אנדוסקופיה

 

 

מאיה לרנר 036140226

יוסי סעדון  037454527

רוי יבניסק 021793633

 

17 פברואר 2002

 

 


           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


תוכן-עניינים

 

1.          אנדוסקופיה – סקירה היסטורית

 

2.          היבטים הנדסיים

 

3.          יתרונות וחסרונות באנדוסקופיה

 

4.          אנדוסקופיה כיום

 

5.          התפתחויות עתידיות

 

 

בבליוגרפיה

 

 

 

 

 

 

 

 

1. אנדוסקופיה - סקירה היסטורית

 

ביצוע אבחנה רפואית, טיפול או ניתוח בעומק בגוף דורש שימוש בעיניים ובידיים. מגבלות טכניות אלו הביאו לשימוש בניתוח פתוח – כאשר יש צורך לראות אל תוך הגוף ולעבוד בתוכו, אין ברירה אלא לחתוך. 

ועם זאת, כבר בימי היפוקרטס מתועדים נסיונות לראות אל עומק הגוף באמצעות מכשירים שונים, כאשר החדירה היא דרך פתחי הגוף הטבעיים.

 לגישה זאת יתרונות רבים: הניתוח הקונבנציונלי מסכן את החולה מעצם פתיחת הגוף, יוצר בעיה של זיהומים וזמן התאוששות ארוך, וכרוך בחרדות וחוסר נוחות עבור המטופל . בנוסף, משאבים רבים מופנים לפן הפחות חשוב, לכאורה, בניתוח – פתיחת פתח בגוף וסגירה שלו, ולא הטיפול בבעיה עצמה.

 אך כיצד ניתן להכניס את העיניים ואת הידיים של הרופא אל תוך הגוף?

 

 

צינורות ונרות – נסיונות ראשונים בתחום האנדוסקופיה

 

 המכשיר הראשון  שזו היתה מטרתו מוזכר בתקופת היפוקרטס: הספקולום (speculum) הרקטאלי. אחריו עוצבו עוד צינורות פתוחים רבים, אך אלו נעשו שימושיים רק מספר מאות מאוחר יותר. אחת הבעיות בצינורות שפותחו היתה הגעה של אור לאיברים הממוקמים בעומק הגוף. ללא מערכת שתעביר את קרני האור ניתן היה לצפות רק באיברים הקרובים לפתחים.

 

בעיה זו נפתרה באופן ראשוני ע"י גרמני בשם פיליפ בוזיני (1773), שפיתח מערכת שהתבססה על אור נר ושיקוף באמצעות מראה. המצאותיו של בוזיני בתחום האנדוסקופיה נתקלו בחוסר אהדה מצד הקולגות , שהחרימו את הרצאותיו ומאמריו בנושא. הפקולטה לרפואה בוינה סירבה להתייחס  ברצינות לאנדוסקופ שלו בטענה שמדובר ב"צעצוע חדש" בלבד.  ועם זאת, למרות מגבלותיהן, המצאות אלו היוו פריצת דרך בתחום האנדוסקופיה. Figure 1

 מכשירים דומים לאלו של בוזיני פותחו בהמשך ע"י פייר סגלס (Pierre Segalas), ואנטונין ז'אן דסורמו (Antonin Jean Desormeaux) לבחינת שלפוחית השתן. זאן דסורמו השתמש בתערובת של אלכוהול וטרפנטין כמקור אור. במקביל פותחו צינורות פתוחים רבים נוספים אשר לא זכו לאהדה רבה בעולם הרפואה.

 

מאמצע עד סוף המאה התשע עשרה התקבלו דיווחים ספורדיים על שימוש באנדוסקופיה ע"י צינורות פתוחים. מנתח מפורסם בשם קוסמאול (kussmaul)  השתמש בהשתקפות קרני שמש על מנת לבצע הסרה של גידול מהושט ב-1870. בוון (bevan) ביצע ניתוחים דומים באמצעות השתקפות אור נר בשנת 1868. וולדנבורג (1870) פיתח אנדוסקופ עבור הושט אשר כלל מספר צינורות שהורכבו זה בתוך זה על מנת להקל על החדרתם.

 

התפתחויות באופטיקה וחומרים

 

אין ספק שלאיבחון במעמקי הגוף בתאורה עלובה וטווח ראייה זעיר היו מגבלות רבות. פריצת דרך הושגה ע"י מקס ניטזה (Max Nitze), שפיתח אנדוסקופ טלסקופי עם תאורה שהורכבה מתיל פלטינה שחומם והודלק על ידי בטריה, ולאחר המצאת הנורה ע"י אדיסון – ע"י נורה מוקטנת שהורכבה בקצה האנדוסקופ. Figure 2

 

בהמשך נעשו נסיונות ספורים לפתח אנדוסקופ גמיש. קלינג (1898) המציא גסטרוסקופ בעל שליש תחתון הניתן לכיפוף בזוית של 45 מעלות. בקצה האנדוסקופ הורכבה נורה זעירה, וקצה האנדוסקופ יכול היה להסתובב בזוית של 135 מעלות לשני כיוונים. הצורך בגמישות הביא לפיתוחים נוספים: בסוף המאה ה-19 חיברו לאנג ומלטצינג צינור גומי למצלמה גסרוסקופית שנוסתה על 15 חולים. שינדלר (1936) המציא גסטרוסקופ גמיש למחצה, שגם בו נעשה שימוש בגומי.  אך למרות כל השיפורים התאורה היתה גרועה, ובעיית שטח הראייה המוגבל (blind spots) לא נפתרה.

 

 

ה- "רוד לנס"

 

בשנת 1952 הציג פורסטייר דרך חדשה להעברת אור: מוט קוורץ קשיח בצינור פלדה מבריק. התאורה היתה מצוינת, גם יחסית לאנדוסקופים המודרניים, אך המערכת היתה מסורבלת, שבירה , מסובכת וקשה לתחזוקה. למרות זאת, מערכת מוט הקוורץ תרמה רבות להתפתחות האנדוסקופיה בחלקי גוף בהם ניתן היה להשתמש במערכת אנדוסקופית קשיחה.

 

ב-1945 פיתח הופקינס (Hopkins), רופא אנגלי, מערכת אופטית חדשה שהחליפה את המערכת של ניטזה: ה"רוד לנס". עידן חדש נפתח בתחום האנדוסקופיה והציג אפשרויות חדשות, הן בתחום האנדוסקופיה הקשיחה והן הגמישה. תוך התבססות על המצאה זו פיתח הירשקוביץ' בשנת 1958 את הגסטרוסקופ הגמיש הראשון, והציג בכך כלי איבחון וטיפול חדש לגמרי בתחום זה.

כיום השימוש ב"רוד לנס" נפוץ מאד, ובתחומים רבים מועדף על פני הסיבים האופטיים הגמישים, שבהם איכות הראייה פחות טובה.

 

הטלוויזיה והמחשב משנים את התמונה

 

בשנות ה-50 המאוחרות של המאה ה-20 החל שימוש בטלוויזיה באנדוסקופיה. מצלמת טלוויזיה אנדוסקופית מיניאטורית ראשונה פותחה באוסטרליה בשנת 1960.  פיתוחים אלו נעשו בשחור לבן, ובהמשך החל להתפתח גם הצילום בצבע. איכות הצילום השתפרה, ופותחו אנדוסקופים  גמישים וגדולים יותר (8-12 מ"מ). עם ההתקדמות הטכנולוגית המואצת נוספו אפשרויות חדשות לשיפור איכות הראייה ושדה הראייה,  והצגת מידע על מסכי טלוויזיה. האנדוסקופיה הלכה והשתכללה ככל שהתפתחו תחום האופטיקה, החומרים והטכנולוגיה. חברות שייצרו ציוד רפואי במשך דורות חברו לתחום האופטיקה, ושיפרו מתכות וארגונומיה של מוצרים בהתאם לדרישות המנתחים. הופעת המחשב הוסיפה מגוון אינסופי של אפשרויות לעיבוד מידע, שיפור ממשק משתמש ופיתוח. במעבר מ- Low Tech ל-Hi Tech צצו חברות שמטרתן להתקדם הלאה, תוך שילוב של טכנולוגית עילית עם הצרכים הרפואיים.

 

מעבר מאיבחון לניתוח

 

במקביל התפתחו טכניקות של ניתוח אנדוסקופי, בנוסף לטכניקות האיבחון באנדוסקופ. טכניקות אלו לא זכו לאהדה מיידית על ידי אוכלוסיית המנתחים. הן אומצו לראשונה על ידי SAGES

(The Sociey of American Gastrointestinal Surgeons), אשר הבחינה בפוטנציאל אך גם בסכנות הטמונות בתחום החדש, והוציאה לאור הנחיות לרופאים וועדות רפואיות בנושא בשנת 1990. נקודות המפתח היו "חינוך ואגירת מידע" בנושא האנדוסקופיה. 

 

 

אין ספק שטכנולוגיית החדירה המינימלית (minimally invasive) בניתוח גרמה למהפך בדציפלינות ניתוחיות רבות, תוך שיפור תנאי  המטופלים. עם זאת היא עוררה שאלות לגבי בטיחותה ויעילותה לעומת הניתוח הפתוח, שלרובן לא ניתנו עדיין תשובות.  כיום נעשה שימוש באנדוסקופיה דרך שיגרה במגוון רחב של תהליכים רפואיים וניתוחים, והידע על האפשרויות, ועמן גם הסכנות, הולך ומתרחב.

 

Figure 1: Bozzini's light guide. A candle was placed in the housing with a dichroic mirror.

The light was reflected toward the exit port.

[1]

Figure 2: The patient, practically speaking, was "intubated" with this gastroscope in a deep Trendelenburg position after morphine administration. The blind spots were a significant drawback

[1]

 

 

2. היבטים הנדסיים

 

אופטיקה – מקורות אור

 

היבט הנדסי עיקרי בתחום האנדוסקופיה הינו מציאת מקור אור שיתפוס נפח קטן, ושיהיה ומרוחק מהעדשה.

בתחילת הדרך נעשה שימוש בנרות כאמצעי תאורה.  העשן שנוצר הפריע לעתים רבות ליכולת האבחון, וכן הפיץ חום.  בהמשך נעשה שימוש בעדשות ממקדות כדי להגדיל את עוצמת האור המגיע לאיברים פנימיים. כמו כן נעשו ניסיונות להשתמש באור השמש כמקור תאורה.

 

פריצת דרך במבנה האנדוסקופ נעשה על-ידי מקס ניטזה שהכניס לתוך האנדוסקופ את העדשות הטלסקופיות, שאפשרו ראייה חדה וברורה יותר של האיברים הפנימיים, השילוב של הנורה שהומצאה באותה תקופה על-ידי אדיסון, היווה קפיצת מדרגה מבחינת גודל האנדוסקופ ועוצמת מקור האור שלו.

 

בהסתמך על הפיתוחים של ניטזה, נוצר  על-ידי ג'ון ון מיקוליץ' אנדוסקופ קשיח, המשתמש בעדשות טלסקופיות קטנות במרווחים קטנים. אורך האנדוסקופ היה 650 מ"מ וקוטרו 13 מ"מ. האנדוסקופ היה בנוי כך שבקצהו היה כיפוף קל של המוט, הוא היה בעל יכולת החדרת אויר לתוך חלל הגוף, ומקור התאורה שלו היתה נורה קטנה. אנדוסקופ זה, על-אף מידותיו הקטנות דאז, עדיין היווה בעיה בעת החדרתו לחולה, בעיקר עקב קשיחותו, ובעת השימוש בו סוממו האנשים על-ידי מורפיום.

 

היו מספר ניסיונות לפיתוח לפתוח אנדוסקופ גמיש. אחד האנדוסקופים שפותחו על-ידי קלינג,  היה גסטרוסקופ בעל שליש תחתון שניתן לכיפוף בזוית של  °45,  בקצהו הורכבה נורה זעירה, וניתן היה לסובב אותו ב-°135 לשני כיוונים.

