ВИДЕОКАМЕРА


История медицины помнит мало примеров столь стремительного развития отдельного направления в хирургии. Необычайный прогресс эндовидеохирургии и её перспективы в первую очередь связаны с новейшими техническими разработками в области передачи изображения. Первым шагом в этом направлении стала возможность устанавливать мини-видеокамеру на окуляр эндоскопа, что позволило получать качественное увеличенное изображение на экране монитора в реальном масштабе времени. Таким образом, хирурги смогли не только оторваться от окуляра и освободить руки, но и осуществлять контролируемые глазом манипуляции инструментами. Расширение спектра эндовидеогинекологических вмешательств и повышение их качества в настоящее время неразрывно связаны с совершенствованием качества видеокамер.
Высококачественная камера имеет минимальную массу, обладает высоким разрешением, способностью передавать мельчайшие нюансы хирургических объектов и высокой чувствительностью, позволяющей работать с источниками света малой мощности.
Основной элемент любой современной эндовидеокамеры — полупроводниковая фоточувствительная кремниевая пластинка-кристалл, предназначенная для преобразования оптического изображения, переданного лапароскопом, в электрический сигнал. Принцип работы основан на формировании и эффективном переносе зарядов по поверхности или внутри полупроводникового кристалла. Этот кристалл носит название прибора с зарядовой связью (ПЗС). В зависимости от назначения ПЗС разделяют на линейные и матричные. В малогабаритных эндовидеокамерах используют матричные ПЗС, где фоточувствительные элементы-пикселы организованы в матрицу по строкам и столбцам. Для того чтобы ПЗС смог сформировать цветное изображение, всю матрицу покрывают цветным светофильтром так, что над каждым пикселом находится миниатюрный светофильтр определённого цвета. Таких цветов три — зелёный, пурпурный и голубой, причём зелёными светофильтрами покрыта половина пикселов, так как эта составляющая видеосигнала несёт информацию о яркости.
Основные характеристики матричного ПЗС, или ПЗС-матрицы: минимальный уровень освещения, размер светочувствительного поля по диагонали, количество светочувствительных элементов (пикселов), отношение сигнал—шум, диапазон работы электронного затвора.
Минимальный уровень освещения — это тот нижний порог внешнего освещения, при котором видеокамера выдаёт сигнал, позволяющий адекватно различать объекты во время выполнения операции. У современных видеокамер этот параметр не ниже 3 лк. Современные одноматричные видеокамеры для обеспечения качества видеосигнала телевизионного стандарта S-VHS имеют не менее 470 000 пикселов на кристалле размером всего 1/3 дюйма (1 дюйм равен 2,54 см). При этом разрешение достигает 430 ТВЛ (телевизионных линий). Отношение сигнал—шум современных камер более 46 дБ. Чем больше этот параметр, тем менее на затемнённых участках изображения будет заметна помеха в виде «мусора» или «снега». Диапазон работы электронного затвора таких камер от 1/50 до 1/10 000 с, что позволяет при изменении освещённости более чем в 200 раз работать с качественным высококонтрастным изображением без появления пе- ресвета или блика.
В последнее время в видеокамерах высокого класса применяют устройства с тремя ПЗС-матрицами. Это позволяет получить изображение высокого качества с разрешением не менее 550—600 ТВЛ. В трёхматричной системе цветное изображение с лапароскопа поступает на цветоделительный блок (призму), осуществляющий разделение изображения на зелёную, красную и синюю составляющие. Они проецируются на три раздельных кристалла матричных ПЗС, каждый из которых формирует свой сигнал. Однако эти камеры более громоздки, требуют применения высококлассной оптики с малыми аберрациями (искажениями по краям изображения) и более высокой технологии изготовления. Вследствие этого такие камеры не нашли пока широкого распространения и достаточно дороги по сравнению с однокристальными камерами.
Стереоскопическая эндовидеосистема позволяет хирургу воспринимать трёхмерное объёмное изображение. Эта система включает стереолапароскоп, совмещённую с ним стереовидеокамеру, электронное устройство обработки сигнала, обычный экран монитора и специальные очки. Стереоизображение может быть получено только при фокусировании взгляда на мониторе. Отведение взгляда от экрана (например, при смене инструментов) приводит к неприятному ощущению мерцания. Стереоизображение не даёт существенных преимуществ по сравнению с обычной моносистемой, и все известные эндохирургические операции выполняются при двухмерном изображении. Кроме того, стоимость стереооборудования в несколько раз превосходит стоимость традиционного.
