Эндоскопическая стойка: что стоит на тележке и как получается изображение
Назвать каждый блок гибкой и жёсткой эндоскопической стойки, объяснить, как свет доходит до ткани и как изображение возвращается на монитор, и по этой цепочке решить, где, скорее всего, начинается жалоба.
Два семейства: гибкие и жёсткие
В любом эндоскопическом отделении вы встретите два очень разных типа приборов с одной идеей: завести свет внутрь тела и вывести оттуда картинку. Гибкие эндоскопы — длинные управляемые трубки, которые идут по естественным путям: гастроскопы, колоноскопы, дуоденоскопы, бронхоскопы, гибкие цистоскопы, ЛОР-эндоскопы и другие специализированные приборы. Работают ими в основном в эндоскопическом отделении, бронхоскопическом кабинете и урологии. Жёсткие эндоскопы — прямая оптика, которую вводят через небольшой разрез или естественное отверстие: лапароскопы, артроскопы, жёсткие цистоскопы, гистероскопы, синусоскопы. Живут они в основном в операционной.
Стареют и ломаются эти семейства по-разному. Гибкий эндоскоп — герметичный гибкий сосуд, набитый тросами, волокнами, трубками и электроникой; он изгибается тысячи раз, после каждого пациента проходит моечную машину, и его легко прокусить, раздавить или переломить. Жёсткая оптика — точная оптическая трубка; она выходит из строя от изгиба, от потери герметичности и запотевания, от сколов стёкол и выгоревших световолокон. Уроки 2 и 4 разбирают каждое семейство. В этом уроке смотрим на всю тележку, потому что большинство жалоб звучит как «эндоскоп не работает», и ваша первая задача — понять, какой блок на тележке на самом деле виноват.
Ещё одно важное различие: фиброскоп и видеоэндоскоп. Старые гибкие эндоскопы и некоторые тонкие специализированные модели, которые выпускают до сих пор, передают изображение по упорядоченному жгуту стекловолокон к окуляру; на окуляр может надеваться камера. У видеоэндоскопа матрица стоит на дистальном конце, и изображение уходит с конца уже как электрический сигнал. Большинство гастроскопов и колоноскопов, которые вы будете обслуживать, — видеоэндоскопы.
Что стоит на тележке
Типичная стойка для гибкой эндоскопии — тележка с медицинским монитором наверху и видеопроцессором и источником света под ним. Во многих современных системах источник света встроен в процессор; например, в сервисном руководстве Fujifilm EP-6000 описан процессор с собственным светодиодным освещением и принудительным воздушным охлаждением. В других системах это отдельный блок, соединённый с процессором кабелем управления. Ниже обычно стоят устройство записи или захвата изображения, иногда принтер, клавиатура для данных пациента, бутылка с водой для промывки линзы, а рядом — источник аспирации: регулятор центрального вакуума или переносной отсасыватель с ёмкостью-сборником. Во многих отделениях на той же тележке или рядом стоят регулятор CO2 для инсуффляции и электрохирургический блок.
Стойка для жёсткой (лапароскопической) эндоскопии выглядит похоже, но состав другой: вместо видеопроцессора эндоскопа — блок управления камерой и камерная головка, источник света с отдельным световодным кабелем, инсуффлятор CO2, подключённый к баллону или к центральной разводке, аспиратор-ирригатор, часто электрохирургический блок, а в артроскопии и гистероскопии — помпа или система управления жидкостью. Это тема урока 4.
Рассматривайте тележку как единую систему. Блоки получают питание через общий удлинитель с несколькими розетками или разделительный трансформатор, делят пути заземления через видеокабели и раму тележки и подключены к одному пациенту. С точки зрения электробезопасности это медицинская электрическая система, и курс по электробезопасности объясняет, почему лишний блок, включённый в розетку тележки, может изменить токи утечки всей стойки. Сам эндоскоп — рабочая часть: например, в документации Fujifilm EP-6000 процессор отнесён к классу I с рабочей частью типа BF по частному стандарту на эндоскопическое оборудование IEC 60601-2-18.
Как свет попадает внутрь
Свет начинается в источнике света. В эксплуатации встречаются три технологии. Галогенные лампы — на старых или простых аппаратах. Ксеноновые короткодуговые лампы много лет были стандартом: кварцевая колба с ксеноном под давлением, которую зажигает высоковольтный импульс поджига, а затем питает низковольтный источник большого тока. Светодиодные источники света сейчас стандарт в новых системах; в некоторых несколько светодиодов разного цвета, чтобы процессор мог формировать спектр для специальных режимов изображения. Ресурс ламп, светодиодные блоки и их неисправности — в уроке 3.