 

בעקבות ההתקדמויות בגמישות, לאנג ומלצינג ניסו החדרת מצלמה גסטרוסקופית שמחוברת לקצהו של צינור מגומי,  זמן החשיפה היה בין חצי-שנייה לשנייה, גודל התמונה שהוצגה היה 4 מ"מ. הראש הקשיח שהיה בגודל של רק 60 מ"מ, היה בעל שלושה חלקים, בחלק אחד היה הסרט הצילום עם רול קטן, החלק השני הכיל את ראש המצלמה, והחלק השלישי הכיל נורה חשמלית. פילם 5 ה-מ"מ היה באורך של בין 400 מ"מ ל-500 מ"מ. לאחר כל חשיפה, סרט-הצילום נמשך דרך פיר הגומי . בכל בדיקה ניתן היה לבצע עד כ-50 חשיפות. שאר גוף המצלמה היה בנוי מצינור גומי שהכיל חוטי-חשמל, מדחס אויר, ומנגנון משיכת סרט-הצילום.

כדי להבין עד כמה מתוחכם היה מנגנון זה, יש לציין כי מנגנון זה של המצלמה הגסטרוסקופית, הומצא מחדש כ-62 שנה מאוחר יותר.

 

בהמשך, היה פיתוח של שינדלר, אחד מאבות הגסטרוסקופיה, של גסטרוסקופ גמיש למחצה. אורכו 77 ס"מ,  בקצהו הייתה מורכבת מעין אצבע גומי, שאפשרה החדרה קלה יותר של האנדוסקופ, שקוטרו היה 12 מ"מ. במכשיר מתקדם זה עדיין היו שטחים מתים מבחינת שדה ראייה.

 

ההתפתחות הבאה הייתה בפריצת דרך בהעברת אור, שהוצגה על-ידי פורסטייר : מוט קוורץ קשיח בקוטר של 1.5 מ"מ, בתוך צינור פלדה מבריק. מנחה אור באורך 2 המ"מ הזה, הונח בתוך אנדוסקופ קשיח. בצד הקרוב לבוחן ישנה מנסרה מחוברת עם נורה בת 15 וולט, ועדשה מרוכזת, שריכז את האור בעוצמה גבוהה.

אך עדיין, מערכת זו הייתה מגושמת, שבירה, מסובכת לתפעול וקשה לתחזוקה. אנדוסקופ זה אפשר את הפיתוח של מסרטות (16 מ"מ) שנוצלו לפרוצדורות רבות של ניתוחים אנדוסקופים באמצעות אנדוסקופים קשיחים. בשלב זה האנדוסקופ התפתח רבות מבחינה הנדסית, אך עדיין, המגבלות הנובעות מהעדה של ניטצה, נורת החשמל, גודל האנדוסקופ, והמחסור בגמישות היוו צוואר-בקבוק לפיתוחים עתידיים.

 

ה"רוד-לנס" שהומצאה על-ידי הופקינס,[Figure_3] היוותה אב-טיפוס לכל המערכות האופטיות המתקדמות של היום.  העדשות הישנות והאוויר שהיה דחוס בתוף גוף האנדוסקופ, הוחלפו במוטות-זכוכית. גם העדשות שהיו בקצוות האנדוסקופ שופרו והוחלפו.

היתרונות של המערכת החדשה של הופקינס על זו של ניטצה :

  1. מעבר אור רב יותר, שחלקו נובע מהפחתת כמות האור הנבלע. דבר זה תרם לתמונה חדה יותר, שאפשרה לבוחן אבחנה יותר קלה בשינויים ופרטים.
  2. זווית הראייה גדלה לעומת המערכות הישנות ואפשרה לבוחן לראות תמונה של אובייקט ללא צורך להזיז את העדשה ולהביט באותו אובייקט ממספר זוויות קטנות שונות.
  3. המערכת הכילה מספר שיפורים אופטיים בתחום שיחזור הצבע ואיכות התמונה המתקבלת בקצה על-ידי העדשות.
  4. קוטר המערכת קטן. וכך גם המכשור יכול היה להבנות קטן יותר. מה שאפשר החדרה קלה ונוחה יותר. ניתן היה לפתח מערכות בקוטר 2-3 מ"מ עם תאורה באמצעות סיבים-אופטיים.
  5. בזכות התמונה החדה יותר, ניתן היה לחבר מצלמות סטיל 35 מ"מ ומסרטות  16 מ"מ, וכיום גם מצלמות וידאו.

 

על-מנת לספק למנתח את מידת התאורה שהוא זקוק לה, משתמשים כיום במקור אור רב עוצמה שעשוי מתכת הלידית או קסנון המפיק אור הדומה מאוד בתכונותיו לקרני האור המגיע מהשמש. התאורה כיום, השתפרה פלאים לעומת הטכנולוגיה הישנה, שהשתמשה במקורות אור שיצרו כמות ניכרת של חום הגרם לנזק לא מועט לרקמות החיות.

ה"אור הקר" המגיע לאזור הנבחן, מועבר באמצעות סיב אופטי בקוטר של 25-50 מיקרומטר, ומצופה בשכבה בעובי 2-3 מיקרומטר של זכוכית בעלת מקדם שבירה נמוך יותר, דבר היוצר הגברה של האור שמגיע לאובייקט, ומונע מאנרגיית שמש להפוך לאנרגיית חום. הסיבים המוליכים את האור בנויים מקבוצות בקוטר של 2.5-6.6 מ"מ. האור שמסופק חייב לכסות את כל שדה הראייה באזור הנבדק, זאת מכיוון שהחזר האור בתוך גוף האדם הוא אפסי.

במכשור החדשני יותר ניתן למצוא מכשירים המאפשרים למנתח לווסת את האור כאוות רצונו התאם לצרכים, אך ישנם מכשירים משכוללים אשר מחלישים את האור באופן אוטומאטי כל אימת שעדשת האובייקט מתקרבת לעצם מסוים.

 

איכות מול גמישות

 

כיום האנדוסקופים מחולקים לשתי קבוצות עיקריות, האנדוסקופ הגמיש, והאנדוסקופ הקשיח. בעקבות יתרונות והחסרונות שיש לאחד על גבי השני, כל אחד מהם משמש לפרוצדורות אחרות.

