530732 by Ivan Kalinov Inkov

Кафедра эндоскопии, общей и эндоскопической хирургии КГМА

Эндовидеосистемы

Пластические и косметические операции

Ринопластика Реконструктивные операции лица Реконструкция уха

Пластические и косметические операции

Пластика молочных желез

Пластические и косметические операции

Пластика живота

Эндовидеосистема – взаимосвязанный комплекс, поэтому качество изображения зависит от работы всех его компонентов.

Эндовидеокамера

Видеокамера – одна из важнейших составляющих эндовидеосистемы. Предназначена для вывода на экран цветного изображения операционного поля от различных эндоскопических аппаратов – лапароскопов, цистоуретроскопов, ректоскопов, гистероскопов, гибких эндоскопов при проведении хирургических операций и диагностических манипуляциях.

Хирург, лишенный непосредственного визуального и тактильного контакта с оперируемым органом, принимает множество самых ответственных решений только на основе видеоизображений. От качества формирования эндовидеокамерой изображения на экране монитора в определяющей степени зависит успех эндохирургической операции.

Разработка и миниатюризация систем передачи видеосигнала, используемых в видеоскопической хирургии, позволили выполнять сложные эндоскопические хирургические операции. Миниатюрные видеокамеры должны обеспечивать хирурга оптимальным видом операционного поля.

Филипп Боссини, 1806



Первым изобрел инструмент, позволяющий осматривать внутренние органы человека

LICHTLEITER

Ханс Кристиан Якобеус



Профессор медицины стокгольмского университета опубликовал в 1910 г. отчет о 17 лапароскопиях при асците и 2 торакоскопиях при экссудативном плеврите

Курт Земм

Филипп Муре



Французский хирург и гинеколог из Лиона в 1987г. первым выполнил лапароскопическую холецистэктомию у человека

Вся хирургическая бригада теперь в состоянии следовать за процедурой и участвовать активно.

Монитор

На мониторе полученное изображение является полностью идентичным с передаваемым и изменяется в соответствии с переключением увеличения. Высококачественное изображение на мониторе позволяет произвести тщательный осмотр тканевых структур, оценить изменения их цвета и формы, возникающие при патологических процессах.

Система видеокамеры

Состоит из головки камеры с присоединенным кабелем и блоком управления.

Эндовидеокамера

ТВ-стандарт PAL

Первым шагом на пути развития телевидения высокой четкости в России стал канал «НТВ-Плюс Спорт». Трансляция инаугурации Президента осуществлялась как в обычном телевизионном стандарте, так и в стандарте телевидения высокой четкости HD. HD стандарт позволяет передавать наибольшую точность изображения и наиболее качественный звук.

Видео высокого разрешения в эндоскопической хирургии

HD- эндоскопическая камера

Появление минимально-инвазивных методик открыло новую технологическую эру в хирургии, предъявляющую особые требования к качеству оснащенности эндовидеооперационной. Аналоговые видеокамеры заменяются камерами с цифровой обработкой видеосигнала.

SDTV Соотношение сторон 4:3

Неиспользуемое поле эндоскопа Используемое поле

HDTV Соотношение сторон 16:9

В хирургии используется HDVвидеостандарт высокого разрешения.

Потеря информации от эндоскопа: По вертикали: По горизонтали:

32,7% 25,3% 7,4%

Мониторы

Жидкокристаллические видеомониторы OEV 191/191H Olympus совместимый с форматом HDTV ЖК экран 19 дюймов по диагонали с разрешением 1280х1024 пикселей

Форматы изображения Full HD и HD Ready

Новые системы имеют цифровые выходные видеосигналы. Когда эти системы подключены к цифровым мониторам и регистрирующим устройствам, существует преимущество передачи видеосигнала без потерь. В настоящее время все ЖК мониторы могут использовать телевизионную технологию передачи цифрового сигнала.

Цифровые системы предлагают множество возможностей обработки изображений, которые улучшают качество изображения путем лучшей цветопередачи и усиление контуров изображения. Кроме того, они позволяют передавать редактировать и хранить визуальную информацию без потерь.