Из источника свет попадает в жгут стекловолокон. В гибком эндоскопе этот жгут идёт через коннектор световода (вилку на конце универсального шнура), по универсальному шнуру, через блок управления и по вводимой трубке к одной или двум линзам световода на дистальном конце. В жёсткой системе отдельный световодный кабель подводит свет к световодному штуцеру оптики, а волокна внутри оптики доводят его до конца. Эти осветительные жгуты неупорядоченные: волокнам не нужно сохранять порядок, им нужно только проводить свет. Каждое сломанное волокно, грязный торец, выгоревший клей или разболтанный адаптер забирают долю света — поэтому тёмное изображение так часто оказывается проблемой световода, а не лампы.
Обычно источник света ещё и регулирует яркость. Механическая диафрагма перед лампой или ток светодиода постоянно подстраиваются процессором, чтобы экспозиция оставалась правильной, когда конец эндоскопа приближается к ткани или отдаляется от неё.
Как изображение выходит наружу
В видеоэндоскопе объектив на дистальном конце строит изображение на маленькой матрице ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS). Тонкие провода идут по всей длине эндоскопа до электрического разъёма, где процессор подаёт на матрицу питание и тактовые сигналы и принимает видеосигнал. В некоторых конструкциях часть электроники стоит в самом разъёме; одни разъёмы контактные, другие передают сигнал и питание без металлического контакта. В эндоскопе есть микросхема памяти, которая сообщает процессору модель и хранит идентификационные и корректирующие данные, — поэтому процессор может отказаться работать с эндоскопом, который он не поддерживает.
Цвет можно получать двумя способами. В одновременных системах на пикселях матрицы стоит цветной фильтр, а ткань освещается белым светом; в руководстве EP-6000 способ съёмки указан как одновременный. В последовательных системах монохромная матрица быстро по очереди освещается красным, зелёным и синим светом, а процессор собирает цветное изображение. Чтобы начать поиск неисправности, знать, какой способ у конкретного процессора, не обязательно, но это объясняет некоторые симптомы: цветная кайма при быстром движении указывает на последовательную систему, а не на поломку.
В фиброскопе и в жёсткой оптике изображение выводится оптикой на окуляр. В жёсткой оптике это цепочка стеклянных стержней и линз; в фиброскопе — упорядоченный жгут, где каждое волокно сохраняет своё точное положение, поэтому каждое сломанное волокно видно как неподвижная чёрная точка. На видеостойке к окуляру через оптический адаптер крепится камерная головка со своей матрицей, а блок управления камерой делает ту же работу, что процессор для видеоэндоскопа.
Дальше процессор корректирует цвет (баланс белого), настраивает усиление и контраст, добавляет улучшение изображения или специальный световой режим, накладывает данные пациента и отправляет изображение на монитор. Выходы зависят от поколения: композитный и S-video на старых аппаратах, аналоговый RGB, DVI, SDI, HDMI или аналогичные цифровые выходы на новых. Качество всей картинки определяет самое слабое звено: процессор высокой чёткости, подключённый к монитору через S-video, даст мягкое, смазанное изображение, каким бы хорошим ни был эндоскоп.
Воздух, вода и аспирация
Гибкий эндоскоп — не только оптический прибор. Через его каналы врач подаёт воздух или CO2, чтобы расправить просвет, промывает линзу водой и отсасывает жидкость и газ. Воздух обычно идёт от небольшого компрессора в процессоре или источнике света; тот же воздух создаёт давление в бутылке с водой, и при нажатии клапана «воздух/вода» вода выталкивается к дистальному концу. В руководстве EP-6000, например, указано максимальное давление подачи воздуха и воды. Аспирация идёт от внешнего источника через аспирационный штуцер на коннекторе световода и управляется клапаном аспирации на блоке управления. Инструментальный (биопсийный) канал обычно в дистальной части совпадает с аспирационным.
Для поиска неисправности это важно: «нет воды» может означать пустую или плохо установленную бутылку, отсутствующее уплотнение крышки, изношенный клапан «воздух/вода», забитое сопло на дистальном конце или слабый компрессор, и только последнее находится внутри процессора. Уроки 2 и 6 возвращаются к этой теме.
Цепочка как отправная точка поиска неисправности
Прежде чем что-то вскрывать, поставьте жалобу на цепочку: источник света, световод, ткань, оптика, матрица, кабель и разъём эндоскопа, процессор, выходной кабель, монитор. Задайте три вопроса. Это все эндоскопы или один? Все кабинеты или одна стойка? Началось ли это после какого-то события: падения, цикла обработки, нового кабеля, перемещения тележки? Один эндоскоп на всех стойках указывает на эндоскоп. Все эндоскопы на одной стойке — на эту стойку. Симптом, который появляется только при работе коагулятора, указывает на наводки и заземление, а не на камеру.
