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Endoscopios
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2005-09
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普通的
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數位出版
WeBSurg.com, Sept 2005;5(09).
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02es308a.htm
URL: http://www.websurg.com/doi-ot02es308a.htm
Endoscopios
1. Introducción
Los endoscopios quirúrgicos utilizan tecnología óptica de alto rendimiento. La elección del endoscopio debe considerarse con mucho cuidado en vista de que es una de las piezas más caras del equipo quirúrgico tanto en términos de costo inicial como de mantenimiento. Un buen endoscopio debe cumplir con 3 cualidades. Debe ser capaz de transmitir un buen nivel de claridad, tanto trayendo la luz al campo quirúrgico como llevando la imagen a la cámara. Debe contar con un gran campo de profundidad y mínima distorsión de la imagen visualizada. Finalmente el endoscopio debe ser capaz de resistir las fuerzas térmicas y mecánicas del proceso de esterilización.2. Estructura/función
• Estructura
El endoscopio rígido está compuesto de un tubo metálico que contiene dos canales. Uno lleva la luz que ilumina el campo operatorio y el otro lleva la imagen del campo operatorio a la cámara. El canal de la imagen está hecho de una serie de lentes colocados sucesivamente uno después del otro que permiten la refracción de la luz y el aumento global de la luminosidad de la óptica. Conforme la imagen pasa a través de cada lente, la imagen es invertida; el número de lentes depende de la longitud del endoscopio. El sistema se conoce como Inverting Real Image Lens System (IRILS). La última lente magnifica la imagen antes de transmitirla a la cámara.El endoscopio puede dividirse en cinco partes distintas:
Sistema lente objetivo:
El lente colocado en el extremo distal del endoscopio captura la imagen y la dirige a través del endoscopio. Su longitud focal generalmente es fija. Determina la magnificación del objeto y el campo visual del endoscopio. Al cambiar el ángulo entre el eje largo del lente y el eje del endoscopio la dirección o “ángulo de visión” puede cambiar.
Ensamblaje de la barra del lente:
Una serie de lentes de vidrio continuamente enfocan la imagen a través del endoscopio. Los separadores de metal separan cada lente de la barra para mantener la distancia focal apropiada entre los lentes. El número de lentes depende de la longitud del endoscopio. Un endoscopio más largo amerita más lentes pero esto disminuye la luminosidad total y aumenta la fragilidad del sistema. Para prevenir la disminución de la luminosidad debido a la pérdida por reflexión todos los lentes están tratados con un sistema antideslumbrante. Esto consiste en cubrir la superficie de cada lente con una lámina delgada de fluoruro de magnesio, utilizando un proceso de empaque al vacío. Es importante evitar dañar la superficie óptica del endoscopio.
Lente ocular:
El ultimo lente en la serie, en el extremo proximal de la cámara, magnifica y enfoca la imagen para transmitirla a la cámara. Esta parte del endoscopio está diseñada para permitir el acoplamiento a los lentes de la cámara.
Entrada del haz de fibras ópticas:
Es un punto de conexión para el cable de la fuente de luz fría colocado en ángulo con el eje principal del lente. Esta conección debe ser de alta calidad óptica y mecánica para evitar así la pérdida de luz y el sobrecalentamiento.
Canal de luz:
Este corre a lo largo del endoscopio llevando la luz desde la entrada del haz de fibras ópticas hacia la punta del endoscopio. La luz es llevada en un haz de fibras de vidrio. Al final de cada canal las fibras son cortadas, pulidas y cubiertas para producir una superficie que transmita luz.
• Función
• Longitud focal/brillo
La calidad óptica del endoscopio está determinada por las mismas leyes que gobiernan la calidad óptica en la fotografía. Longitud focal:
La longitud focal del endoscopio está determinada por la apertura de los lentes en la punta del endoscopio (lente objetivo). Un objeto a una distancia focal aparece en su tamaño natural dentro de la imagen. Sin embargo, cuando el objeto se trae cerca del lente, entonces aparece magnificado mientras que si se coloca más lejos aparecerá más pequeño entre el sistema y el objeto. Si el endoscopio se ajusta a una cámara equipada con un zoom mecánico la longitud focal de la cámara puede ser ajustada. Al mover el sensor del CCD (Charge-Coupled-Device) lejos del lente la imagen se magnifica pero el campo visual disminuye. Sin embargo, la mayoría de los zoom de las cámaras son digitales, lo cual significa que el procesador de la imagen en la unidad de control de la cámara simplemente magnifica cada pixel. Aunque la imagen pueda aparecer magnificada la resolución disminuye, produciendo una disminución en la calidad de la imagen, que es más evidente cuanto más zoom digital sea utilizado.
