тіла з стравоходу. [28, 29, 38]

T. Rosenheim, G.Kelling і ряд інших відомих на той час хірургів розробляли оригінальні апарати при допомозі яких досліджували шлунково-кишковий тракт, уретру, вагіну, носову порожнину і глотку. Крім того, лікарі працювали над тим, щоб огляд зробити менш болючим. [22, 23, 32]. Так, той же T. Rosenheim вперше використав місцеву анестезію під кокаїном. Удосконалювалася і методика досліджень. F. Lange і D. Meltzing (1898) використали гастрокамеру для фотографування шлунка. У 1898 г. Kelling), створив гастроскоп, що згинався відповідно до анатомічних особливостей органа, що оглядався. [7, 30, 31]

         Важливим етапом у розвитку ендоскопії стало винайдення T.Edison лампи розжарювання 1879 році, яку вперше на практиці у роботі з ендоскопами використали J.T.Turtle (1902) при ректоскопії, T.Rosenheim (1906) при гастроскопії, W.Brunnings (1908) при бронхоезофагоскопії, причому його прилад з електричним світлом, який отримав назву електроскопа, використовувався на практиці до 70-х років XX століття. Роботи T.Rosenheim стосувалися використання ендоскопу для діагностики раку стравоходу, стенозах, розширеннях, дивертикулах, спазмі і атонії. Крім того, у 70% випадків йому вдавалося оглянути кардіальний відділ шлунка. [14, 15, 17, 37]

         Запропонована у 1903 році Jackson модель езофагоскопа мала трубки різного діаметру. У тілі трубки було два канали – для аспірації вмісту і введення металічного провідника з лампочкою на кінці, що дозволяло вести огляд через весь просві трубки. [34]

У 1908 році Lening і Stida зробили спробу створення гнучкого гастроскопа. Він складався з нерухомої проксимальної частини і гнучкої, що безпосередньо вводилася у стравохід. Всередині приладу розташовувалась пряма трубка з оптичною системою і лампочкою. [5]

         У 1918 році K.Takagi вперше виконав артроскопію колінного суглоба, а через 10 років ним же був розроблений астроскоп діаметром всього 3,5 мм. У 1920 році американський лікар Ondoorff розробив троакар з автоматичним клапаном для введення лапароскопічних інструментів і попередження виходу газів.    [33]

Незважаючи на вдосконалення апаратури, гастроскопія жорсткими ендоскопами не знаходила широкого застосування через складність методики, значний ризик виникнення ускладнень і недостатню інформативність. [2,3,4] Вчені і лікарі не залишали спроби створити гнучкий ендоскоп. Переломним моментом у створенні такого приладу став винахід R. Schindler у 1932 році, який дав початок новому періоду у розвитку ендоскопії – напівгнучкому. Розроблений ним гастроскоп являв собою трубку довжиною 78 см з гнучкою частиною довжиною 24 см і діаметром 1,2 см, яка мала велику кількість короткофокусних лінз. На проксимальному кінці приладу розташовувався окуляр з підведеною до нього системою освітлення і балон Річардсона. [8] Гастроскоп в даній конструкції з незначними конструкційними змінами виготовлявся до 60-х років ХХ століття. Прилад дозволяв детально обстежити слизову практично всього шлунка. І, хоча огляд супроводжувався вираженим дискомфортом для пацієнта, винахід R. Schindler дозволяє з повним правом вважати його “батьком гастроскопії”.

         Протягом наступних років було розроблено багато модифікацій напівгнучких гастроскопів. Моделі N. Henning (1939, 1948) відрізнялися меншою товщиною гнучкої частини (7,5 мм), що дозволяло проводити огляд хворому із меншим дискомфортом. [1, 11, 12]

Н. Taylor (1941) сконструював гастроскоп із гнучкою частиною, що дозволяла оглядати ділянки шлунка раніше недоступні. Згодом модель “Edel-Palmer” вигиналася у дистальній частині в одній площині. У 1948 р. Benedict створив операційний гастроскоп, що мав біопсійний каналі, що дозволило проводити маніпуляції усередині шлунка. У 1956 році була розроблена система, яка мала мала електронний спалах, що дозволило проводити фотознімки безпосередньо під час гастроскопії і, таким чином, документувати обстеження. [9, 10]

