La endoscopia electrónica fue creada y utilizada clínicamente por primera vez en 1983 por la empresa estadounidense Welch Allyn. La característica del endoscopio electrónico es que no transmite imágenes a través de prismas o fibras ópticas. En cambio, convierte la energía luminosa en energía eléctrica a través de un CCD llamado "mini cámara" instalado en la parte superior del endoscopio y luego procesa la imagen para mostrarla en el monitor de televisión. Por tanto, el mecanismo de los endoscopios electrónicos que transmiten imágenes es completamente diferente al de los endoscopios tradicionales. Mediante el procesamiento de vídeo, las imágenes se pueden procesar de diversas formas y las imágenes se pueden almacenar y reproducir de diversas formas. Los científicos extranjeros consideran los endoscopios electrónicos como el tercer hito en la historia del desarrollo del sistema digestivo.
1. Principios básicos de la endoscopia electrónica.
El concepto básico de dispositivo sólido acoplado (dispositivo de carga de pareja CCD). La estructura básica del CCD es una oblea de silicio sensible a la luz. Esta oblea de silicio se separa en pozos de potencial en forma de montaña mediante aisladores. Cuando se irradian señales luminosas de diferentes intensidades al CCD, la estimulación fotónica del chip de silicio puede generar cargas con la energía correspondiente y acumularlas en el pozo potencial, y convertir la señal óptica en una señal eléctrica de forma acoplada a carga y transmitir al procesador de vídeo para completar la transmisión y regeneración de la imagen. Por lo tanto, el ángulo de la imagen conductora también puede considerarse como la unidad de píxel. Cuanto más pequeño sea el pozo de potencial, es decir, cuantos más píxeles haya, más precisa será la conducción de la imagen.
El método de obtención de imágenes en color del endoscopio electrónico: el CCD solo puede detectar la intensidad de la luz y la oscuridad de la señal luminosa y solo puede obtener imágenes en blanco y negro. Para obtener imágenes en color, se deben colocar filtros de color en el camino óptico. Generalmente hay dos formas:
Método secuencial de superficie: Coloque una placa circular con 3 filtros de color conectados entre la fuente de luz y la fibra guía de luz. Cuando la placa circular gira, los tres colores de luz roja, verde y azul iluminarán el objeto secuencialmente. objeto. Las tres señales de color rojo, verde y azul generadas por la cámara CCD también se transmiten secuencialmente (con diferencias de tiempo) y se almacenan en el procesador de vídeo. Los productos de primera y tercera generación de Welch Aiiyn, Fujitsu y Olympus adoptan este método de coloración.
Método simultáneo: instale un filtro de color primario o de color complementario incrustado en la superficie receptora de luz del CCD. Cuando la señal emitida por el objeto iluminado por la fuente de luz blanca actúa sobre el CCD, se convierte inmediatamente en una señal de color debido a la acción del filtro incorporado, y se transmite y almacena en la memoria. Al ingresar al procesador de video, las señales de color rojo, verde y azul se transmiten simultáneamente sin diferencia en el tiempo. Todos los productos de segunda generación de Toshiba y Olympus utilizan este método de coloración. La característica del método secuencial de superficie es que el número de píxeles de cada uno de los tres colores primarios (rojo, verde y azul) es igual al número de píxeles del CCD. Por ejemplo, generalmente es 30.000 y los píxeles de los tres colores primarios: rojo, amarillo y azul también son 30.000. Al mismo tiempo, el número de píxeles de los tres colores primarios o colores complementarios del método también es de 30.000 decibeles respectivamente. El número de píxeles de los tres colores primarios o colores complementarios en el modo simultáneo está relacionado con el número de filtros de color correspondientes del filtro de color de mosaico. La resolución de los endoscopios electrónicos está relacionada con la cantidad de píxeles. Cuantos más píxeles, mejor será la calidad de la imagen. Por lo tanto, si el número de píxeles del CCD es el mismo, la resolución del método secuencial de superficie es mejor que la del método simultáneo. Sin embargo, la desventaja del método secuencial de superficie es que existe una diferencia de tiempo en la transmisión de las tres señales de color (rojo, amarillo y azul), lo que puede provocar una imagen borrosa.
Procesador de vídeo: Tiene principalmente las dos funciones siguientes: ① Proporcionar una fuente de luz de color dividido para endoscopio electrónico secuencial de superficie roja, amarilla y azul; ② Convierta la señal analógica proporcionada por el CCD del endoscopio electrónico en una señal de código binario. Una vez convertidas, las imágenes se pueden almacenar en cintas de video, discos duros de computadora, discos láser o copiarlas, imprimirlas, etc. Cuando sea necesario, la imagen se puede regenerar y comparar con imágenes del pasado o del futuro. Además, el procesador de vídeo puede equiparse con una impresora, que puede imprimir y almacenar datos relacionados con el paciente y su condición.