 

האנדוסקופ הגמיש – מספק תמונה הרבה פחות טובה מהאנדסקופ הקשיח, אך יכולת הגמישות שלו כל-כך גבוהה שהאנדוסקופ מסוגל ליצור קשר בין הסיבים שלו עצמו.

האנדוסקופ הגמיש הסטנדרטי בנוי מצרור של סיבים, בקוטר של 2-3 מ"מ, כל אחד מהם מכיל בתוכו כ- 20,000-40,000  סיבי זכוכית איכותיים, מוארים על-ידי מקור אור, כאשר כל סיב כזה הוא בקוטר של כ-10 מיקרו-מטר. בזכות מספרם הרב של סיבי הזכוכית מתאפשר מעבר והחזר של כמות גדולה של אור בתוך כל אחד מצרורי הסיבים האופטיים. יכולת החזר האור מאפשר לאור לעבור מקצה אחד של צרור לקצה השני, כל הצרורות שעובדים יחד מאפשרים לתמונה להיות משודרת לעינו של המנתח.

החלוקה השווה של האור בין כל אחד מקבוצות הסיבים, יחס האורכים המדויק בין כל אחד מהם, ומרווח מדויק בין כל אחד מקבוצות הסיבים  הכרחיים לקבלת תמונה איכותית.

כל אחד מסיבי הזכוכית האלו מכוסה בשכבה שמונעת דליפה של אור מהסיבים ולתוכם. הציפוי הנ"ל, ביחד עם המרווחים הקיימים בין כל צרור וצרור של סיבים, יוצר לא מעט "אזורים מתים" בתמונה שמתקבלת בעין המנתח, ויוצר תמונה פחות ממושלמת.

 

כאשר גילו את היתרונות הגדולים של הגמישות המסופקת על-יד הסיבים האופטיים, ואת אפשרות החדירה לגוף דרך פתח קטן יותר, הרפואה החלה לנטות לכיוון השימוש באנדוסקופים גמישים הבנויים מסיבים אופטיים, אך התמונה הלא איכותית שמתקבלת על-ידי האנדוסקופ הגמיש גרמה למנתחים להבין שהאנדוסקופ הגמיש לא מושלם, ושבאנדוסקופ הקשיח גלומים יתרונות גדולים של ויזואליות ואופטיקה.

האנדוסקופ הקשיח מועדף לרוב הפרוצדורות, ואילו באנדוסקופ הגמיש משתמשים בעיקר להליכים בהם יש לבצע ניתוח באזורים בגוף שפחות נגישים על-ידי האנדוסקופ הקשיח.

 

האנדוסקופ הקשיח בנוי מצינור ארוך וקשיח באורך של כ-30 ס"מ. קוטרו נע בין 4 ל-10 מ"מ. שתי העדשות העיקריות הן עדשת העינית בצדו של המנתח, שכיום מחוברות אליה מצלמת-וידאו, ועדשת האובייקט שנמצאת בצדו השני של האנדוסקופ.

זווית הראייה יכולה להיות ישרה או מכופפת ב-°30 או °45. האנדוסקופים בעלי הזווית הישירה הנם יותר קלים ללמידה ושליטה, אבל אלו שבהם זווית הראיה מכופפת הנם יותר ורסאטילים.

כיום, כל מנתח בוחר את הזווית ראייה המועדפת עליו. ישנן זוויות מסוימות שמשמשות לאבחון וניתוח, וזוויות מסוימות שמשמשות רק לאבחון.

 

מדו מימד לתלת מימד

 

בעיה אופטית נוספת היא תחושת העומק החסרה למנתח. על-מנת לקבל עומק על האדם להשתמש בשתי זוויות ראייה שונות על אזור מסוים, אחרת התמונה נקלטת בתור דו-מימד ולא תלת-מימד.  ישנה עדשה קמורה מיוחדת, שמספקת זווית ראיה של דג (fisheye) , אך עדשה זו עדיין לא מספקת את תחושת העומק הרצויה למנתח. לשם כך מפותחים לאחרונה של אנדוסקופים בעלי שתי עדשות בסוף האנדוסקופ.[Figure_4]  חישובים מראים, שעל השתי העדשות להיות במרחק של לפחות 1.5 מ"מ אחת מהשנייה, על-מנת לספק תחושת עומק עד ל-60 מ"מ מקצה האנדוסקופ. פיתוחים אלה דורשים חומרה איכותית יותר, מה שמייקר מאוד את מחיר האנדוסקופ.

אמצעים אחרים שמספקים למנתח את יכולת האוריינטציה הנחוצה כל-כך הם מיני אמצעי הדימות שמפותחים יותר ויותר לאחרונה, אמצעים אלו מאפשרים למנתח לראות את תמונת האזור בו עומד להתבצע הניתוח  לפני הכניסה אליו, וגם בזמן הניתוח. מדובר בתמונות המתקבלות מסריקות M.R.I. ותמונות עומק של C.T. שמחוללות על-די מחשב.

 

שילוב מצלמות בניתוח

 

על-מנת לספק למנתח הן את הנוחות של ראייה איכותית לתוף גוף האדם, והן את היכולת לבצע ניתוח באמצעות כלים כירורגיים מיקרוסקופיים בצורה מדויקת, במקום להצמיד את המנתח לעינית, ולהגביל את חופש הפעולה שלו,  הנוהל בניתוחים אנדוסקופיים הוא הצמדת מצלמה-וידאו מיניאטורית  לעינית, המספקת למנתח תמונה המתקבלת על מוניטור טלוויזיה. מצלמת הוידיאו יכולה להיות במצלמת וידאו עם מערכת של שבב אחד או שלושה שבבים. במצלמות שבב-אחד, כל העיבוד של שלושת צבעי היסוד של האור – אדום, ירוק וכחול נעשות על אותו שבב, ואילו במערכות בנות שלושה שבבים, העיבוד של כל צבע נעשה על שבב אחר בנפרד. מצלמות אלו מספקות תמונות באיכות הרבה יותר גבוהה, אך מחירם גבוה בהרבה ממחיר מצלמות בנות שבב אחד. גודל  הצג עליו מתקבלת התמונה הוא בין 13 ל- 19 אינץ', והרזולוציה הגבוהה ביותר שקיימת כיום היא מסך המספק 600 שורה לאינץ'.