         Проте недостатня гнучкість ендоскопів, неможливість оглянути початкові відділи тонкого кишечника, погана переносимість обсеження хворими спонукали лікарів і інженерів до розробки нових, більш прогресивних технологій. І вже у 1958 році Hirschowitz В. I разом із співавторами опублікував статтю присвячену практичному застосуванню гнучкого фіброгастроскопа, де світло передавалося по скловолокну, що дало можливість говорити про початок нової ери у розвитку ендоскопії – волоконно-оптичної. Ідея передачі світла за допомогою волоконної оптики належить Baird і датується 1928 роком, а практичне її застосування стало завдяки дослідженням Van Heel (1954), який відкрив матеріал із низьким індексом рефракції для покриття скловолокна. Принцип передачі світла по волокну-світловоду діаметром декілька десятків мікрон полягає в його повному внутрішньому відбитті: світло, яке попадає на кінець довгого тонкого волокна, послідовно відбивається від його внутрішніх стінок і повністю виходить на протилежному кінці [6]. Світлопередача відбувається за будь-якого згину приладу. Гастродуоденоскоп, сконструйований фірмою А.К.М.I., мав довжину 90 см, діаметр 11мм, кут огляду34°. Він складався з 150 000 волокон діаметром 11 мкм кожне. Слід зазначити, що у 1960 році вперше було створено автономне джерело холодного світла, що істотно покращило освітлюваність і кольоропередачу. Протягом 1963–1966 років японські фірм Machida Seisakusho, Оlympus і Fuji Photo Optical розробили фіброгастроскоп і фіброколоноскоп, а у 1966 році було налагоджено їх серійне виробництво. У 1968 році Ikeda з співавторами створив перший фібробронхоскоп. Недоліком скловолоконної оптики була крихкість самого волокна внаслідок дії механічних чинників, яка проявлялася появою чорних крапок і, таким чином, погіршенням зображення.

З часом кут огляду ендоскопів значно розширився, досягнувши значення 210°, з’явились апарати з двома інструментальними каналами. Паралельно розвивалися допоміжні методики, які перетворили ендоскопію на передову галузь хірургії і започаткували новий період – електронний .  

         Початком нового етапу стали роботи Bell Laboratories (AT & T), коли Boyle і Smith у 1969 році створили прилад із зарядним зв’язком (ПЗЗ), який перетворював оптичні сигнали в електричні імпульси. Через 10 років інженерами з американської компанії Welch Allyn був створений перший електронний ендоскоп, завдяки яким ендоскопія увійшла в світ цифрових технологій. У клінічній же практиці відеоендоскопи з’явилися в 1984 році у США під назвою EVF-F, EVD-XL, EVC-M. Справжнім проривом стала можливість брати участь в огляді відразу декільком фахівцям. Завдяки використанню високоефективних лінз та точних систем цифрової обробки сигналу за допомогою ПЗЗ матриць вдалося отримати високоякісне зображення із максимальним збільшенням у сучасних приладах до 1400 раз.

         Подальший розвиток науки і техніки сприяє постійній появі нових високотехнологічних розробок, що значно полегшує встановлення діагнозу і виконання ендоскопічних методів лікування.

 

 Література

1. Березов Ю.Е., Григорьев М.Л. Хирургия пищевода. М: Медицина, 1965; 285.

2. Венгловскiй Р.I. Къ технике и клинике эзофагоскопiи. Московское Терапевтическое Общество. Засeданiе 15/XII 1904 г.

3. Венгловскiй Р.I. По поводу техники и клиники эзофагоскопiи. Докладъ въ Хирургическомъ Обществе въ Москвъ въ Терапевтическомъ Обществe въ 1905 г.

4. Венгловскiй P.I. Эзофагоскопия, М 1905.

5. Добротворский В.И. Гастроскопия. Известия военно-медицинской академии 1912; XXIV.

6. Лукомский Г.И., Березов Ю.Е. Эндоскопическая техника в хирургии. М: Медицина 1967; 317.

7. Ревидцов П.М. Къ технике гастроскопии (радикальное упрощениея). М: Медицинское обозрение 1897; 1—5.

8. Савицкий А.И. Клиническая эзофагоскопия. М: Медгиз 1940; 180.

9. Слинчак С.М. Гастроскопия в диагностике желудочной патологии. Госмедиздат УССР 1956; 134.

10. Смирнов Н.С. Гастроскопия. М: Медгиз 1960; 210.

11. Фельдштейн Г.Д. О гастрофотографии. Новый хирургический архив. Труды 5-го Всеукр. съезда хирургов 1934; 31: 3—4.