Endoscopio electrónico: Excepto por el hecho de que no tiene un ocular para observación, las otras estructuras mecánicas del endoscopio electrónico (sistema de suministro de aire y agua, canal de captación en vivo, botón de ángulo, etc.) son exactamente las mismas que las del endoscopio óptico. La pieza de repuesto del ocular varía de una fábrica a otra. El producto de Welch Allyn lo reemplaza con un orificio de biopsia y el producto de Olympus lo reemplaza con una perilla de control para imágenes de aglutinación o imágenes fotográficas.
2. Comparación de rendimiento entre endoscopios electrónicos y endoscopios ópticos
Método de observación: la parte operativa del endoscopio óptico está equipada con un ocular. El operador debe observar la imagen a través del ocular. Aunque se puede conectar una cámara de televisión a la parte del ocular y la imagen se muestra en la pantalla fluorescente a través del sistema de televisión, la imagen es mucho menos clara que la del endoscopio electrónico. . La endoscopia electrónica utiliza un monitor de TV de alto rendimiento para mostrar imágenes en color claras y sin distorsiones, que pueden ser vistas por varias personas al mismo tiempo, lo que favorece la enseñanza y la consulta. Favorece la comunicación entre asistentes y operadores durante diversos tratamientos endoscópicos. trabajar cerca con. Además, debido a que el cirujano utiliza ambos ojos para ver imágenes claras en el monitor de alto rendimiento, puede evitar la fatiga visual causada por el ocular de observación monocular y los efectos adversos en los ojos causados por la fuerte estimulación lumínica a largo plazo.
Rendimiento de la inserción: la calidad del rendimiento de la inserción está relacionada con factores como la forma, el grosor, la suavidad del endoscopio y la longitud de la parte dura en la parte superior del endoscopio. El dispositivo superior del endoscopio electrónico tiene un tamaño de 3, que ocupa un cierto volumen. Se debe reducir el tamaño de los 3; de lo contrario, aumentará la longitud de la parte dura en la parte superior del endoscopio y se reducirá el rendimiento de inserción del endoscopio electrónico. En los primeros productos, la parte dura en la parte superior del endoscopio era demasiado larga y el rendimiento de inserción no era tan bueno como el de modelos similares de endoscopios ópticos. Sin embargo, los nuevos productos de los últimos años han superado las deficiencias anteriores y su rendimiento de inserción es exactamente el mismo que el de modelos similares de endoscopios ópticos.
Propiedades ópticas
Ángulo de visión: en los primeros productos, el ángulo de visión era relativamente pequeño, oscilando entre 75° y 105°. En productos recientes, el ángulo de visión se ha ampliado a 120° y el rango de profundidad de campo es de 3 a 100 mm, lo que tiene exactamente el mismo rendimiento óptico que gastroscopios ópticos similares.
Reproducibilidad del tono de color: Los factores que afectan el pigmento de la imagen del fibroendoscopio son la lente objetivo, la fibra óptica y el ocular. Entre ellos, la fibra óptica colgante tiene la mayor influencia. Una fibra óptica con una longitud de más de 1 m puede absorber luz de una determinada longitud de onda y afectar la imagen interna. tono. Los factores que afectan a los endoscopios electrónicos son las características del CCD, el procesador de vídeo y el monitor. En comparación con los endoscopios ópticos, los factores que afectan a los endoscopios electrónicos son cada vez más complejos. Kenzo Mitsuzane utilizó una vez un analizador de color de TV y varios estándares de color para medir la reproducibilidad del tono de color del endoscopio electrónico Olympus GIF-Q100 y del endoscopio óptico GIF-Q10. Los resultados de las mediciones mostraron que la reproducibilidad de los tonos de color del endoscopio electrónico era excelente. en endoscopia óptica.