Видеолапароскоп
Дальнейшее улучшение изображения связано, с одной стороны, с повышением чувствительности эндовидеокамер, а с другой — с увеличением освещённости операционного поля. До недавнего времени последнего достигали применением всё более мощных ксеноновых осветителей. Сегодня такие осветители использоваться не должны из-за риска отрицательного воздействия инфракрасного (теплового) излучения на организм пациента, неизбежного увеличения массы и габаритов приборов, дальнейшего роста и без того высокой цены осветителей и повышения стоимости их эксплуатации. В то же время повышение чувствительности эндовидеосистемы ограничивается в основном малой светопропускающей способностью современных лапароскопов.
Серьёзным технологическим прорывом стало создание видеолапароскопа. В этом приборе на его дистальном конце диаметром 10 мм размещена ПЗС-мат- рица со специально разработанным объективом. В этом случае изображение операционного поля, минуя сложную и вносящую искажения оптическую систему лапароскопа, непосредственно попадает в объектив микровидеокамеры. Это позволяет резко повысить чувствительность и чёткость изображения эндовидеосистемы и применять осветители с короткодуговыми металлогалоидными лампами. Опыт использования в оперативной гинекологии видеолапароскопов («Азимут», Санкт-Петербург) позволяет утверждать, что получаемое качество изображение (контрастность, чёткость и цветопередача) существенно превосходит таковое на мониторе, наблюдаемое при использовании обычных лапароскопа и видеокамеры (рис. 2-6, см. цв. вклейку).
Практически все современные видеокамеры и лапароскопы водонепроницаемы, что позволяет проводить их стерилизацию в растворах «Сайдекс» и «Вер- кон». Ни в коем случае нельзя применять для стерилизации видеокамер и лапароскопов сухожаровой шкаф, так как при этом могут произойти их разгерметизация и выход из строя электроники и оптики. Наиболее простой способ соблюдения асептики при работе с видеокамерой — помещение её перед операцией в стерильный матерчатый чехол.
Двухмиллиметровый эндоскоп
Создание эндоскопической оптики малых диаметров (менее 5 мм) всегда было сопряжено с техническими трудностями. Практически невозможно создать лапароскоп диаметром 2 мм по обычной классической схеме с применением линзовой конструкции. Большое количество линз малого диаметра (менее 1 мм) не позволяет обеспечить чёткое и достаточно яркое изображение. В России двухмиллиметровый лапароскоп был разработан в конце 1998 г. Санкт-Петербургской фирмой «Азимут» (рис. 2-7, см. цв. вклейку).
Основу двухмиллиметрового эндоскопа составляет кварцевое волокно диаметром 0,57 мм, состоящее из тысяч кварцевых микроволокон диаметром 0,004— 0,005 мм. Волокно уложено по центру эндоскопа, причём качество изображения практически не зависит от длины эндоскопа, так как кварцевое волокно имеет малые потери при передаче изображения. На входном торце эндоскопа установлен окуляр для фокусировки изображения операционного поля на торец кварцевого волокна. Использование этого окуляра с большим увеличением (более чем 50-кратным) и большим выносом выходного зрачка (более 25 мм) позволяет работать врачу в своих очках, не испытывая при этом неудобства. Освещение в операционную зону подают по оптоволоконному жгуту, образующему с эндоскопом монолитную неразъёмную конструкцию. Это позволяет обеспечить отсутствие потерь освещения, достигающих в стандартном разъёмном соединении более 50%. Эндоскоп при использовании эндовидеокамеры со стандартным адаптером с фокусным расстоянием 24—25 мм обеспечивает на экране монитора размер изображения, составляющий 70% высоты экрана.
Немаловажное преимущество применения двухмиллиметрового эндоскопа — возможность проведения диагностических процедур (осмотр матки, труб, яичников и т.д.) под местной анестезией с использованием для введения лишь иглы Вереша. Это значительно упрощает вмешательство и сокращает время его проведения. 

Источник: Савельева Г.М., Фёдоров И.В., «ЛАПАРОСКОПИЯ В ГИНЕКОЛОГИИ» 1999

А так же в разделе «ВИДЕОКАМЕРА »