Окуляры микроскопа открывают врачу совершенно новый мир: мельчайшие структуры и анатомические детали, неразличимые невооруженным глазом. Неудивительно, что с 1921 года микроскопия год за годом завоевывала все новые лечебные дисциплины.
Первыми микроскопы использовали ЛОР-хирурги. За ними подтянулись офтальмологи: увидев преимущества яркой подсветки и увеличения, они начали применять микроскопию при проведении хирургических манипуляций на глазах. В 60-х годах микроскоп освоили нейрохирурги, и сегодня большая часть нейрохирургических вмешательств проводится под увеличением. К 1990 годам, когда операционные микроскопы начали использовать стоматологи, история микроскопии в медицине насчитывала порядка 60 лет.
В современной стоматологии большая часть работ под микроскопом приходится на эндодонтические манипуляции, хотя увеличением активно интересуются пародонтологи и имплантологи. В любом из этих направлений увеличение не только улучшает остроту зрения врача, но и помогает лечить точнее, бережнее.
Глаза и микроскоп
Для человека основным источником визуальной информации являются глаза. И именно глаза, вернее глазные мышцы и хрусталик, отвечают за четкость фокусировки и резкость картинки. Их слаженная работа позволяет глазу мгновенно фокусироваться на удаленных и рядом расположенных предметах. Человек не замечает как меняется преломляющая система глаза при взгляде на далеко и близко расположенные объекты. Но это до тех пор, пока зрение не ухудшается. После 40 лет аккомодация ослабевает: на хрусталике формируются уплотнения, которые мешают ему эластично сокращаться. Следующие 20 лет хрусталик постепенно теряет гибкость, затем процесс приостанавливается.
Дети четко видят предметы на расстоянии до 7 см. У тридцатилетнего человека это уже 30 см. Сорокалетние люди чаще всего страдают пресбиопией и вынуждены все больше и больше увеличивать расстояние между глазами и рассматриваемым объектом. С возрастом способность глаза адаптироваться к близко расположенным предметам ухудшается.
Использование микроскопа компенсирует неудобства, вызванные этим процессом. И не только компенсирует. Когда микроскоп увеличивает структуры зуба, стоматологу не приходится напрягаться в попытке рассмотреть детали. Глазные мышцы остаются в расслабленном состоянии, что снижает общую усталость.
Технические особенности оптической системы дентальных микроскопов
«Сердце» микроскопа — оптическая система. Именно она влияет на основные характеристики устройства, начиная от резкости и заканчивая цветностью изображения. Именно от оптики зависит, как вы будете видеть зуб, насколько четкими получатся фотографии пролеченного зубного ряда и будут ли уставать глаза к концу рабочего дня.
В этой статье мы разберем оптическую систему на составляющие, и на примере двух стоматологических микроскопов — американских Global Surgical Corporation и немецкого Leica М320 — посмотрим на характеристики оптики. В обоих дентальных микроскопах оптическая система является собственной разработкой компании, поэтому начнем с технологического пути Global Surgical Corporation и Leica.
История Global Surgical Corporation
На рынке медицинского оборудования Global Surgical Corporation работает порядка 80 лет. Из них 20 лет — в стоматологии. Компания начинала с поставок медицинской мебели для ЛОР-практики, но после покупки подразделения Urban Microscope и торговой марки SMR стала двигаться в направлении стоматологии. SMR до реорганизации была частью Storz Instrument Co., специализирующейся на эндоскопическом оборудовании. Компанию Storz Instrument в 1945 году основал амбициозный Карл Шторц. С типично немецкой скрупулезностью и уникальной интуицией исследователя он начал с выпуска бинокулярных луп, фар и ЛОР-инструментов, а к 1970 году вывел предприятие на уровень одного из ведущих производителей эндоскопического оборудования. После 1971 года компания один за другим открывала представительства в США и Швейцарии и удивляла медицинское сообщество прогрессивными изобретениями. Одним из них стал шарнирно-сочлененный телескоп для передачи изображения от эндоскопической оптики к фото-, видео- или телекамере. Система давала возможность наблюдать за эндоскопией одновременно двум людям. Следующим инновационным продуктом была камера с электронной вспышкой. Спустя годы эти два изобретения стали отправной точкой для создания дентальной оптики Global Surgical.
История Leica
История легендарной немецкой Leica началась в 1849 году. Основателем компании был инженер Карл Кельнер. В городе Вецлар он открыл «Оптический институт» и начал выпускать микроскопы с превосходной оптикой. В 1869 году фирма перешла во владение Эрнсту Лейтцу I, поменяла название и марку оборудования, но продолжила выпускать такие же превосходные микроскопы. В 1910 году в компанию пришел изобретатель Оскар Барнак и предложил расширить ассортимент Leica малоформатной камерой 35-мм. Камера произвела революцию в фотографии и сыграла определенную роль в появлении дентального микроскопа.