Capacidad de diagnóstico de lesiones microscópicas: Tatsuo Katsube realizó endoscopia óptica y endoscopia electrónica en 45 pacientes con diversas enfermedades gástricas antes de la cirugía y comparó los resultados del examen con la patología quirúrgica. Concluyó que la gastroscopia electrónica puede detectar lesiones microscópicas. La capacidad de diagnóstico de las lesiones es mejor que la de la endoscopia óptica. Le resulta más fácil identificar los vasos sanguíneos expuestos del sangrado de la úlcera gástrica y las características del epitelio regenerado circundante, y es más fácil hacer un diagnóstico diferencial entre el epitelio atípico plano y elevado y el cáncer gástrico temprano tipo IIa. Además, debido a que la imagen de la endoscopia electrónica es clara y tiene un cierto efecto de aumento, puede mostrar cambios sutiles de color y otros cambios de carácter en la superficie de la mucosa, mejorando así la detección del cáncer gástrico temprano microtipo II b y II c. hasta cierto punto. Tasa. Satake Yiji cree que la colonoscopia electrónica ha mejorado la tasa de detección de pólipos pequeños en el colon (diámetro <0,5 cm>).
Rendimiento de guardar imágenes: los endoscopios ópticos solo pueden grabar y guardar las imágenes transmitidas por fibras ópticas a través de la fotografía. El método es monótono y las imágenes no son lo suficientemente claras. Debido a que los endoscopios electrónicos utilizan CCD para convertir señales ópticas en señales eléctricas, las imágenes se pueden grabar y guardar de diversas formas después de ser procesadas por un procesador de video. ①Utilice una grabadora de vídeo para grabar la imagen clara del endoscopio electrónico y guardar la imagen dinámica; ②Después de "congelar" la imagen construida electrónicamente, utilice una cámara de 35 mm para grabar la imagen fija; ③Utilice el disco láser para grabar imágenes dinámicas y puede grabar imágenes entrantes, y la capacidad máxima de grabación de imágenes fijas es de 24.000 fotogramas; ④ Puede grabar 50 fotogramas de imágenes fijas utilizando discos de plástico blando. El endoscopio electrónico también se puede conectar a una computadora electrónica, y se pueden ingresar en la computadora el nombre del paciente, sexo, edad, síntomas principales, resultados del diagnóstico y otros datos clínicos y varias imágenes grabadas. Cuando es necesario realizar un seguimiento del paciente o realizar estadísticas sobre una gran cantidad de casos, al investigar, se puede buscar diversa información en cualquier momento.
Durabilidad: Los endoscopios de fibra óptica tienen decenas de miles de finas fibras de vidrio que transmiten imágenes. A medida que aumenta el número de usos, la fibra de vidrio se romperá gradualmente y la electricidad negra en el campo de visión aumentará gradualmente, volviéndola oscura y poco clara. Los endoscopios electrónicos están guiados por CCD y no tienen los defectos de los extremos de fibra de vidrio y no se dañan fácilmente con los rayos X. Por tanto, la durabilidad de los endoscopios electrónicos se debe a los endoscopios de fibra óptica.
3. El futuro de la endoscopia electrónica
La endoscopia electrónica utiliza CCD para convertir señales luminosas en señales eléctricas. Por lo tanto, es posible realizar procesamiento de imágenes a través de una computadora electrónica para mejorar o debilitar selectivamente la información estructural de la información de color, facilitando al observador el diagnóstico de la presencia de lesiones humanas. y diagnóstico cualitativo. Los métodos de procesamiento de imágenes actualmente en investigación y desarrollo son los siguientes:
El procesamiento diferencial y otros métodos mejoran el contorno morfológico de la imagen: la imagen se compone de componentes de varias frecuencias: componentes de alta frecuencia que representan los cambios bruscos y las partes finas de la imagen, componentes de baja frecuencia que representan los cambios lentos y ásperos. partes de la imagen y el valor promedio de toda la imagen. Componente CC. Los componentes de alta frecuencia se mejoran mediante procesamiento diferencial para hacer que los contornos de la imagen sean más prominentes.
Realce o debilite un determinado tono en RGB para hacer que la lesión sea más prominente y más fácil de detectar.
El contraste mejorado en escala de grises de las señales RGB puede hacer que los límites, las manchas mucosas, el enrojecimiento y las venas submucosas de las lesiones tempranas de cáncer gástrico tipo IIb sean más claramente visibles.
Las computadoras electrónicas miden cuantitativamente la información de la estructura de la imagen (convexo-cóncava) y la información del color, lo que es útil para proporcionar una base objetiva para el diagnóstico y los cambios de las lesiones.
Además, también se está desarrollando y estudiando la endoscopia electrónica para medir la temperatura y el flujo sanguíneo de la mucosa del tracto digestivo.
Aunque los endoscopios electrónicos tienen las ventajas mencionadas en comparación con los endoscopios ópticos comunes y todavía hay un margen considerable para el desarrollo en el procesamiento de imágenes, actualmente son bastante caros. Las unidades de medicina general todavía están equipadas con endoscopios de fibra óptica para diagnóstico y tratamiento. Uso económico.