Brillo:
El brillo de la imagen disminuye cuanto más lejos la luz tenga que viajar y cuanto más delgado sea el canal a través del cual tenga que pasar. Por lo que un endoscopio de menor diámetro y largo, transmitirá una imagen de menor brillo comparado con otro lente de mayor calibre y corto.
• Profundidad del campo
La profundidad del campo es la distancia entre un objeto cercano y lejano en el campo, para la cual la imagen es nítida. Para un laparoscopio en particular esto es fijo y está determinado por la configuración de los lentes y el calibre del endoscopio; un endoscopio delgado tiene una mayor profundidad de campo.• Pérdida de luz periférica
Pérdida de luz periférica:Existen dos razones por las cuales la periferia del campo visual aparece oscura. La primera es simplemente que la forma de la imagen transmitida a la cámara por el endoscopio no tiene la misma forma que el CCD. Este problema puede ser corregido. La segunda causa se debe a la disminución en la transmisión de la luz a través de la periferia del lente. Entre más pobre sea la calidad del lente mayor se exagerará este efecto.
• Ancho del campo
El ángulo de visión es el ángulo tendido por dos puntos diamétralmente opuestos uno del otro en cada extremo del campo visual y la punta del endoscopio. Al cambiar la curvatura del lente objetivo el ángulo del visión puede cambiarse. Sin embargo, el aumento en la curvatura del lente produce mayor distorsión en la parte periférica del campo visual (efecto ojo de pescado o de barril)De nuevo, cuanto mayor la calidad del lente, menor la distorsión.
Las características ideales de luminosidad y profundidad del campo visual, así como el ángulo de visión y distorsión mínima, requieren de características opuestas del endoscopio. Esto es lo que hace difícil y costoso el construir un endoscopio con una gran profundidad y amplitud del campo, alta luminosidad y mínima distorsión.
3. Escogencia de endoscopios
• Endoscopios monoculares
• Angulo y ancho de visión
Muchos endoscopios utilizados en la cirugía laparoscópica y en la endoscopía son monoculares. Una amplia variedad están disponibles en el mercado. Dirección (ángulo) de visión:
Hay endoscopios disponibles con distintos ángulos de visión, que van desde los 0 grados hasta 120 grados.
Cuando se introdujo la laparoscopía por primera vez para los procedimientos digestivos, los endoscopios de visión oblicua de 25, 30 y 40 grados ya eran ampliamente utilizados. Actualmente, su uso ha disminuido en vista de que la luminosidad y el campo de visión dado por un endoscopio de visión oblicua es generalmente inferior a aquel dado por un endoscopio de 0 grados. Sin embargo, se están introduciendo endoscopios angulados con propiedades ópticas mejoradas. Debe observarse que la visión dada por un endoscopio angulado puede alterar la realización del acto quirúrgico particularmente en los cirujanos con una experiencia limitada.
Ancho de visión
La amplitud de la vista de un endoscopio usualmente varía desde los 20 a 60 grados, aunque ya existen lentes con 80º de amplitud de vista.
• Calibre del endoscopio
Existen endoscopios con diámetros desde 3 hasta 12 milímetros. En general, cuanto más estrecho es el endoscopio, menos luminosidad de la imagen y más estrecho el campo visual. Algunos fabricantes han desarrollado endoscopios que tienen menos de 3 milímetros de diámetro. Los principios de funcionamiento de estos endoscopios difieren con respecto de los endoscopios convencionales. La imagen es transmitida por fibras ópticas, en vista de que el sistema de lentes en barra no se adapta para estos diámetros tan pequeños. La profundidad del campo, la calidad óptica y la luz transmitida por estos endoscopios son considerablemente inferiores a los de los endoscopios estándar de 10 mm. Sin embargo, la calidad óptica de estos micro-endoscopios está mejorando, a pesar de que aún sean difíciles de utilizar porque son muy frágiles.• Endoscopios estereoscópicos
Varios fabricantes han desarrollado endoscopios que proveen una visión estereoscópica del campo quirúrgico.Los endoscopios estereoscópicos transmiten dos imágenes a un par de cámaras de vídeo. La imagen debe ser vista en un sistema especial de proyección y existen diferentes sistemas. El uso de sistemas estereoscópicos actualmente es limitado. El único uso regular que existe de visión estereoscópica es para la Microcirugía Endoscópica Transanal (TEM siglas en inglés). También han sido incorporados a los sistemas de laparoscopía robótica.