Структура оптической системы дентального микроскопа
Вернемся к оптической системе. У любого микроскопа она состоит из осветителя, конденсора, образца, объектива, окуляра и фотоприемника, который в зависимости от модели микроскопа может работать либо как камера, либо как источник изображения для оператора.
Когда изучаемый объект располагается в фокусе объективной линзы, она создает его изображение на бесконечности. За основной линзой, где оптические пути идут параллельно, устанавливаются ручки смены степени увеличения, светоделители, оранжевый/зеленый фильтры и другие компоненты. За головой микроскопа находится бинокулярный тубус. У него два окуляра — по одному на каждый глаз.
У двух оптических путей получаются немного разные углы обзора. Расстояние между двумя путями называют стереобазой. Она необходима для получения объемного целостного изображения. Бинокулярный тубус формирует промежуточную картинку, которую окуляр увеличивает и проецирует на глаз оператора. Глазная линза, в свою очередь, получает изображение и фокусирует его на сетчатке.
Объективная линза
Объективная линза — первый оптический компонент, который получает изображение.
Линзы микроскопов различаются фокусным расстоянием или фокальной длиной. Эта длина самым непосредственным образом влияет на рабочее расстояние микроскопа, то есть на расстояние между предметом изучения и поверхностью объективной линзы, а также на итоговое увеличение и разрешение финальной картинки. Все три критерия взаимосвязаны, причем их связь нагляднее всего показать на примере.
У самых распространенных объективных линз фокусная длина равна 250 мм. То есть, чтобы предмет изучения был в фокусе, он должен находиться на расстоянии 250 мм от поверхности объективной линзы. При этом, чем короче фокусная длина, тем большее увеличение обеспечивает микроскоп. И тем большим будет разрешение фотографии или видео, снимаемых через прибор.
Когда нужно сменить рабочее расстояние микроскопа, фиксированную объективную линзу снимают и меняют на линзу с большей или меньше фокусной длиной. Это в теории. На практике менять объективную линзу в процессе работы долго и неудобно, поэтому в микроскопах Global предусмотрен вариоскоп (мультифокальная линза) с фокусной длиной 200-350 мм, а в микроскопах Leica для вариоскопа установлен диапазон 200-300 мм.
Вариоскоп
У вариоскопа переменное фокусное расстояние, поэтому его используют для регулировки рабочих расстояний. Переменный фокус позволяет врачу любого роста четко видеть детали, не наклоняясь над пациентом. Также благодаря вариоскопу микроскоп не нужно поднимать и опускать для фокусировки. Достаточно вращать ручку регулировки, чтобы сфокусироваться на операционном поле и в деталях видеть как резцы, так и моляры. Из чего мы делаем простой вывод: чем шире диапазон вариоскопа, тем больше возможностей для комфортной фокусировки изображения.
Переключатель степеней увеличения
Во время лечения врачу важно иметь возможность менять степень увеличения. Например, когда нужно сделать обзорный снимок на низком увеличении или поработать с каналами зуба на высоком увеличении. Для смены увеличения в микроскопах предусмотрен переключатель. Он поддерживает смену увеличения в пределах 3, 4 и 6 степеней (для Global, в зависимости от модели) и 5 степеней для Leica М320.
В отношении смены увеличения действует тот же принцип, что и с вариоскопом: чем больше степеней увеличения у микроскопа, тем удобнее работать с прибором, не теряя область интереса при смене степени в большую сторону.
Переключение степеней увеличения базируется на телескопической системе с несколькими коэффициентами увеличения. У каждого из микроскопов коэффициенты маркируются по-разному: 0,33; 0,5; 0,8; 1,25; 2,0 и 3,0 для моделей Global и 6,4 для Leica М320. На самом деле эти числа не показывают конечного увеличения микроскопа. Для расчета конечного увеличения нужно принимать во внимание:
- степень увеличения окуляров,
- фокальное расстояние линзы объектива,
- фокусное расстояние линзы окуляров.
Если пересчитать все эти параметры в конечное увеличение, получатся следующие диапазоны: от 1,5 до 24 крат для микроскопов Global и от 3,2 до 20,2 крат для Leica М320.
У ступенчатого переключения степеней увеличения компактная конструкция. При невысокой технологической сложности это эффективная и удобная система. Единственное ее ограничение — пошаговый выбор увеличения и блокировка изображения операционного поля при вращении телескопический системы во время смены увеличения.