 

סביבת הניתוח

 

שדה הראייה של המנתח אינו תלויה רק במידת האור המסופקת כי אם גם במכשולים בשדה הראייה, שיטה אחת למנוע מכשולים בשדה הראייה היא לדוגמא בניתוח גסטרוסקופי, להחדיר לחלל הבטן גז פחמן דו-חמצני, מה שגורם לניפוח של הבטן. נהוג להשתמש בגז זה כי הוא נספג יחסית בקלות על-ידי כלי-הדם, ואינו מסב נזק בכמויות הנהוגות לשימוש. אמצעי נוסף לניקוי שדה הראיה בעת ניתוח אנדוסקופי הוא שימוש בנוזל סלין. כיום המנתח שולט בכמות הנוזל שמשתחרר על-ידי לחיצה על דוושה, כל לחיצה משחררת כמות של נוזל ששוטף את שדה הראייה של הניתוח. הנוזל מוחדר באמצעות לחץ גבוה לתוך כלי הדם ונשאב חזרה עלידי האנדוסקופ. המנתח גם יכול לשלוט בכמות הנוזל שיישאב על-ידי האנדוסקופ דרך צינור מיוחד.

לידי המנתח מגגון רחב של כלי ניתוח מזעריים, מספרי ניתוח, איזמל ממוזער, מקור לייזר, הניתן להחדרה למקומות מורכבים ורגישים, סכין מנתחים ממוזערת.

 כלי הניתוח מוחדרים לתוך הגוף דרך צינור האנדוסקופ ופתח שבקצהו. הכלים בנויים בצורה שתאפשר להם להתקפל במידת הצורך על-מנת שיוכלו לעבור בקלות בדרך האנדוסקופ, ועם מנגנון מיוחד שמאפשר למתח לשלוט בפתיחה שלהם ברגע שהם חדרו לחלל הגוף.

בקצה האנדוסקופ המוחדר לתוך גוף המנותח,  ישנו ראש מיוחד שמכיל מספר פתחים [Figure_5], פתח אחד להחדרת הנוזל/גז, פתח שני לשאיבה שלו, פתח ראייה ופתח להחדרת כלי-הניתוח הספציפי איתו המנתח עומד להשתמש.

על-מנת למנוע שגיאות ורעידות של המנתח, ישנו היום מנגנון מכני/דיגיטלי  מתוחכם שמקזז את רעידות ידיו של המנתח, ומאפשר בצורה חלקית למנתח להרגיש את הרקמה, דבר שהיווה מגבלה מאוד רצינית בעבר בניתוחים אנדוסקופים.

יש לציין שכל כלי הניתוח, כולל האנדוסקופ בנויים היום בצורה כזו שניתן יהיה לפרקם לחלקים קטנים ונוחים לניקוי, לאור המחקרים האחרונים שגילו על הזיהומים שעלולים להיווצר בעקבות שימוש חוזר של אנדוסקופים וכלי-ניתוח אנדוסקופיים. בנוסף, ישנן מברשות זעירות מיוחדות שבנויות כך שיוכלו לחדור לאיזורים לא נגישים באנדוסקופ, נוסף על השטיפה היסודית והסטרליזציה שחלק מהכלים עוברים אחרי כל ניתוח.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3 : A rigid Endoscope,. The "Image Fiber" leads from the ocular to the inserted end of the scope. The "light Fiber" is below and leads from the light source to the working end of the endoscope.

 

 

Figure 4  :  A Drawing from a patent for a stereoscopic laparascope of 1904. [Patene no. 164966 of the German Patent Office, 1993]

 

Figure 5 : The head of the Endoscope, with 4 different Ports,

 

 

 3. יתרונות וחסרונות  באנדוסקופיה

האנדוסקופיה היא תחום חדש ומבטיח, ובעשורים האחרונים אומצו תהליכים אנדוסקופיים על ידי מספר הולך וגדל של רופאים ומנתחים.  אך לכל המצאה חדשה יש שני צדדים, ועם התגברות השימוש בשיטות אנדוסקופיות נחשפו גם בעיות וסיבוכים.

פרק זה בא לסקור את הסיבות שהפכו את האנדוסקופיה לתחום כה מבטיח ברפואה מודרנית בכלל וכירורגיה בפרט, וכן את חסרונות האנדוסקופיה כפי שהוצגו במחקרים מדעיים.

יתרונות 

האנדוסקופיה מאפשרת לרופא להביט ולבצע מניפולציות על רקמות דרך פתחי הגוף או חתכים קטנים ביותר. השוואה מול טכניקות קונוונציונליות מציגה מספר יתרונות בולטים לאנדוסקופיה, הנוגעים בעיקר בהטבת מצב המטופל ונוחותו : צימצום העינוי שבניתוח ככל האפשר, הפחתת כאבי המטופל, ומתן פתרון מהיר, ועם זאת בטוח, לבעיה הרפואית.

  • החדרת אנדוסקופ במעברים טבעיים בגוף האדם או דרך חתכים מזעריים מונעת או מפחיתה את הפגיעה בגוף המטופל. ניתוחים פתוחים הם פולשניים ומלווים  בנזק לרקמות ולעיתים אף לאיברים.  הם מסכנים את המטופל ללא קשר לבעיה הרפואית בעטיה הוא מנותח.

  • רמת הפולשנות הנמוכה של השיטות האנדוסקופיות עשויה לגרום להפחתת זיהומים עקב ניתוח ולהקלה בסבל המטופלים.

  • מבחינה אסתטית - צלקות מניתוח אנדוסקופי קטנות בצורה משמעותית מצלקות הנותרות לאחר ניתוחים פתוחים.  החשיבות המיוחסת למיזעור הצלקות כיום גבוהה, והשפעת נימוק זה גדלה במיוחד כאשר מדובר בניתוחים פלסטיים, שחלקם מבוצעים כיום באמצעות אנדוסקופיה.

  • נוחות המטופל – אופי הניתוח האנדוסקופי אינו מאיים כזה של הניתוח הקונוונציונלי. שימוש בהליך אנדוסקופי יכול להיות משמעותי מבחינה פסיכולוגית ולהפחית חרדות מטופלים.

  • בנוסף, בשל רמת הפולשנות הנמוכה של הניתוח האנדוסקופי זמן ההחלמה והשיקום של המנותחים מהיר יותר מאשר בניתוחים רגילים.  מלבד הטבת תנאי המטופל בולטת המשמעות הכלכלית של עובדה זו: זמן החלמה מהיר יותר בא לידי ביטוי בפחות ימי אישפוז ואובדן ימי עבודה של המטופלים.

במחקר שנערך באוניברסיטת ציריך בנוגע ליעילות השיטה האנדוסקופית בניתוח אפנדיציט הגיעו החוקרים למסקנות הבאות:

(1) לפרוסקופיה איבחונית היא כלי יעיל ולא טראומטי יחסית לחקירת האיברים הפנימיים, המאפשרת הגעה להחלטות מדוייקות, ומהווה יתרון במיוחד אצל נשים צעירות וחולים הסובלים מהשמנת יתר. 
(2) מחקרים מראים כי בניתוחי אפנדיציט אנדוסקופיים נראתה ירידה בשיעור הזיהומים לאחר ניתוח.

(3) רמת סיבוכים דומה נצפתה בניתוחים שבוצעו על ידי מתמחים, לעומת מנתחים בכירים, והדבר מדגיש את אפשרויות הביצוע והפוטנציאל הטמון בלימוד טכניקות בפולשנות מינימלית  [4]

חסרונות

בצד השני של המטבע ניתן למצוא סיבוכים שונים ובעיות שונות:

  • פגיעה באיברים פנימיים, כלי דם ועצבים במהלך הניתוח האנדוסקופי. דוגמא לכך היא פגיעה בעורקים  אשר עלולה להסתיים בחוסר תפקוד ואף צורך בקטיעת גפה.  נזקים כאלו מדווחים לעיתים רחוקות בעולם המדעי – כנסים, סימפוזיונים ופרסומים מדעיים-ועדיין לא פותחו שיטות מספקות לניתוח כשלונות כאלה והמנעות מהם.
    בטבלה מס'
    1 [Table_1] מוצגים אירועים שליליים שאירעו במהלך ניתוחים אנדוסקופיים מול ניתוחים פתוחים. טבלה מס' 2 [Table_2] מציגה אנליזת שגיאות בניתוח לפרוסקופי [2]
  • חיטוי אנדוסקופים בין חולים אינו פשוט. מידות האנדוסקופים, מורכבותם ורגישותם מקשה על ניקוי ועלולה לגרום לזיהומים והדבקה במחלות שונות (צהבת, למשל).
  • למרות ההתפתחויות בתחום האופטיקה, שדה הראייה המתאפשר בשימוש באנדוסקופ אינו אופטימלי, ובוודאי שאינו משתווה לזה המאפשר בניתוח פתוח. בנוסף, כלי הניתוח עלולים להוות גורם מפריע ולהסתיר חלקים מאיזור הניתוח. כל אלו מקשים על ביצוע הניתוח באופן מיטבי והגעה להחלטות מדוייקות של המנתח.
  • למרות השיפור בממשק המשתמש, לא בכל המקרים מצליחים רופאים לתרגם באופן מדוייק את המידע המתקבל מהאנדוסקופ. השימוש באנדוסקופ דורש הבנת זוית הראייה, קשר עין-יד  ושינוי בדרך העבודה המסורתית. המעבר לשיטות אנדוסקופיות מצריך לימוד ואימון – חוסר מיומנות של מנתח יכול לגרום באופן ישיר לכשלונות ++בניתוחים. חלק מהרופאים עלול להגיע לתוצאות טובות פחות בשיטות אנדוסקופיות מסיבות אלו, או להפגין חוסר רצון לשנות את שיטות העבודה.
  • האנדוסקופיה גורמת לאובדן של כלים חשובים בניתוח: המגע ותחושת העומק. ביצוע ניתוח דרך צינורית, כאשר הויזואליזציה של איזור הניתוח היא דו-מימדית, עלולה לגרום לסיבוכים וטעויות הערכה של מנתחים. למרות התפתחות תחום האנדוסקופיה התלת-מימדית בשנים האחרונות, השימוש באנדוסקופים דו-מימדיים נפוץ יותר.  בנוסף, המעבר מדו-מימד לתלת מימד אינו פשוט למנתחים שהורגלו לעבוד בשיטות הקיימות כיום.

ניתן לראות כי חסרונות האנדוסקופיה נובעים בעיקר מקשיים טכניים ומגילו הצעיר של התחום. עדיין לא השתרשה מסורת של שימוש בשיטות אנדוסקופיות, איתור בעיות, מניעתן ופתרונן. יש לשער כי ההתפתחויות הטכנולוגיות המהירות יביאו עימן פתרונות למרבית הבעיות שהוצגו, ויוסיפו לרשימת היתרונות הארוכה.

 

Table 1 : Negative Events : bile duct injury and mortality in laparoscopic cholecystectomy in chronic and "acute" gallstone disease, October 1989 to December 1997, Second Department of Surgery, University of Cologne. [2]

 

 

Table 2 :  Detailed error analysis for daily practice : four steps to avoid damage to vascular structures (arteria  iliaca communist right) including amputation of the leg or a dysfunctional limb. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. אנדוסקופיה כיום

 

כיום נעשה שימוש רב בניתוחי אנדוסקופיה. ניתוחים אלו תופסים תאוצה מבחינת מספר התחומים ברפואה בהם נעשה שימוש באנדוסקופיה. בנוסף בכל תחום בו נעשה שימוש באנדוסקופיה, אחוז המיקרים המטופלים בעזרת ניתוחים אלו גבוה (ראה Table 3). להלן מפורטים מגוון רחב של תחומים הנעזרים בניתוחיי אנדוסקופיה, שלכל אחד מהם מיוחד שם.