По возможности держите при себе заведомо исправный эндоскоп или камерную головку и научитесь безопасно переставлять блоки с согласия персонала. Проверка перестановкой, которая занимает пять минут, часто экономит день гаданий и, что важнее, не даёт отправить исправный эндоскоп в дорогой ремонт.
- Один эндоскоп, любая стойка: подозревайте эндоскоп (разъём, жидкость внутри, кабель матрицы, оптика, световод).
- Любой эндоскоп, одна стойка: подозревайте процессор, источник света, выходной кабель или монитор.
- Только во время электрохирургии: подозревайте наводки, заземление и прокладку кабелей.
- Только после обработки: подозревайте попадание жидкости, забытый колпачок или химическое повреждение.
- Постепенно хуже за месяцы: подозревайте старение лампы, загрязнение световода или деградацию световодного кабеля.
| Деталь | Что делает | Как отказывает | |
|---|---|---|---|
| 01 | Монитор | Показывает обработанное изображение в разрешении процессора | Не тот вход или масштаб, слабая подсветка, повреждённый входной разъём |
| 02 | Видеопроцессор | Управляет матрицей эндоскопа, обрабатывает и выводит изображение | Блок питания, контакты разъёма, плата изображения, вентилятор и фильтр |
| 03 | Источник света (ксенон, галоген или LED) | Подаёт управляемый свет в световод | Конец ресурса лампы, отказ поджига, драйвер LED или охлаждение |
| 04 | Компрессор и бутылка с водой | Инсуффляция и промывка линзы через эндоскоп | Слабый компрессор, нет уплотнения крышки, треснувшие трубки |
| 05 | Источник аспирации и сборник | Отсасывает жидкость и газ через аспирационный канал | Полный сборник, мокрый фильтр, негерметичные трубки, слабый вакуум |
| 06 | Гибкий видеоэндоскоп | Проводит свет внутрь и видеосигнал наружу | Течи, попадание жидкости, прокусы и раздавливание, износ изгиба |
| 07 | Устройство записи / захвата | Сохраняет снимки и видео, передаёт их в сеть | Несовпадение формата сигнала, переполнение памяти, сетевые настройки |
| 08 | Регулятор CO2 (если есть) | Подаёт CO2 для инсуффляции вместо воздуха | Пустой баллон, негерметичное соединение, забитый фильтр |
| 09 | Удлинитель / разделительный трансформатор и тележка | Распределяют сеть и заземление по всем блокам | Плохое заземление, перегрузка, лишние неодобренные устройства |
Хороший процессор за плохим кабелем
Хирурги жаловались, что изображение на операционной стойке настолько мутное, что мешает работать. Эндоскоп и процессор проверили — они были в порядке. Инженер прошёл по тракту сигнала от процессора до монитора и обнаружил, что изображение идёт по S-video — аналоговому каналу стандартной чёткости, хотя у процессора и у монитора были выходы и входы получше. За годы кабели меняли, и исходное подключение потерялось. Самой вероятной причиной мутной картинки был канал S-video. План был такой: проверить по документации процессора, какие форматы сигнала поддерживает каждый выход, подключить лучший выход, который принимает монитор, а там, где подходящего входа нет, рассмотреть соответствующий преобразователь. Ремонта эндоскопа или процессора не предлагалось.
Проверьте весь тракт изображения, включая выходной кабель и вход монитора, прежде чем подозревать эндоскоп или процессор. Самое слабое звено задаёт качество картинки.
Рябь на лапароскопическом изображении только во время коагуляции
На лапароскопической стойке Richard Wolf при каждой работе электрохирургического блока на изображении появлялись рябь и помехи. Инженер начал с общих для системы элементов: заземления тележки и блоков, видеокабеля камеры и оплётки BNC-разъёмов на кабеле монитора, учитывая, что генераторы в разных режимах дают разные помехи. Ни одно из этого не объяснило симптом. Когда вскрыли сам электрохирургический генератор, под радиатором нашёлся скрытый дефект. После устранения этой неисправности рябь при коагуляции исчезла, а камерная система ремонта не потребовала.
Симптом, который появляется только при работе другого блока стойки, указывает на этот блок и на общее заземление и кабели, а не на камеру.
Чек-лист на объекте
- Перепишите все блоки стойки с моделями и серийными номерами, включая монитор, устройство записи и удлинитель.
- Отметьте, какой выход процессора идёт на какой вход монитора и устройства записи.
- Проверьте, что в удлинитель или разделительный трансформатор тележки включены только одобренные блоки.
- Проверьте бутылку с водой, уплотнение крышки и трубки; проверьте сборник аспиратора, фильтр и трубки.
- Спросите персонал, касается ли жалоба одного эндоскопа или всех, одной стойки или всех.
- Если отделение позволяет, держите заведомо исправный эндоскоп или камерную головку для проверки перестановкой.