12. Фунт И.М. Значение гастроскопии в диагностике некоторых органических заболеваний желудка, изменений слизистой при них и при некоторых других заболеваниях: Дис. … д-ра мед. наук. М 1947.

13. Bozzini Ph. Der Lichtleiter oder Beschreibung einer einfachen Vorrichtung

und ihrer Anwendung zur Erleuchtung innerer Höhlen und Zwischenräume

des Jebenden animalischen Körpers. Weimar 1807.

14. Brünings. Die direkte Laryngoskopie, Bronchoskopie und Oesophagoskopie.

Wiesbaden 1910/

15. Brünings. Dilatationsösophagoskop. Manatsschr. f. Ohrenheilk 1909;43 Jahrg: 8: 587.

16. Desormeaux. De I’endoscopie et de ses applications au diagnostic et au

traitement des affections de I’uretere et de la vessie. Paris 1865.

17. V. Hacker. Die ösophagoskopie und ihre klinische Bedeutung, Bruns’ Beitr 1898; 20: 141.

18. Kelling. Demonstration der Besichtigung der Speiseröhre mit biegsamen

Instrument. Allgem med Centralzeitung 1898; 65.

19. Kelling. Endoskopie fur Speiseröhre und Magen. 1. Gegliedertes Oesophagoskop,

welches durch Zug und Drehung streckbar ist. Munchner med Wochenschr 1897; 935.

20. Killian-Worms. Akuter Verschluss der Speiseröhre bei einem fünfjährigen Kinde. Beseitigung auf oesophagoskopischem Wege. Vortrag gehalten auf d. 9 vers, süddeutsch. Laryngol. Heidelberg, 19 Mai 1902.

21. Killian G. (Freiburg i. В.). Ueber den Mund der Speiseröhre. Münchmed Wochenschr 1908; 22.

22. Killian G. Ein schwieriger ösophagoskopischer Fall Deutsch med Wochenschr 1900; 51.

23. Killian G. Zur Geschichte der Oesophago- und Gastroskopie. Deutsche Zeitschrift für Chirurgie 1901; 58: 5 und 6.

24. Mackenzie. Morell. On the use of the oesophagoscope in disease of the gullet. The medical Times and Gazette. New series 1881; II: 60.

25. Mikulicz. Ueber Gastroskopie u. Oesophagoskopie. Centralbl fur Chir 1881; 43.

26. Mikulicz. Beiträge zur Physiologic der Speiseröhre und der Kardia. Grenzgebiete der Medizin 1903; 12: 5.

27. Mikulicz. Ueber Gatroskopie und Oesophagoskopie mit Demonstrationen am Lebenden. Verhandlungen der Deutsch Gesellsch. f. Chirurgie. XI. Kongress Berlin l882; 30.

28. Rosenheim. Ueber Oesophagoskopie. Berl klin Wochenschr l895; 12.

29. Rosenheim. Ueber Oesophagoskopie und Gastroskopie. Deutsch med Wochenschr 1896; 43: 688.

30. Rosenheim. Th., Ueber die Besichtigung der Kardia nebst Bemerkungen uber Gastroskopie. Deutsch med Wochenschr 1895; 45: 740.

31. Rosenheim. Ueber die Neurosen des Oesophagus. Allg med Zentral-Zeitung 1895; 98: 1173: 99: 1189.

32. Rosenheim. Einige Behandlungsmethoden bei Speiseröhrenerkrankungen. Therapie der Gegenwart 1899; 2.

33. Schindler K. Gastroscopy 1937.

34. Schindler R. Ein völing ungefärliches flexibles Gastroskop. Münch Med Wschr 1932; 79: 1268 (Aug).

35. Schindler R., Lehrbuch u. Atlas der Gastroskopie. München J.F. Lehmanns Verlag 1923.

36. Schindler R., Sandweiss D. a. Mintz J. Benign submucosal tumours of the Stomach a gastroscopic study. Am J Digest Dis 1942; 9: 9: 289—292.

37. Starck H. Die Behandlung des sogenannten Kardiospasmus kardiotonische

Speiserohrenerweiterung, Der Chirurg 1924; 20.

38. Störck. Die Untersuchung der Oesophagus mit dem Kehlkophspiegel. Wein med Wochenschr 1881; 8, 25, 30.

39. Waldenburg. Oesophagoskopie. Berlin klin Wochenschr 1870; 48.