 

Arthroscopy בחינת מרפקים לשם איבחון וטיפול.

Bronchoscopy בחינת קנה הנשימה והסימפונות לשם גילוי אבצסים, ברונכיטיס, גידולים סרטניים, דלקות וזיהומים.

Colonoscopy בחינת המעי הגס לשם אבחון והסרת פוליפים וגידולים כמו גם גילוי והרחקה של גופים זרים.

Colposcopy דימות של הואגינה וצוואר הרחם לשם אבחון של גידול סרטני או דלקת.

Cystoscopy בחינת שלפוחית השתן, דרכי השתן והפרוסטטה.

Endoscopic Biopsy הסרת דגימת רקמה לשם בדיקה פאתולוגית ואנליזה.

Gastroscopy בחינת הושט, הקיבה ודרכי העיכול. ניתוחים אלו משמשים לאיבחון כיבים ודימומים, וכן ללקיחת דגימת רקמות (ביופסיה).

Laparscopy בחינה ויזואלית של הקיבה, הכבד והאיברים פנימיים נוספים ובעיקר איבר הרבייה הנשי.

Laryngoscopy  - בחינה של הגרון ומיתרי הקול.

Proctoscopy בחינת הרקטום והמעי הגס.

Thoracocopy בחינת קרום החזה (pleura).

EGD(Esophogeal-gastro-duodensoscopy) - בחינה ויזואלית של החלק העליון של מערכת העיכול לשם גילוי דלקות בושת, כיבים ושטפי דם.

ERCP (endoscopic retrograde cholangio-pancreatography) שימוש באנדוסקופ לשם הנחת קטטר לפלואורוסקופיה ברקני X (x-ray fluoroscopy). טכניקה זו משמשת לבדיקה של אבנים, הפרעות ומחלות שונות בכבד, כיס המרה והלבלב. קונטרסט לקרני X (x-ray contrast) מוחדר באמצעות אנדוסקופ בדרכי מעבר טבעיות באיברים אלו, ובאמצעות תמונות קרני  ה-X ניתן לאבחן חסימות.

 

אם בעבר מכשור אנדוסקופיה היה  נחלתן של בתי חולים גדולים בלבד, ככל שגדלו השימושים בניתוחי אנדוסקופיה נוספו לשוק מספר גדול של חברות המספקות מכשור אנדוסקופיה. וכך כיום ניתן למצוא מכשור אנדוסקופיה גם בקליניקות פרטיות. להלן מספר דוגמאות של מוצרי אנדוסקופיה המיוצרות ע"י החברות המובילות (הנתונים הוצאו מאתרי החברות). [Figure 6]

 

                                 

Figure 6

 

אנדוסקופ לבדיקת חלל הבטן מיוצר על ידי .Aesculap  הסיב הקשיח בקוטר 10 מילימטר. האנדוסקופ מאפשר מבט בזוית של 0 מעלות.

מחירו נע בין  1,500  ל 2,500 דולר (לפי המלצת החברה).

חברת Karl Storz מציעה את אותו המוצר בזווית של 30 מעלות.

מחירו נע בין 3,000 ל 4,000 דולר. 

 

אנדוסקופ המיועד לניתוחי אוזן וגרון מיוצר על ידי Olympus. הסיב הקשיח בקוטר  4 מילימטר. האנדוסקופ מאפשר מבט בזווית של 45 מעלות. מחירו נע בין 1,500 ל 4,500  דולר (לפי המלצת החברה).    

 

מעבד CV-100  אחראי על עיבוד וידאו של ניתוחי אנדוסקופיה בתחום המעיים והמעי. מכשיר זה מיוצר על ידי חברת Olympus. ומחירו נע בין 54,500 ל 74,500 אלף דולר(לפי המלצת החברה).

 

מכשיר המיועד לקדיחת חורים בגוף או להרחבתם. הוא מיוצר על ידי חברת Anspach. מחירו נע בין 12,000 ל 15,000 (לפי המלצת החברה).

 

כלי ניתוח לניתוחי אנדוסקופיה המתאימים לאנדוסקופ בעל קוטר מקסימלי של 3.7 מילימטר. מוצר זה  מיוצר על ידי חברת Circon ACMI. מחירו של מוצר זה נע בין 4,000 ל 8,500 דולר.

 

 

 

 

 

 

 

Table 3 : Surgical Procedures Performed by a Minimally Invasive Approach, Jama, February, 1999. [3]

 

 

5. התפתחויות עתידיות 

 

אבחונים וניתוחי אנדוסקופיה מספקים בעיות רבות לא פתורות. מטרתו של חלק זה הינה להביא פיתוחים הנחקרים באוניברסיטאות בעולם. נציג בפרוט את שני אבני הנגף העיקריים הנחקרים בתחום כיום ובעתיד צפויים להיכנס לשוק.

 

שילוב מודלים וירטואליים אינטראקטיביים באבחונים וניתוחי אנדוסקופיה

 

האנדוסקופיה מאפשרת מבט לתוך האזורים הנבובים בגוף החי. בעזרת שינויים בזווית העדשה ושינויים במיקומה המנתח המתפעל את האנדוסקופ מסוגל לקבל מושג מדויק על המתרחש באזור הנבחן. למרות שהאנדוסקופיה מסוגלת להמציא תמונות ברזולוציה גבוהה מאוד של נפח אזור חלול, מכשלתו העיקרית נעוצה בכך שהאנדוסקופ אינו מסוגל לספק מידע אודות המתרחש מחוץ לאזור הנבדק או על דופנותיו. לעובדה זאת השפעה מכרעת בשני מישורים עיקריים.

 

 העבודה עם האנדוסקופ מאוד מסורבלת והניווט מסובך. קרי קיים קושי ממשי למנתח לאתר את האזור הפגוע בזמן קצר. מכשלה נוספת הקיימת בניתוח אנדוסקופי נעוצה בעובדה שאין למנתח המתפעל את האנדוסקופ את היכולת להבחין בזמן אמת באינטראקציה בין האיבר המנותח או האורגניזם החולה לבין האברים בסביבתו. גורם זה בעייתי במיוחד כיוון שהמנתח עלול לגרום לחבלות באיברים סמוכים מבלי להבחין בכך בזמן הניתוח. משוב בזמן אמת על המתרחש

בסביבת הניתוח  מהווה פרמטר קריטי.  פתרונות אפשריים לבעיות אלו נבחנים כיום.

