Эндоскоп. Выдающиеся медицинские открытия
Продолжаем нашу интересную рубрику об открытиях в медицине, перевернувших мир и спасших человечество.
И сегодня у нас эндоскоп – в медицине прибор для исследования полых внутренних органов.
Эндоскопия – современный высокоинформативный метод инструментальной диагностики и лечения, который помогает без помощи скальпеля заглянуть внутрь полых органов живого человека, оценить состояние слизистой, выявить на ней злокачественные и доброкачественные новообразования, взять биопсию подозрительного участка и при необходимости провести оперативные вмешательства. Исследования проводят, изучая слизистые оболочки трахеи и бронхов (бронхоскопия), визуально обследуя верхние отделы желудочно-кишечного тракта – пищевод, желудок, двенадцатиперстную кишку (эзофагогастродуоденоскопия), цервикального канала и полости матки (гистеросокпия), мочевого пузыря (цистосокпия), органы брюшной полости (лапароскопия), внутреннюю поверхность толстой кишки (колоноскопия), прямой и дистальной трети сигмовидной кишки до уровня 20-30 см от заднего прохода (колоноскопия).
Современная медицина долго шла к таким результатам, благодаря которым сегодня можно предотвратить большое количество смертей от различных заболеваний. Вспомним о некоторых ученых-врачах, которые пытались своим любопытством и жаждой знаний приблизить появление эндоскопических технологий.
До определенного времени осмотр внутренних органов без хирургического вмешательства был невозможен. Врачам были доступны только такие неинвазивные методы исследования внутренних органов, как пальпация, перкуссия, аускультация. Самая первая описанная эндоскопия была сделана Гиппократом (460-375 до н.э.), так как он ссылался на ректальное зеркало. И среди руин Помпеи были найдены трехлопастные вагинальные зеркала, доказывающие, что жесткие эндоскопические инструменты использовались даже тогда.
Огромный шаг в эндоскопии сделал Филипп Боццини, немецкий акушер. В конце 18 века он изобрёл эндоскопический инструмент для исследования прямой кишки, матки, уретры, мочевого пузыря, носоглотки, и дал ему название «эндоскоп». Однако Коллегия врачей в Вене не одобрила такое любопытство. Первый эффективный эндоскоп с открытой трубкой был разработан французским врачом Антонином Жаном Дезормо. Он также был первым, кто использовал эндоскоп при успешной операции.
После изобретения Томаса Эдисона использование электрического света стало важным шагом в совершенствовании эндоскопа. Первые такие лампы были внешними, хотя и давали достаточно света, чтобы проводить цистоскопию, гистероскопию и ректороманоскопию, а также обследование носовой (а позже и грудной) полостей, что обычно проводилось у пациентов-людей сэром Фрэнсисом Крузом (с использованием его собственного коммерчески доступного эндоскопа) к 1865 году в Дублине, Ирландия. Позже стали доступны лампы меньшего размера, делающие возможным внутреннее освещение, например, в гистероскопе Чарльза Дэвида 1908 года.
Хансу Кристиану Якобеусу принадлежит заслуга первой крупной опубликованной серии эндоскопических исследований брюшной полости и грудной клетки с помощью лапароскопа (1912) и торакоскопа (1910), хотя первое сообщение о торакоскопическом исследовании человека также было сделано Крузом.
Лапароскоп использовался Хайнцем Кальком для диагностики заболеваний печени и желчного пузыря в 1930-х годах. В 1937 году Хоуп сообщила об использовании лапароскопии для диагностики внематочной беременности. В 1944 году Рауль Палмер помещал своих пациентов в позу Тренделенбурга после газового вздутия живота и, таким образом, мог надежно выполнять гинекологическую лапароскопию.
Георг Вольф, берлинский производитель жестких эндоскопов, основанный в 1906 году, выпустил гибкий гастроскоп Sussmann в 1911 году. Карл Шторц начал производить инструменты для ЛОР-специалистов в 1945 году через свою компанию Karl Storz GmbH.
Бэзил Хиршовиц, Ларри Кертисс и Уилбур Питерс изобрели первый волоконно-оптический эндоскоп в 1957 году. Ранее, в 1950-х, Гарольд Хопкинс разработал «фиброскоп», состоящий из пучка гибких стеклянных волокон, способных когерентно передавать изображение. Это оказалось полезным как в медицине, так и в промышленности, и последующие исследования привели к дальнейшему улучшению качества изображения.
Предыдущая практика использования небольшой лампы накаливания на кончике эндоскопа оставляла выбор между просмотром в тусклом красном свете или увеличением светового потока, что несло риск обжечь внутренности пациента. Наряду с достижениями в области оптики была разработана возможность «управлять» наконечником, а также инновации в дистанционно управляемых хирургических инструментах, содержащихся в корпусе самого эндоскопа. Это было началом «хирургии с замочной скважиной», какой мы знаем ее сегодня.
Качество изображения фиброскопа имело физические ограничения. Пучок, скажем, из 50 000 волокон эффективно дает изображение размером всего 50 000 пикселей, а продолжающееся изгибание при использовании разрывает волокна и, таким образом, постепенно теряет пиксели. В итоге теряется так много деталей, что приходится заменять весь комплект (что требует значительных затрат). Гарольд Хопкинс понял, что любое дальнейшее оптическое улучшение потребует другого подхода. Предыдущие жёсткие эндоскопы страдали от низкого светопропускания и плохого качества изображения. Хирургические требования к передаче хирургических инструментов, а также система освещения внутри трубки эндоскопа, размеры которой сами по себе ограничены человеческим телом, оставляли очень мало места для оптики визуализации. Крошечные линзы обычной системы требовали поддерживающих колец, которые закрывали бы большую часть площади линзы. Они также были сложны в изготовлении и сборке и оптически практически бесполезны
Элегантное решение, которое изобрел Хопкинс, заключалось в заполнении воздушных пространств между «маленькими линзами» стеклянными стержнями. Эти стержни точно соответствовали трубке эндоскопа, что делало их самоустанавливающимися и не требовало никакой другой поддержки. С ними было намного проще обращаться, и они имели максимально возможный диаметр.
Благодаря соответствующей кривизне и покрытиям на концах стержней, а также оптимальному выбору типов стекол, все рассчитано и указано Хопкинсом, качество изображения улучшилось даже при использовании трубок диаметром всего 1 мм. Благодаря высококачественному «телескопу» такого небольшого диаметра инструменты и систему освещения можно было бы удобно разместить внутри внешней трубки. Карл Шторц изготовил первый из этих новых эндоскопов в рамках длительного и продуктивного партнерства.
Хотя есть области тела, которым всегда будут требоваться гибкие эндоскопы (в основном желудочно-кишечный тракт), эндоскопы с жесткими стержневыми линзами обладают такими исключительными характеристиками, что они по-прежнему являются предпочтительным инструментом и позволяют проводить современные операции с замочными скважинами. (Медицинское сообщество во всем мире признало Гарольда Хопкинса за его продвижение медицинской оптики. Это стало основной частью цитаты, когда он был награжден Королевским обществом медалью Румфорда в 1984 году.
Эндоскопия не стоит на месте и в последние десятилетия появились новые разработки.
Роботизированная хирургия. С разработкой и применением роботизированных систем, особенно хирургической робототехники, появилась дистанционная хирургия, при которой хирург может находиться на удалении от пациента. Первая дистанционная операция называлась операцией Линдберга. И беспроводные устройства для измерения рН пищевода теперь можно размещать эндоскопически, чтобы дистанционно регистрировать динамику рН в определенной области.
Виртуальные симуляторы эндоскопии. Симуляторы виртуальной реальности разрабатываются для обучения врачей различным навыкам эндоскопии.
Одноразовая эндоскопия. Одноразовая эндоскопия – это новая категория эндоскопических инструментов. Последние разработки позволили производить эндоскопы, достаточно недорогие, чтобы их можно было использовать только на одном пациенте. Он удовлетворяет растущий спрос на снижение риска перекрестного заражения и внутрибольничных заболеваний. Европейский консорциум малого и среднего бизнеса работает над проектом DUET (одноразовое использование эндоскопического инструмента) по созданию одноразового эндоскопа.
Капсульная эндоскопия. Капсульные эндоскопы – это устройства для визуализации размером с таблетку, которые пациент проглатывает, а затем записывает изображения желудочно-кишечного тракта по мере их естественного прохождения. Изображения обычно извлекаются с помощью беспроводной передачи данных на внешний приемник.
Дополненная реальность. Эндоскопические изображения можно комбинировать с другими источниками изображений, чтобы предоставить хирургу дополнительную информацию. Например, положение анатомической структуры или опухоли может быть показано на эндоскопическом видео.
Улучшение изображения. Новые технологии эндоскопирования измеряют дополнительные свойства света, такие как оптическая поляризация, оптическая фаза, и дополнительные длины волн света для улучшения контраста.
