Tipos de endoscopios. Visualización

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1 SECCIÓN I. HISTORIA, ASPECTOS BÁSICOS Y TÉCNICOS. ANATOMÍA ENDOSCÓPICA Capítulo 3 Tipos de endoscopios. Visualización Vicente Chaqués Alepuz, José J. Martínez Toldos, Ester Francés Muñoz ENDOSCOPIOS RÍGIDOS El endoscopio rígido habitualmente empleado en otras especialidades quirúrgicas es el prototipo. Éste consiste en una serie de lentes colocadas en un tubo de metal que tiene un visor en el extremo proximal. La iluminación requerida llega habitualmente a través de una conexión colocada en ángulo recto, cerca del visor, en el vástago del endoscopio (fig. 1). El cirujano mira directamente, a través del visor, el tejido observado. Opcionalmente, el visor puede acoplarse a una cámara de vídeo conectada a un monitor, lo cual permite al cirujano ver indirectamente el campo observado. Este tipo de endoscopio tiene una gran calidad de imagen pero, desafortunadamente, se asocia a una serie de desventajas que no lo hacen práctico. En oftalmología, el tamaño es importante. Habitualmente, los instrumentos de 20 gauges (0,89 mm de diámetro) pueden usarse tanto para segmento anterior como posterior. Desafortunadamente, es difícil fabricar un endoscopio rígido con un diámetro de 1 mm. Además, el cirujano no puede mirar por un visor que esté muy próximo al campo quirúrgico estéril. Alejar el visor requeriría un brazo articulado con lentes unido al extremo rígido proximal del endoscopio o algún tipo de interfaz de vídeo. Este dispositivo resultaría incómodo, caro y engorroso en cuanto a su montaje, mantenimiento y esterilización. Es más, requeriría de un ayudante para su manejo. Todo ello lo haría muy poco práctico. ENDOSCOPIOS DE LENTE «GRADIENT INDEX» (GRIN) («GRADIENT INDEX LENS ENDOSCOPES») En estos endoscopios, una lente objetivo está colocada en el extremo distal de una varilla de cristal (lente GRIN). El extremo proximal se acopla a un juego de lentes que determinan el tamaño final y el enfoque de las imágenes. Este sistema se conecta a una videocámara que envía la imagen a un monitor (fig. 2). En resumen, lo que se necesita es la colocación de la cámara de vídeo en un extremo del endoscopio. Esto precisa que el cirujano sujete, con su mano, la videocámara y el endoscopio a ella conectado (fig. 3). Las ventajas de este sistema de imagen son una mayor resolución de las imágenes obtenidas y que el diámetro del endoscopio es apropiado para uso intraocular. Estos endoscopios no resultan más caros que otro tipo de endoscopios más habituales. Sin embargo, su fragilidad comparada con los endoscopios de fibra óptica supone un inconveniente importante. También resultan más incómodos de manejar pues el conjunto cámara-endoscopio es de tamaño considerable y debe sujetarse en la mano del cirujano. Fig. 1: Esquema del endoscopio rígido. Fig. 2: Esquema del endoscopio de lente GRIN.