Форматы изображения Full HD и HD Ready

Система видеокамеры по существу разработана, чтобы служить одной цели, то есть, преобразовать изображение от эндоскопа в максимально возможный качественный видеосигнал.

Если на широкий формат проецировать изображение PAL, то оно будет размытым, так как объем информации остался прежним, а размер экрана увеличился.

Благодаря цифровой технике новые видеокамеры могут давать реалистичное изображение высокого разрешения (HDV), обеспечивая яркие четкие картинки, улучшенную визуализацию капилляров и других структур слизистой.

Обработка изображения высокого разрешения позволяет дать картинку с хорошей общей яркостью, контрастностью и точной цветопередачей. Эти достижения улучшают точность визуального восприятия операционного поля и безопасность хирургических операций. Технологические достижения означают, что теперь возможно получить превосходное качество изображения, даже когда операционные условия являются трудными (кровотечение, неотложные состояния). Поэтому использование высококачественных видеокамер нужно счесть существенным требованием безопасности, так же как и средством обеспечения оптимального визуального комфорта для хирурга.

При просмотре фильма на экране с Blu-ray и HD DVD будет несравненно четче и детальнее, чем с DVD-Video.

HD позволяет выводить «картинку» на очень большие экраны без эффекта «замыливания», как это бывает с DVD.

Системный видеоцентр CV-180

Блок управления камерой получает сигнал от головки камеры и преобразует изображение так, чтобы его можно было послать как видеосигнал в монитор.

Головка камеры

Головка камеры присоединена к эндоскопу и отвечает за захват изображения, передаваемого по эндоскопу, и преобразование его в электрический сигнал. Современные головки камеры имеют размер не более кисти хирурга и легкий вес для легкого манипулирования.

Головка камеры

Конструкция головки камеры включает следующие важные компоненты: -полупроводниковая светочувствительная матрица (ПЗС, ПСМ, CCD Charge-Coupled-Device); -линза; -механизм соединения с эндоскопом; - водостойкий корпус и встроенный кабель.

Функция матрицы

Определяющей для забора и передачи изображения является ПСМ полупроводниковая светочувствительная матрица.

Функция матрицы

Это – полупроводниковая микросхема, имеющая сетчатую структуру и составленная из световоспринимающих элементов (фотосайтов).

Функция матрицы

Когда серия световых квантов попадает на поверхность фотосайта, генерируется электронный сигнал, который пропорционален интенсивности светового потока.

Функция матрицы

Каждый из фотосайтов генерирует сигнал для отдельного элемента изображения - пиксела - наименьшая единица изображения. Вместе сигналы от всех фотосайтов создают совокупную элементов изображения, которые создают общее изображение на экране.

Функция матрицы

Чем больше число элементов изображения, тем лучше качество, тем детальнее будет изображение.

В настоящее время ПСМ предлагают разрешающую способность в пределах от 480 x 320 =153 600 до нескольких миллионов элементов изображения для самых мощных моделей. Не все эти ПСМ адаптируются к хирургическим видеокамерам. Обычная разрешающая способность лучших хирургических фотокамер приблизительно 450 000 элементов изображения.

Функция матрицы

В мире есть только несколько изготовителей ПСМ. Все изготовители используют ту же самую ПСМ, но разрабатывают свою собственную электронную систему обработки сигналов, которая представляет собой главную потребительскую добавочную стоимость видеокамер.

Кодирование видеосигнала: информация от каждого элемента изображения преобразуется аналоговоцифровым преобразователем в двоичный код (0 или 1).

Обычно имеется восемь цифровых двоичных кодов (8 битов) на элемент изображения, допускающих 256 различных значений (28). Поскольку каждый элемент изображения цвета воспроизводится на экране композицией трех основных цветов (красный, зеленый и синий), можно создать до 16 777 216 различных цветов (256 x 256 x 256).

Прежде, чем изображение от эндоскопа достигает ПСМ, оно фокусируется линзой, размещенной перед ПСМ. Фокусирующее кольцо позволяет хирургу вносить изменения в расстояние между линзой и ПСМ так, чтобы фокус наблюдаемого предмета мог быть сохранен точно. У самых новых систем есть механизм автофокусировки, который управляет линзой в ответ на изменения в наблюдаемом изображении.