Бинокулярный тубус
В процессе лечения дентальный микроскоп находится почти перпендикулярно голове пациента. Чтобы врачу не приходилось наклоняться, бинокулярный тубус сделан наклонным. У микроскопов Global бинокуляры поддерживают диапазон 0-200 градусов, а у Leica М320 от 0 до 180 градусов.
Такойширокий диапазон помогает стоматологу отрегулировать наклон окуляров так, чтобы голова оставалась в вертикальном положении, шея не затекала, а взгляд направлялся «в горизонт». В таком положении корпус не напрягается, ресничное тело отодвигается на заднюю сторону, зрачок увеличивается, передняя камера глаза расширяется, а хрусталик уплощается. Без микроскопа, в попытке рассмотреть мелкий и близко расположенный объект мышцы напрягаются, ресничное тело выдвигается вперед, а хрусталик становится более выпуклым. Постоянная работа в таком режиме приводит к постепенному ослаблению аккомодации.
Освещение
Врачам-стоматологам важна хорошая освещенность рабочего поля. С качественным светом радужная оболочка сужается, резкость фиксируемого изображения увеличивается до 33%. Параллельно с резкостью улучшается и разрешение, а утомляемость глаз наоборот, снижается. Главное, чтобы источник света был правильно расположен и обеспечивал равномерную освещенность операционного поля. Тогда врачу не придется работать в тени и напрягать зрение при манипуляциях, требующих высокой детализации.
Дентальные микроскопы оснащены интегрированным или опциональным источником света. Свет должен быть ярким, но не слишком мощным. В противном случае можно добиться обратного эффекта — чрезмерной утомляемости глаз. Существенную роль играет и цвет (температура) света. От этого параметра зависит, каким врач увидит оттенок зубных структур и мягких тканей.
В микроскопах Leica и Global за освещение отвечают коаксиальные источники света. Они обеспечивают бестеневое освещение, эквивалентное дневному свету. Его интенсивность варьируется в широких пределах. У Global, например, это 8 ступеней освещенности.
Важной особенностью освещения микроскопов Global является система охлаждения источника света. В ней установлен не шумный вентилятор, а радиатор. Он работает без вибрации, минимизирует риск поломки оборудования и не загрязняется пылью. Сюда же, в блок освещения, разработчики встроили систему фильтров. Оранжевый фильтр нивелирует длину волны, ускоряющую полимеризацию светоотверждаемых композитов. Зеленый отсекает красный спектр и облегчает визуализацию хирургического поля. У Leica тоже есть фильтр, но только оранжевый.
Окуляры
Завершаем обзор оптической системы дентальных микроскопов окулярами. Они расположены в бинокулярном тубусе и играют роль связующего звена между микроскопом и глазами врача-стоматолога. Расстояние между зрачками человека регулируется от 54 до 76 мм. Это довольно широкий диапазон, поэтому важно правильно установить межзрачковое расстояние для микроскопа.
Окуляры, как увеличительное стекло, увеличивают промежуточное изображение в оптической системе. В микроскопах Global коэффициент увеличения окуляров составляет 10х, а в микроскопах Leica М320 — 12,5х. Как видим, окуляры наряду с линзами вносят свой вклад в общее увеличение микроскопа. При этом у окуляров с 10х увеличенное поле зрения по сравнению с окулярами 12,5х или даже 16х. Именно за счет этой особенности у микроскопов Global врачи отмечают лучший обзор операционного поля.
Для диоптрийной настройки у окуляров есть кольцо. Сама настройка варьируется от +6 до -8 у микроскопов Global и от +5 до -5 у микроскопа Leica М320. В обоих случаях с микроскопами могут работать как стоматологи с нормальным зрением, так и врачи с близорукостью или дальнозоркостью. К сожалению, диоптрийная коррекция не компенсирует астигматизм, поэтому врачам с этим дефектом зрения придется пользоваться микроскопом в очках. Для корректировки правильного расстояния от глаза до окулярной линзы в микроскопах Global и Leica предусмотрены наглазники. Работая без очков, врач выдвигает наглазники. Работая в очках — задвигает.
С расширением спектра стоматологических вмешательств сложными хирургическими операциями, минимально инвазивной и эстетической терапией расширяется и спектр требований к стоматологам. Сейчас это не только знание методик и протоколов лечения, но и прецизионная точность движений. К сожалению, любая высокоточная методика будет бесполезна, если зрение не позволяет точно контролировать движением и видеть, что делаешь.
Качественная оптика, комфортное увеличение и правильное освещение решают эту задачу. С дентальным микроскопом врач получает инструмент для точного лечения и протезирования, безукоризненной эстетической и малоинвазивной хирургической стоматологии. С ним можно улучшить привычные рабочие методики и освоить новые, которые невозможно реализовать без увеличения операционного поля.
