Операційні мікроскопи: види та їхні особливості

Величезний перелік захворювань, включно з раком, вимагає хірургічного втручання як основного методу лікування. Успіх операції багато в чому також залежить від якості візуалізації анатомічних структур. 

Зараз існує величезна кількість виробників хірургічних мікроскопів – Leica Microsystems, Zeiss, Haag Streit тощо. Кожна модель має свої переваги та недоліки. Тому метою цієї статті є: 

• надання детальної інформації про різні типи операційних мікроскопів, їхні функції та технологічні характеристики;
• допомога фахівцям у виборі найбільш релевантного обладнання для конкретних хірургічних завдань.

1. Оптика

Найважливішою характеристикою хірургічних мікроскопів, звичайно ж, є якість оптики. 

Вона визначається кількома характеристиками. По-перше, це кількість світла, яке «з’їдає» сама лінза. Оскільки мікроскоп складається з безлічі лінз, які знаходяться на шляху пучка світла, картинка, яку спостерігач бачить в окулярі, буде темнішою ніж та, яку він спостерігає неозброєним оком. У сучасних мікроскопах преміум-класу показник пропускання світла досягає майже 99,8%.

По-друге, не менш важливим критерієм оптики є правильність передачі кольорів. Через фізичні властивості світла, різні кольори мають різну довжину хвилі, а значить і різний коефіцієнт заломлення. Через це фокус червоного променя і, наприклад, фіолетового, можуть не збігатися. Це призводить до спотворення зображення і появи хроматичних аберацій. Однак, виробники оптики створили лінзи з компенсацією цього показника.  Наприклад, ахроматичні об’єктиви виправляють хроматичні аберації для двох кольорів, а в ахроматичних об’єктивах фокусна відстань однакова для всього видимого спектра.

І останнім, але важливим показником, є глибина фокусу. Уявіть, що ви дивитеся на лінійку, яка лежить на рівні очей. Що більше значень ви бачите чітко, то більша глибина фокусу. Наприклад, на зображенні зліва ми чітко бачимо цифри 2 і 7, проте на зображенні праворуч цифра 2 розмита, а цифру 7 ми майже не бачимо.  

Цей показник особливо важливо враховувати під час вибору хірургічного мікроскопа. Оскільки живі тканини мають рельєф, порожнини та заглиблення, глибина фокусу визначає, наскільки часто доведеться.

2. Освітлення

Іншим важливим критерієм хірургічного мікроскопа є освітлення. Його нестача у вузьких порожнинах і глибоких каналах призводить до тьмяної картинки з тінями, що може ускладнити роботу хірурга. Що яскравіше освітлення, то чіткішою буде картинка. Однак, занадто сильне освітлення може призвести до перегріву поверхні тканин під час довгих операцій. 

У сучасних мікроскопах вбудовані спеціальні функції, які автоматично регулюють освітлення, тим самим забезпечуючи безпеку пацієнта під час операції.

Таким чином, якість оптики і правильне освітлення мають ключове значення при виборі мікроскопа.

На фото офтальмологічний хірургічний мікроскоп M844 від Leica Microsystems

Операційні мікроскопи з часом були вдосконалені до прецизійного інструменту з додатковими модулями і корисними функціями. Вони оснащені високоточною оптикою і потужним освітленням, які забезпечують хірургам регульоване збільшення, зручну робочу відстань і огляд усього операційного поля. 

Штативи з електромагнітними замками забезпечують стабільність і маневреність, а можливість виведення зображення на екран дає змогу всій хірургічній команді стежити за ходом операції. Ба більше, сучасні хірургічні мікроскопи оснащені різними модулями інтраопераційної візуалізації, як-от флуоресценція та оптична когерентна томографія (ОКТ). Доповнена реальність (AR) також стає популярним доповненням до хірургічного мікроскопа і пропонує величезну зручність хірургам як інтраопераційний діагностичний інструмент.

Конструктивно хірургічні мікроскопи можна розділити на дві групи: офтальмологія і загальна хірургія. Про відмінності та основні особливості розповідаємо далі. 

Цей тип використовується для видалення катаракти, хірургічного лікування глаукоми, корекції контузії, відновлення органів зору після травм, видалення злоякісних і доброякісних утворень, виконання кератопластики та операцій на сітківці ока. Мікроскоп оснащується бінокулярами з високою роздільною здатністю і системою освітлення, що в сукупності дає змогу отримувати чітке, максимально деталізоване і яскраве зображення. 

Під час роботи з офтальмологічними мікроскопами використовується додаткове освітлення, яке забезпечує стійкий червоний рефлекс. Воно може бути коаксіальним або падати під певним кутом – залежно від особливостей конкретної моделі. 

Сучасні офтальмологічні мікроскопи вирізняються модульною архітектурою, тобто можуть комплектуватися різним набором елементів. 

Завдяки чому вдається «збирати» прилади і підлаштовувати їх під вимоги конкретного фахівця або відділення.

Незалежно від комплектації, абсолютно всі пристрої забезпечують високу чіткість зображення і стабільний червоний рефлекс, який особливо важливий при лікуванні катаракти. Для операцій на задньому відрізку використовуються спеціальні ширококутні системи. Вони дають змогу розглядати очне дно пацієнта на операційному мікроскопі.

