СОСТОЯНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ЭНДОСКОПОВ
Д.Л.Соснов, А.И.Молев
ЗАО "ВНИИМП-ВИТА" (НИИ медицинского приборостроения) РАМН, г. Москва
Широкое внедрение в медицинскую практику эндовидиохирургических методов, позволяющих решать сложные диагностические и лечебные вопросы, требует постоянного совершенствования эндоскопической техники. Сохраняется тенденция увеличения угла поля зрения эндоскопов, уменьшения их наружнего диаметра, что требует увеличения освещенности исследуемого объекта с учетом поддержания равномерности освещения поля зрения.
Необходимый уровень освещенности исследуемого объекта создает осветительная система, которая включает в себя непосредственно осветитель с источником света (ИС) и световодный кабель. В современных осветителях для эндоскопии применяется три вида ИС.
Первый наиболее распространенный - низковольтная галогенная лампа накаливания, названная так потому, что в ней используется циклическая реакция иода с вольфрамом в присутствии инертного газа. Наибольший световой поток дают лампы типа "XENOРОТ", в которых газом наполнителем является ксенон. С галогенными лампами выпускается большой ассортимент осветителей:
миниосветители, навешиваемые непосредственно на эндоскоп, с лампой 0,2 Вт/2,6 В, ф "Hawkeye" (США) или 6 Вт/ 6 В ф. "Storz" (Германия);
портативные осветители, например, с лампой 50 Вт/8 В ф."Storz", "Efner" (Германия) и др.
осветители с ИС 150 Вт или 250 Вт, выпускаемые большинством (более 20) фирм, предназначенные, как правило, для целей наблюдения и работы с высокочувствительными эндоскопическими видиосистемами.
Светооптическая система осветителя представляет собой чаще всего единую конструкцию, выполненную из эллиптического отражателя с интерференционным покрытием в первом фокусе которого установлено светящееся тело ИС, образуя тем самым лампу-светильник, а во втотром фокусе эллипса размещается входной торец световодного кабеля. Характерной особенностью такой светооптической системы является нежелательное некоторое падение силы света в осевом направлении, вызывающее неравномерность освещенности объекта. Указанного недостатка лишена более сложная светооптическая система осветителя, содержащая отражатель, концентричный ИС, и конденсор, составленный из линз (лучше всего – асферических).
Осветитель с галогенной лампой отличает относительные простота изготовления и невысокая стоимость. Однако среднее качество цветопередачи (цветовая температура Тцв= 3200 0К) и небольшой ресурс работы лампы (около 50 час) ограничивают сферу применения таких осветителей.
Наилучшее качество изображения и наибольший ресурс работы (более 500 час) обеспечивают ИС в виде ксеноновых короткодуговых ламп. Разрядная дуга такого ИС горит в атмосфере закаченного под высоким давлением ксенонового газа. Спектр этих ламп близок к солнечному. Цветовая температура Тцв=6000
0К (у Солнца Тцв=5600 0К). Их отличает высокая яркость свечения, высокий индекс цветопередачи (Ра 95), короткая (0,2 - 2 мм) стабильная световая дуга и цветность света. Однако ксеноновая лампа требует высокого напряжения для поджига ИС и высокоинтенсивного охлаждения, что усложняет конструкцию и увеличивает стоимость осветителя.
Осветители с ксеноновым ИС небольшой мощности (35-75 Вт) выпускают фирмы "Pentax" (Япония), "Gmmi", "Lemke", "Kontex Medikal" (Германия); средней мощности (175-200 Вт) - "Wolf", "Storz", "MGB" (Германия), "Fujinon" (Япония), "Applitec" (Израиль), "ЭФА", "Азимут", "Эндомедиум" (Россия). Наибольшее число (более 15) фирм выпускают ксеноновые осветители с ИС мощностью 300 Вт, позвроляющие проводить наблюдение, фотографирование и работы со всеми видами эндосколпов и видеосистем.
В качестве светооптической системы в этом случае используется эллиптический отражатель с интерференционным покрытием (так называемый "холодное" зеркало). Линзовые оптические системы с ксеноновыми (высокоинтенсивными) ИС не применяются из-за малых углов охвата ИС, нагрева линз (необходимости их изготовления из термостойкого материала - кварца), а также необходимости установки светооптической системе теплофильтров, вызывающих дополнительные потери света.
Промежуточное положение между ксеноновыми и галогенными ИС занимают металло-галоидные ИС, имеющие ресурс работы лампы 250 часов. Электрический разряд в этой лампе происходит в парах ртути и галогенидов редкоземельных элементов. По сравнению с галогенной лампой металло-галоидный ИС имеет увеличенную в 3-4 раза световую отдачу (до 100 лм/Вт), схожий со спектром дневного света спектр оптического излучения с цветовой температурой 4500 <Тцв 0К <6000, повышенную в 20 раз яркость свечения. Лампа имеет короткую (2,5 мм) световую дугу и псевдо-сплошной спектр. Интенсивное развитие в настоящее время металло-галоидных ламп и их неоспоримые преимущества дают основание считать, что они вытеснят в будущем даже ксеноновые лампы.
Осветители с металлогалоидными ИС различной мощности выпускают следующие фирмы: "Азимут", "Аpplitec" (21-24 Вт); "Азимут", "ДМТ" (50-75 Вт); "Zirkon", "Storz", "Еfer", " DRG"(250-270 Вт);"Styker", "АСМ" (300 Вт); "Wolf", "Storz" (400-450 Вт). Эти осветители также используются для наблюдения, фотографирования, работы с видеосистемами и эндоскопами различных видов.
Для передачи светового потока, созданного осветителем к эндоскопическому прибору, служит световодный кабель. Основную массу, используемых в эндоскопии световодных кабелей, составляют стекловолоконные кабели, имеющие апертуру 0,5 (на уровне силы света, составляющей половину от осевой). Иногда для увеличения выходной апертуры светового пучка эти кабели снабжают линзовой (конденсорной) оптической системой.
Другой вид световодного кабеля, в котором в специальной оболочке заключена высокопреломляющая оптическая жидкость, позволяет пропустить больше на 25-40% световой поток, одновременно при лучшей спектральной характеристике и большем апертурном угле (45 ). Однако этот вид световодного кабеля уступает стекловолоконному кабелю по степени изгиба (более жесткий) и стоимости.
В соответствии с разработанными методиками в институте разработан универсальный осветитель ОС-150-03, предназначенный для использования с жесткими эндоскопами любых отечественных типов, а также с эндоскопами фирмы "Storz". Прибор прошел успешные клинические испытания совместно с торокоскопом с видеосистемой ТОР-ВС-01 в Военно-клиническом госпитате им. Бурденко, НИИ фтизиопульмонологии, на кафедре хирургических болезней № 1 Второго лечебного факультета ММА им. Сеченова. В 1999 году начался промышленный выпуск осветителя ОС-150-03 в ЗАО" ВНИИМП-ВИТА".
Продолжаются работы по дальнейшему совершенствованию схемы и конструкции осветителя ОС-150-03, в частности, по повышению световой отдачи и стабильности работы лампы накаливания, по уменьшению габаритных размеров и массы прибора (подана заявка на патент).
Разработан макет осветителя с галогенной лампой – светильником фирмы "Osram" (Германия) мощностью 250 Вт. Проводятся работы по доработке его светооптической системы.