Микролинзы матрицы

Чтобы избежать потерь между элементами матрицы, на каждом из них установлены микролинзы, чтобы сконцентрировать все фотоны на фоточувствительных ячейках. Это улучшает чувствительность камеры к свету.

Поскольку в электронной аппаратуре были сделаны большие достижения, формирователи изображения уменьшились в размере. Первоначально, ПСМ были 2/3 дюйма (8.8 x 6.6 мм), затем уменьшились до 1/2 дюйма (6.4 x 4.8 мм), а затем до 1/3 дюйма (4.8 x 3.6 мм) или 1/4 дюйма (3.2 x 2.4 мм).

Первые видеокамеры использовали только одну ПСМ (цифроаналоговые моно-ПСМ, «одночиповые»), объединенную с мозаичным светофильтром для трех основных цветов. Каждая ячейка отвечает за один цвет, а общая цветная картинка создается их сложением в процессоре. Чтобы сгенерировать сигнал для одного элемента изображения, такие системы требуют 4 фотосайтов.

Все новые видеокамеры используют трехчиповую систему с 3 микросхемами (аналоговыми или цифровыми).

Принцип основан на разделении естественного светового луча оптической призмой три основных цветовые составляющие, направляющиеся каждая к отдельному преобразователю ПСМ; каждый преобразователь воспринимает один из основных цветов. При получении цветовой информации практически не происходит ее потери.

Преобразователи ПСМ

За счет этой технологии трехчиповая камера обладает в 3 раза большей разрешающей способностью, чем одночиповая, и, соответственно, конечного изображения. Однако, цена ее увеличивается в два-три раза.

Механизм соединения с эндоскопом

Головка камеры должна быть надежно присоединена к эндоскопу, чтобы гарантировать точную передачу изображения. Окуляр большинства эндоскопов является стандартным, но устройства соединения у каждого изготовителя могут быть различными. Устройство соединения держит объектив камеры на установленном расстоянии от окуляра эндоскопа. Изготовители конструируют свои камеры в точном согласовании их эндоскопами; по этой причине смешивание различных систем может иногда приводить к потере качества изображения. Выбирая видеосистему, хирург должен рассмотреть всю цепь передачи изображения, которую он будет использовать.

Кабель видеокамеры

Входной сигнал видеокамеры Камера связана с блоком управления через экранированный кабель. У каждого изготовителя есть уникальная многоштырьковая колодка, обычно размещаемая на передней стороне блока управления камерой, с которой соединяется этот кабель. Штепсель камеры снабжен водонепроницаемой крышкой, чтобы предотвратить проникновение воды в электрические контакты во время процесса очистки. Выходной видеосигнал Соединения для телевизионного монитора расположены обычно сзади блока управления камерой. Поскольку есть множество отраслевых стандартов для передачи видеосигнала, изготовители предоставляют набор возможных соединений сзади блока управления камерой.

Проблемы изображения Главные проблемы, которые могут произойти при использовании камеры, обычно связаны с соединениями. Хирургическая операция не должна начинаться, пока не будет получено совершенное качество изображения. Нет изображения или помехи Камера не подключена или не включена, неточное или слабое соединение, дефект кабеля, источник света не подключен к эндоскопу, монитор не подключен.

Проблемы изображения

Главные проблемы, которые могут произойти при использовании камеры, обычно связаны с соединениями. Хирургическая операция не должна начинаться, пока не будет получено совершенное качество изображения.

Проблемы изображения

Нет изображения или помехи Камера не подключена или не включена, неточное или слабое соединение, дефект кабеля, источник света не подключен к эндоскопу, монитор не подключен.

Изображение слишком темное может быть связано с дефектом эндоскопа или источника света, дефектом в кабеле или частичным нарушением передачи сигнала яркости через кабель. Кровь очень эффективно поглощает свет, таким образом, заполненное кровью операционное поле будет всегда казаться темным.