В офтальмологічних мікроскопах використовується галогенове або світлодіодне освітлення. У новіших моделях частіше використовують саме світлодіодне, оскільки воно економічніше і майже не випромінює виділення в інфрачервоній частині спектра, що також захищає тканини ока від висихання та перегрівання під час операції. 

Прилади оснащуються світлодіодними лампами і створюють рівномірне, комфортне для лікаря і пацієнта освітлення. За необхідності є можливість змінювати температуру освітлення, встановивши спеціальні світлофільтри. Також, крім комфорту, фільтри використовуються для захисту очей хірурга під час роботи з лазерами. 

Мікроскопи новітнього покоління додатково оснащені ОКТ-сканерами, які дають змогу сканувати передні та задні ділянки ока, створюючи до 35 тисяч А-сканів за секунду (роздільна здатність кожного знімка досягає 5 мкм). Зображення передаються на дисплей в операційній з можливістю відеозапису.

Що стосується загальної хірургії, то мікроскопи, які застосовують у цьому випадку, можна поділити на діагностичні (оториноларингологія та стоматологія) і хірургічні (нейрохірургія, трансплантологія, ортопедія, реконструктивна хірургія). Далі розповімо детальніше про деякі особливості мікроскопів для цих напрямків.

Одна з основних відмінностей мікроскопів для загальної хірургії від офтальмологічних полягає в освітленні. У хірургічних мікроскопах використовується ксенонове світло, яке максимально наближене за спектром до денного світла. Це необхідно, оскільки в хірургії часто використовують флуоресцентні контрасти, як-от: індоціанін зелений, 5-амінолевулінову кислоту і флуоресцеїн.

На фото хірургічний мікроскоп M320 O для отоларингології від Leica Microsystems

Це компактні, маневрені та стабільні оптичні прилади. За технічним типом, як правило, – це стереомікроскопи, що забезпечують об’ємне сприйняття під час спостереження.

Новітні стереоскопічні ЛОР-мікроскопи характеризуються високоякісною оптикою, що дає змогу отримати якісне і точне зображення. 

Виведення зображення на екран, 4К камера, трансляція відеозапису на портативні пристрої, 5-ступінчастий перемикач збільшення, зручне зберігання зображень і відео в якості 4K на SD-карті для зручного передавання на комп’ютер та багато інших переваг доступні користувачам сучасних діагностичних мікроскопів.

У цих мікроскопах застосовують світлодіодне або галогенове освітлення, яке не спотворює природні кольори тканин і забезпечує максимальну точність кольоросприйняття. 

Особливості мікроскопів для загальної хірургії: 

• наявність асистента
• можливість розміщення асистента збоку або навпроти залежно від типу операцій 
• штатив з електромагнітними замками
• система автобалансування

На фото нейрохірургічний мікроскоп із цифровою візуалізацією ARveo 8 від Leica Microsystems

Неможливо уявити сучасну нейрохірургію без хірургічного мікроскопа. Використання нейрохірургічного мікроскопа дає змогу хірургам виконувати мінімально інвазивні методики, які передбачають меншу кількість розрізів, меншу травматичність і швидке відновлення за належного медичного догляду.

• Операції з кліпування аневризми головного мозку
• Резекція пухлин
• Лікування артеріовенозної мальформації (АВМ)
• Операції шунтування мозкових артерій
• Хірургічне лікування епілепсії
• Хірургія хребта

Нейрохірурги оперують у глибоких і вузьких порожнинах, працюючи з найскладнішим органом людського організму – мозком. Крім того, нейрохірурги використовують контраст 5-амінолевуленову кислоту для підсвічування клітин, гліом. Для цього потрібні спеціальні фільтри і потужне джерело світла. Тому в конструкції мікроскопів використовуються ксенонові освітлювачі 300-400 Вт потужності.

У випадку з мікроскопами від нашого партнера, компанії Leica Microsystems, фахівцям доступна флуоресценція з технологією доповненої реальності (AR) GLOW800 і GLOW400. 

Суть технології проста. Оскільки флуоресценція індоціаніну зеленого (ICG) видима тільки в інфрачервоному світлі і не може бути помічена неозброєним оком, для комфорту хірурга на реальне зображення накладається оброблена картинка інфрачервоного світла за допомогою технології доповненої реальності.

Підбиваючи підсумок, можемо сказати, що під час вибору мікроскопа для загальної хірургії, ситуація ідентична з офтальмологією – для здійснення базових операцій і діагностики ви можете придбати діагностичний мікроскоп на кшталт Leica M320 O, але для більш складних втручань, як у випадку з нейрохірургією, краще зупинити вибір на приладі експертного класу типу M530 OHX або ARveo 8, які зможуть підвищити ефективність всієї операційної команди та, завдяки своїй універсальності, можуть використовуватися також у діагностичних цілях.

Також зазначимо, що, незважаючи на відмінності між типами та призначеннями, хірургічний мікроскоп – це потужний інструмент, який може забезпечити додаткове збільшення, яскраве освітлення та чітку візуалізацію. Він використовується при різних типах операцій, покращує хірургічні результати та зручність хірургів. Очікується, що інтеграція хірургічних мікроскопів з новітніми технологіями оптичної візуалізації змінить клінічну практику в операційній і принесе користь пацієнтам. 

Сподіваємося, ця стаття надала відповіді на ваші запитання та допоможе або вже допомогла при виборі необхідного саме вам мікроскопа.