 

שילוב של Magnetic Resonance Imaging  (MRI) או Computed Tomography  (CT) ליצירת מרחב עבודה וירטואלי. לאמור, הכנה של מודל וירטואלי של האזור אותו מעונינים לבדוק או לנתח לפני הניתוח, באמצעות CT או MRI , ועדכונו בזמן אמת במהלך הניתוח. על מכשירי
ה-
MRI  או ה- CT להיות בעלי אופציה לעיבוד תלת ממדי ובעלי רזולוציה גבוהה. כלומר על מכשיר ה-CT להיות בעל יכולת סיבובית מתמדת ולהכיל אפשרות עיבוד ושחזור מידע באופן תלת ממדי.  על מכשיר ה- MRI להשתמש ב- T1-weighted 3D volumetric gradient-echo  sequences, אשר יוצרים ווקסלים איזוטרופיים שניתן ליישמם לשם עיבוד תלת ממדי.

(דוגמאות לתוצאות של עיבוד שכזה מובאות ב-Figure 7, Figure 8

 

התקווה היא שבעתיד יוכל המנתח לעבוד בסביבה ממוחשבת לחלוטין, ואף להתאמן על המודל הוירטואלי שיצר לפני הניתוח. כל זאת כאשר הוא מוקף צגים המכילים מגוון רב של פרטים ומידע אודות המנותח. בעיית ההתמצאות תיעלם כיוון שתהיה אפשרות לבנות אטלס לגבי כל מטופל בנפרד. בעזרת חומרה מתאימה יתאפשר אף ליצור סימולציה שתדריך את המנתח. כאשר יבוצע הניתוח יופיעו התראות בזמן אמת על גבי המסך במקרה של חשש לפגיעה באיברים או כלי דם בסביבת הניתוח.

(ראה - [Movie1], [Movie2](

 

Figure 7 : A 49 year old woman with CT of the abdomen. A three-dimensional view of the colon reconstructed from helical CT cross-sectional images.

A. The camera (yellow rectangle) represents the position of a virtual colonoscope and its field of view (blue circle) .

B. The inner surface of the colon.

C. The position of the virtual endoscope's field of view (arrow) on the corresponding CT slice.

 

 

Figure 8 : A 58 year old male with carotid artery disease. Three-dimensional image of left carotid artery reconstructed from MR angiogram (3D time-of-flight).

A. Anterior 3D view shows the camera position (yellow rectangle) and its field of view (blue circle)

B. Endoscopic view demonstrates the relationship between carotid bifurcation and arteriosclerotic plaque (white).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

שילוב עתידי של אמצעים רובוטים בניתוחי אנדוסקופיה

 

שילוב של רובוטיקה בניתוחים אנדוסקופיים עתידים לענות על אחת הבעיות הרציניות. זאת נובעת מהרעידות בידיו של המנתח. רעד זה עלול להיגרם לאו דווקא בשל חוסר מיומנות או בעיה רפואית. נהוג לנתח באמצעות אנדוסקופיה כאשר מדובר בסוגיות עדינות במיוחד. במקרים כאלו אף הרעד הטבעי, שנובע מזרימת הדם, ואינו מהווה פקטור בניתוחים שגרתיים, מסכן את המנותח. פתרון אפשרי היא מערכת ה- ZEUS. מערכת ה ZEUS נמצאת נכון להיום בשלבי מחקר ופיתוח. [Figure 9]

 

המערכת מורכבת משלוש ידיים רובוטיות אינטראקטיביות. תפקידה של אחת הידיים הרובוטיות היא לתפעל את האנדוסקופ. התפעול נעשה על ידי הוראות בעל פה של המנתח, כאשר המערכת מסוגלת לזהות הוראות ניווט בסיסיות הכוללות את ארבעת הכיוונים, פנימה והחוצה. שתי ידיים נוספות תלויות בידיו של המנתח. קרי המנתח מחובר לכפפות אשר מתפעלות מרחוק את הידיים הרובוטיות. למערכת קיים ממשק המסוגל לסנן את רעדו הטבעי של המנתח.

 

ההשלכות  של פיתוח שכזה הן מרחיקות לכת. מערכת שכזאת משפרת את הסטריליזציה שבחדר הניתוח, בכך שאין מגע ישיר בין המנתח למנותח. יתר על כן קיימת האפשרות לבצע את הניתוח מחדר נפרד, כאשר המנתח צופה בצג ומבצע את הניתוח בהסתמך עליו. פיתוח שכזה פותח צוהר גם לניתוחים מרחוק. כך יתאפשר בעתיד ביצוע של ניתוח שבו המנתח יתפעל את הציוד במדינה אחת והמנותח ינותח במדינה אחרת. 

 

Figure 9 :

 

A :  ZEUS Robotic Arms                             

 

B  : ZEUS Robotic Operating System.

 

 

A

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bibliography

 

[1] G. Berci and K.A. Forde, 2000, "History of Endoscopy", Surgical Endoscopy 14, pp 5-15.

[2] H.Trodil, 1999, "Disasters of Endoscopic Surgery", World Journal of Surgery,23, pp846-855

[3] Michael J.Mack, MD, 2001, "Minimally invasive and Robotic Surgery", JAMA 285, pp 568-572.

[4] Heinzelmann M, Schob O, Gianom D, Platz A, Simmen HP, 1999, "Role of Laparoscopy In the management of acute appendicitis", Zentralbl Chir, 124(12)           pp 1130-1136.   

[5] Rosen M. and Ponsky J., 2001, "Minimally invasive surgery", Endoscopy, 33(4), pp 358-366

[6] Schroeder H. and Gaab M., 1999, "Intracranial Endoscopy", Neurosurgical Focus 6(4)

[7] Dumay A.C and Jense G.J, 1995, "Endoscopic Surgery Simulation in A Virtual Environment", Computers in Biology and Medicine, 25(2) pp 139-148.