2 22 3. Tipos de endoscopios. Visualización Fig. 3: Pieza de mano de endoscopio de lente GRIN. Obsérvese el tamaño considerable de la misma ya que la cámara va en su interior. ENDOSCOPIOS DE FIBRA ÓPTICA Los endoscopios de fibra óptica son, sin duda, los más utilizados en oftalmología. La guía de la imagen está formada por un haz de miles de fibras de cuarzo. Cada fibra individual de cuarzo proporciona una pequeñísima parte de la imagen total. A este pequeño elemento de la imagen se le llama píxel. Aunque el primer endoscopio oftalmológico comercialmente disponible usaba una guía de imagen de píxeles, el estándar actual es de píxeles. En teoría, a mayor número de píxeles, mejor imagen, siempre que el tamaño de la imagen sea el mismo. En estas circunstancias, la resolución aparente mejora. Existen guías de imagen con mayor número de fibras, tales como y píxeles. Pero, al aumentar el número de píxeles también aumenta el diámetro externo del instrumento. De hecho, el reto en la fabricación de guías de fibra óptica reside en aumentar el número de píxeles sin aumentar el diámetro. El número de píxeles no es el único determinante de la calidad de la imagen en este tipo de endoscopios. Existen diversas clases de haces de fibras ópticas, y píxeles de una clase no tienen por qué ser lo mismo que píxeles de otra clase. A medida que aumenta el número de píxeles, también lo hace el coste, la fragilidad, las imperfecciones y el diámetro externo. Además, hay que considerar otras características de imagen de estos endoscopios de fibra óptica. La primera característica es el campo de visualización. Los primeros endoscopios oftálmicos tenían grados de campo de visualización en agua y un poco más en aire. La mayoría de los endoscopios de fibra óptica ofrecen un ángulo de visión de 50 a 70 grados en agua. Actualmente el campo de visualización suele ser de 110 grados. Este campo depende del sistema de lentes objetivo situado en la punta distal de la guía de imagen. Debido a que sólo hay captación de una imagen no tenemos estereopsis. Es posible obtener cierta pseudoestereopsis mediante diversos trucos, y cuanto mayor es el diámetro del endoscopio, más fácilmente se obtiene. Podría haber endoscopios estereoscópicos. Sin embargo, éstos serían muy poco prácticos y de hecho no se emplean en ninguna especialidad quirúrgica. Los endoscopios de campo amplio compensan esta deficiencia, al menos parcialmente, cambiando estereopsis por panorama. Con el sistema de imagen de campo amplio de 110 grados, el cirujano puede valerse de detalles visuales acerca de la localización de los instrumentos dentro del espacio del globo ocular así como valorar el efecto de estos instrumentos en las estructuras oculares adyacentes, acortando la curva de aprendizaje de la técnica. Esto sería más difícil si empleáramos un endoscopio con un campo de visualización reducido o un microscopio quirúrgico. Otro tema es la profundidad del campo, que establece el recorrido en el cual la imagen está enfocada. Se pueden elegir los puntos focales próximo y lejano, y, de nuevo, éstos están determinados por el sistema de lentes objetivo en el extremo distal de la guía de imagen de fibra óptica. El endoscopio oftálmico más utilizado tiene una profundidad de campo de 0,75 a 40 mm, lo cual significa que la imagen aparece enfocada cuando la punta del endoscopio está a 0,75 mm del tejido observado y permanecerá enfocada hasta que la punta del endoscopio esté a 40 mm del tejido observado. Debido a que la imagen se origina en el extremo distal del endoscopio y se trasmite a lo largo de la fibra óptica, estos endoscopios tienen habitualmente una longitud de más de un metro antes de que contacten con la unidad de vídeo. Por tanto, el cirujano no sostiene la videocámara en su mano, lo que hace al instrumento más cómodo y manejable. Justo antes de la interfaz entre la guía de imagen de fibra óptica y los chips CCD de la videocámara, hay otro set de lentes que sirven para el enfoque fino y para la magnificación. Un sistema de imagen perfectamente enfocado producirá un efecto de «panal de abeja» (honeycomb) en el monitor. Este efecto disgusta a muchos cirujanos, si bien indica una resolución máxima. Dependiendo de los elementos del sistema distal de lentes objetivo, y de las lentes, magnificación y foco proximales, este efecto puede ser minimizado o eliminado (fig. 4).

3 3. Tipos de endoscopios. Visualización 23 Fig. 4: Esquema del endoscopio de fibra óptica. A continuación, la imagen endoscópica se trasmite a los chips CCD de la cámara. Aquí es posible modificar notablemente el color, los contornos, el contraste, el brillo y otros detalles antes de la trasmisión al monitor de vídeo. En éste pueden hacerse de nuevo ajustes de imagen. Es importante tener en cuenta que la impresión de calidad global de la imagen depende de muchos factores además del simple número de píxeles en la guía de imagen. No todos los instrumentos de píxeles ofrecen la misma calidad de imagen. Los endoscopios de fibra óptica también requieren iluminación y ésta puede suministrarse mediante una o más fibras de luz adyacentes a la guías de imagen. Un endoscopio de 30 a 50 grados de campo de visualización necesita, para llenar la imagen con luz, una sola fibra de luz, igual a las que se usan como endoiluminación en las vitrectomías. Si tenemos un endoscopio con un campo amplio de visualización, esta fibra única que ilumina un cono de 30 grados resulta inadecuada. Aunque percibamos esta luz emitida por esta fibra única como muy brillante, endoscópicamente nos parecerá como la luz de una linterna en una habitación grande. Un haz de fibras múltiples (alrededor de 35 a 80) dará lugar a un cono de luz de 110 grados, correspondiente al campo de visualización abarcado por la guía de imagen y el sistema de lentes objetivo de los endoscopios actualmente empleados, llenando con luz todo el campo (fig. 5). Endoscopios con configuraciones curvadas y anguladas A diferencia de los endoscopios estándar (rígidos) y GRIN, los de fibra óptica son flexibles por naturaleza (a no ser que los pongamos en un tubo rígido) y pueden curvarse o angularse adquiriendo diversas configuraciones. Teóricamente, este hecho podría ser Fig. 5: Esquema comparativo entre un endoscopio con un cono de iluminación amplio y otro de cono estrecho. Un campo de visualización amplio requiere también un cono de iluminación amplio. Si utilizamos uno de cono de iluminación estrecho, la mayor parte del campo de visualización quedará oscuro. de gran utilidad al intentar visualizar o fotocoagular cuando una situación anatómica particular del ojo supone una dificultad para un endoscopio recto. Se han introducido modificaciones para obviar estas situaciones (fig. 6). Por ejemplo, pueden angularse 35 grados los 3-4 mm distales, lo que hace este dise-