Principios de funcionamiento:
Los endoscopios estereoscópicos tienen dos canales de imagen con lentes de 6.3 milímetros colocados ya sea para visión directa (0 grados) o para visión oblicua (50 grados-utilizados en TEM). Ellos tienen 75 grados de amplitud. Una de las desventajas de los sistemas es la baja luminosidad de transmisión de estos endoscopios en comparación con los endoscopios estándar de 10 mm. Ello se debe al pequeño diámetro de los lentes. Esto no conlleva ningún problema en la cirugía transanal debido a la proximidad del campo operatorio al endoscopio. Sin embargo, en la cirugía convencional, la distancia entre el endoscopio y el campo operatorio hace que la reducción de la luminosidad sea notoria. De hecho, el factor limitante de estos sistemas es la tecnología de proyección, que actualmente es inferior a la de los monitores estándar.
• Otros endoscopios
Endoscopios flexibles y semiflexibles: Algunos fabricantes han desarrollado sistemas para los endoscopios quirúrgicos que se comparan a los endoscopios flexibles. Existen dos tipos de sistemas diferentes:
El primero tiene una sección rígida estándar y una punta flexible. Esta parte articulada consta de una fibra óptica como las que encontramos en los endoscopios gastrointestinales flexibles.
Ninguno de los sistemas es ampliamente utilizado.
La información brindada por los fabricantes rara vez especifica las cualidades del endoscopio en términos de luminosidad, profundidad y ancho del campo o distorsión.
Sin embargo, es posible revisar la calidad de un endoscopio:
Distorsión lateral tipo “ojo de pescado” puede revisarse observando un texto escrito en un papel a través del endoscopio. Si el texto se ve plano, entonces la distorsión es limitada. Sin embargo, si el mismo se ve esférico, la distorsión es importante.
La profundidad del campo puede valorarse observando una línea de un texto y analizando la distancia cercana-lejana sobre la cual el texto aparece enfocado. Esta debe ser mayor a 10 cm. En los endoscopios con un campo de profundidad pequeño el cirujano debe ajustar repetidamente la posición del mismo.
La luminosidad de un endoscopio es dependiente no sólo de su canal de luz y del sistema de lentes sino también del cable de luz y la fuente de luz, por lo que previo a valorar la transmisión de luz por el endoscopio debe de conectarse a una fuente de luz óptima.
4. Ventajas/desventajas
Angulo de visión:Muchos procedimientos quirúrgicos laparoscópicos pueden realizarse con un endoscopio recto (0 grados). La mayoría de los cirujanos, sin embargo, prefieren utilizar endoscopios con una línea de visión angulada, usualmente 30 grados, para explorar áreas que son difíciles de observar (cirugía de la enfermedad de reflujo gastroesofágico, cirugía urológica, cirugía ginecológica).
Ventajas de los endoscopios de 0 grados:
- tipo de endoscopio más frecuente => amplia elección;
- efectivo para la mayoría de los procedimientos;
- mayor luminosidad;
- mayor campo de visión;
- mayor campo de profundidad.
Ventajas de los endoscopios de 30, 50 y 70 grados:
- posibilidad de explorar áreas del campo quirúrgico que son inaccesibles para los endoscopios de 0 grados.
Pero =>
- menor luminosidad;
- más difícil de controlar el campo visual;
- la entrada de la fibra de luz debe mantenerse vertical para evitar la rotación del campo visual.
Calibre del endoscopio:
Entre más ancho es el endoscopio mayor es la luz transmitida y por lo tanto mejor la claridad final de la imagen visualizada.
Los endoscopios estrechos tienen la ventaja de poder pasar a través de trocares pequeños pero generalmente tienen un campo visual más estrecho. Por lo cual lentes estrechos pueden ser adecuados para procedimientos diagnósticos o simples y producen una pequeña cicatriz. Sin embargo, para procedimientos más complejos un endoscopio ancho da mayor luminosidad y un campo visual mayor.
Conclusión:
Un equipo endoscópico ideal debe incluir una amplia gama de endoscopios (de 0 a 25, 30, 40, 50 y 70 grados) y una variedad de calibres (12, 10, 5 e incluso 3 mm). Actualmente, desde que las cámaras no son esterilizadas, es difícil cambiar los endoscopios durante la cirugía y mantener una adecuada esterilización. Antes de iniciar la cirugía, el cirujano generalmente debe escoger el endoscopio que utilizará a lo largo del procedimiento.
5. Temas prácticos
Preparación:La mayoría de endoscopios no tienen ninguna posibilidad de ajuste en particular. Los endoscopios deben utilizarse a la temperatura corporal o a la temperatura ambiente para evitar que se empañe su extremo distal. Templar el lente en un recipiente con solución salina caliente es efectivo. Existe una variedad de preparados líquidos disponibles y pueden aplicarse en la punta del endoscopio para prevenir el empañamiento.
Mantenimiento:
Los endoscopios se diseñan para ser resistentes y así proteger el frágil sistema de lentes que está dentro. Si existe un aumento extremo de la temperatura o un impacto, la orientación de los lentes puede alterarse y la calidad de la visión cambia irreparablemente. Esto explica la corta vida útil de los endoscopios en sala de operaciones.
Previo a la cirugía es importante revisar las condiciones generales del endoscopio, buscar signos de impacto que hayan podido desplazar un lente y producido una distorsión de la imagen o una disminución de la luz transmitida.
El haz de fibras de luz también puede dañarse produciendo una disminución en la cantidad de luz transmitida al campo quirúrgico.
Se recomienda limpiar cuidadosamente los endoscopios con un cepillo plástico y jabón, especialmente el extremo insertado en el abdomen. Incluso, la acumulación de sangre y proteínas al final del endoscopio, combinado con el calor de la luz, producen una coagulación de las proteínas y una alteración progresiva en la calidad de la luz y la imagen transmitida. Por esta razón, la punta del endoscopio debe ser frecuentemente limpiada.
Esterilización:
Cada país tiene su propia legislación. Así como muchos países autorizan la esterilización con una simple inmersión en glutaraldehído, otros países como Francia y Alemania, requieren de esterilización en autoclave.
Esto significa que los endoscopios deben soportar altas temperaturas (134ºC para la esterilización para el prión CJD (Creutzfeld-Jakob Disease), a presiones de 2 bars por un período que varía entre los 5 y 8 minutos, dependiendo del país. Para los endoscopios de generaciones más viejas que no soportan el autoclave, debe de realizarse una desinfección de alto nivel por medio de inmersión en glutaraldehído por una hora, para esterilizar contra los priones. http://www.fda.gov/
6. Problemas de uso
La mayoría de problemas con el uso del endoscopio los puede resolver fácilmente el cirujano. Sin embargo, si un endoscopio se encuentra dañado produciendo deterioro de la calidad de imagen, debe de devolverse al fabricante para su reparación.Empañado/pérdida de imagen:
Revisar que el endoscopio no esté demasiado frío.
Revisar que la sangre y la grasa no estén cayendo desde el trocar hasta la punta del endoscopio. El flujo de CO2 frío que pasa a través del trocar óptico también puede empañar el lente – cambiar el CO2 a otro trocar, no utilice el trocar óptico para descargar el neumoperitoneo.
Imagen borrosa, baja claridad, problemas de enfoque:
Revise los lentes en ambos extremos del endoscopio buscando suciedad o algún daño.
Asegúrese que el endoscopio esté adecuadamente acoplado a la cámara.
Imagen no centrada:
Asegúrese que el endoscopio está adecuadamente acoplado a la cámara.
Mala iluminación:
Revisar que la fuente de luz está conectada al pilar de luz del endoscopio.
Observar si en el mango del endoscopio se ha producido algún daño al haz de luz. Descartar suciedad.
Frecuentemente la mala imagen se debe a un problema simple que puede ser corregido por el equipo en la sala de operaciones. Es necesaria una revisión sistemática de la cadena de la imagen. Inicie con la fuente de luz. Siga la luz a lo largo del cable y a través del endoscopio hacia el campo operatorio. Revise los lentes a cada extremo del endoscopio. Revise los lentes a cada extremo de la cámara y el acople del endoscopio a la cámara. Revise el foco. Revise la integridad del cable de la cámara. Asegúrese que la unidad de control de la cámara esté conectada y que el balance de blancos está correctamente hecho. Revise la conexión de vídeo a la unidad de control de la cámara. Descarte daños del cable que lleva la señal de vídeo al monitor. Finalmente revise el monitor, primero qué tipo de entrada de vídeo tiene (RGB, Y-C, Composite), luego qué tipo de canal (A o B). Asegúrese que los ajustes del frente coinciden con las conexiones de atrás. Revise los ajustes de imagen (balance de color, luminosidad, contraste) a menos que tenga una conección RGB. Desmagnetice la pantalla
Puede ser útil dibujar un diagrama mostrando las conexiones de los diferentes elementos de su sistema videoscópico en particular.
7. Conclusiones
El endoscopio es vital para la realización exitosa de una cirugía vídeo asistida. El endoscopio es un instrumento de alta precisión y la mínima alteración puede resultar en un deterioro de la imagen transmitida. Esto explica porqué el alto costo y la fragilidad de estos sistemas.