4 24 3. Tipos de endoscopios. Visualización Fig. 7: Esquema de la sección de endoscopio de tres funciones: imagen, iluminación y láser. Fig. 6: Variantes de endoscopios de fibra óptica. A: Terminal doblada para visualizar y fotocoagular el lado ipsilateral a la incisión. B: Terminal angulado para aplicación de láser contralateral a la incisión. C: Terminal ligeramente curvada. ño típico para endofotocoagulación. Esto permite al cirujano ver y fotocoagular la porción contralateral del ojo desde abajo, en una dirección hacia arriba. Otra forma se caracteriza por estar retorcida y dirigida hacia arriba. Esta configuración permite al cirujano ver los procesos ciliares desde la pars plana del mismo lado (ipsilateral). Una versión muy curvada, casi en forma de hoz, puede insertarse a través de la pars plana de un ojo fáquico para llegar a los procesos ciliares contralaterales. Estas variaciones en el diseño de la sonda, aunque parezca que podrían ser útiles, resultan, sorprendentemente, difíciles de utilizar. Recordemos que cuando usamos un endoscopio intraocular, la imagen se origina en la punta del endoscopio, por tanto el cirujano no puede ver el instrumento en el interior del ojo. Cuando el cirujano utiliza un endoscopio recto, puede fácilmente aprender y suponer donde se localiza el instrumento en el interior del ojo. Ciertos matices o signos visuales, tales como la magnificación, las estructuras anatómicas que están siendo vistas, otros instrumentos ubicados en el ojo, etcétera, permiten al cirujano conocer la localización de la sonda en un momento dado. Aunque hay una curva de aprendizaje para adquirir estas habilidades, una vez alcanzadas, la actuación con el endoscopio llega a ser natural. Al cambiar la configuración geométrica de estos instrumentos, la «sensibilidad» del cirujano ha de adaptarse y aprender de nuevo. Estas diversas configuraciones de la sonda resultan, por tanto, más difíciles y complicadas de usar. ENDOSCOPIOS CON LÁSER Una de las principales utilidades de los endoscopios oculares reside en su capacidad de aplicar energía láser y proporcionar imagen e iluminación. El precio de esta ventaja es el ligero aumento del diámetro externo del endoscopio. Afortunadamente, la mayoría de las sondas láser empleadas en oftalmología son de 100 a 200 micras de diámetro y ello no supone un cambio apreciable en las dimensiones de la porción intraocular del endoscopio. Hay dos formas de incorporar las fibras de láser al endoscopio. La primera de ellas es también la forma habitual empleada en los endoscopios estándar no oftálmicos, es decir, construir un canal en el interior del vástago del endoscopio, y cuando sea necesario, pasar una fibra de láser a través del canal. Así pues la fabricación de este canal aumenta ligeramente el diámetro externo del endoscopio y da lugar a ciertos

5 3. Tipos de endoscopios. Visualización 25 luz y láser intrínsecos puede hacerse tanto en endoscopios tipo GRIN como de fibra óptica. En oftalmología la forma más usada de esta tecnología es el endoscopio láser de fibra óptica (figs. 7 y 8). BIBLIOGRAFÍA Fig. 8: Esquema de endoscopios con láser. A: de lente GRIN. B: de fibra óptica. En ambos, el canal de láser se representa en color rojo. problemas en la esterilización. Este sistema comporta otras desventajas como un mayor montaje, tiempo de limpieza, y trabajo para el personal auxiliar además del gasto de las fibras de láser, que son típicamente de un solo uso (desechables). La segunda forma de solucionar este problema es incorporar la fibra de láser dentro del endoscopio, con lo cual no hay canales ni elementos desechables. La conjunción de imagen, 1. Volkov VV, Danilov AV, Vassin LN, Frolov YA. Flexible endoscope for intraocular surgery. Arch Ophthalmol 1990; 108: Volkov VV, Danilov AV, Vassin LN, Frolov YA. Flexible endoscopes: ophthalmoendoscopic techniques and case reports. Arch Ophthalmol 1990; 108: Eguchi S, Araie M. A new ophthalmic electronic video endoscope system for intraocular surgery. Arch Ophthalmol 1990; 108: Leon CS, Leon JA. Endoscopie chirurgicale oculaire. Paris: Medsi/McGraw-Hill Uram M. Ophthalmic laser microendoscopy ciliary process ablation in the management of neovascular glaucoma. Ophthalmology 1992; 99: Uram M. Ophthalmic laser microendoscope endophotocoagulation. Ophthalmology 1992; 99: Sens FM, Prünte C, Kain HL. GRIN (gradient-index) intraocular endoscopy -possibilities and limits- a review. Klin Monatsbl Augenheilkd 2001; 218: Uram M. Endoscopic surgery in ophthalmology. Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, Leagis JM, Rol P, Briat B et al. Endoscope rigide a lentilles de GRIN. J Fr Ophtalmologie 1997; 20: Rol P, Beck D, Fankhauser F, Niederer P. GRIN-endoscopy for laser treatment in ophthalmology. Klin Monatsbl Augenheilkd 1994; 204: