DEFINISI PENGUKURAN noninvasif, PENGUKURAN minimal invasif, DAN PENGUKURAN INVASIF

Sebuah pengukuran medis yang benar-benar non-invasif adalah setiap sistem pengukuran yang tidak melanggar fisik kulit atau masuk ke dalam tubuh dalam melalui suatu lubang eksternal. Dengan demikian,pengukuran suhu tubuh dengan termometer di mulut, rektum, atauliang telinga dianggap invasif, seperti penggunaan otoscope untuk memeriksa permukaan luar gendang telinga. Demikian pula, opthalmoscope dan lampu celah, yang bersinar terang di mata untuk memeriksa retina dan kornea dan lensa, masing-masing,dianggap prosedur invasif. Transduksi suara dari tubuh permukaan (jantung, napas, emisi otoacoustic, dll) benar-benar non-invasif, seperti pencatatan potensi listrik dari jantung (EKG), otot (EMG), otak (EEG), dll teknik pencitraan medis seperti X-ray, X-ray tomography (CAT scan), USG, MRI, PET, dll, adalah non-invasif, mereka lakukan melibatkan masukan dari energik radiasi ke dalam tubuh, namun, yang umumnya membawa risiko rendah saat yang tepat tingkat energi dan dosis yang diamati. Banyak yang dapat dipelajari dari sampel darah, yaitu, konsentrasi ion, merah dan putih kepadatan sel darah, konsentrasi hormon tertentu, antibodi, kolesterol, konsentrasi obat, jenis DNA, dll gambar darah dari vena superficial adalah prosedur invasif minimal, membutuhkan teknik steril. Endoskopi adalah teknik untuk memvisualisasikan jaringan jauh di dalam tubuh, namun topologi pada permukaan luar tubuh. Contohnya adalah bronchosopy, di mana bronkoskop dimasukkan melalui mulut dan laring ke trakea dan tabung bronkial dari paru-paru untuk memungkinkan visualisasi permukaan dan permukaan dalam alveoli lebih besar. Endoskopi lain adalah cystoscope, yang dimasukkan ke uretra untuk memeriksa ureter dan bagian dalam kandung kemih. Banyak jenis lainnya ada (Lihat bagian 2.3). Sebagai aturan, endoskopi membutuhkan teknik steril, dan, dalam beberapa kasus, anestesi lokal atau umum, saya menganggap mereka sebagai instrumen minimal invasif. Beberapa endoskopi, seperti laparoscopes, yang dimasukkan ke dalam perut melalui sayatan kecil di dinding perut atau punggung digunakan invasif. Mereka digunakan untuk mengamati bagian luar organ internal (usus, hati, limpa, rahim, kandung kemih, dll), mencari tumor, infeksi, kerusakan dari trauma, dll Prosedur lain invasif kateterisasi jantung, misalnya, melihat katup jantung dengan endoskopi serat optik. Satu dapat menyatakan bahwa ada batas-batas klasifikasi kabur memisahkan invasif, minimal invasif, dan invasif prosedur diagnostik. Siapapun yang telah menjalani proktoskopi mungkin cepat untuk menyatakan bahwa itu adalah lebih invasive dari prosedur diagnostik invasif minimal, mengingat persiapan, medica- tion, dan ketidaknyamanan yang terlibat. Buku ini adalah tentang instrumen dan sistem pengukuran yang digunakan dalam pembuatan modern, noninvasif (NI) diagnosa medis. Beberapa instrumen dan system dijelaskan mapan sistem yang disetujui FDA, yang lainnya adalah sistem prototip yang akhirnya dapat membuktikan terjangkau dan medis efektif. Hal ini penting untuk pembaca untuk tahu di mana bidang instrumentasi diagnostik invasif dipimpin, serta status sekarang. Evolusinya cepat, didorong oleh kemajuan dalam infor- pengolahan masi dan penyimpanan, serta dalam bidang termasuk Photonics, molekul biologi dan medis fisika. Sepanjang sejarah kedokteran, sampai dengan akhir abad ke-19, medis diagnosis adalah selalu noninvasif. Dokter menggunakan mata mereka untuk

mengamati kulit lesi atau peradangan pada hidung, tenggorokan dan telinga. Indera taktil di tangan digunakan untuk merasakan suhu kulit, edema, bengkak karena infeksi, benjolan di bawah kulit, dll Telinga digunakan untuk mendengarkan napas, usus dan hati suara. Itu bau infeksi dirasakan oleh hidung dokter. Pembedahan eksplorasi adalah jarang dilakukan karena risiko syok akibat rasa sakit dan kehilangan darah, dan infeksi. Hari ini, penekanan pada penggunaan diagnosis NI dalam pemeliharaan kesehatan dan Emer- obat darurat. Sebagian besar dapat dilakukan secara rawat jalan, dan memiliki sedikit risiko infeksi atau komplikasi yang akan menambah biaya. Di sisi lain, instrumen NI tertentu, seperti berbagai sistem pencitraan medis, sangat mahal untuk membangun dan memelihara dan biaya penggunaan mereka commensurately besar. Memang, Prosedur diagnostik NI, termasuk sistem pencitraan, telah dituduh mengemudi up biaya pemeliharaan kesehatan dan perawatan (Breindel, 1998). Penggunaan efektif tetapi instrumen NI sederhana seperti elektrokardiograf, spirometer dan celah Lampu tentunya tidak penyebab dalam hal ini. Keuntungan bisa melihat tumor di tengah-tengah jaringan lunak seperti otak, paru-paru, hati, limpa dan payudara akan terus mendorong kebutuhan untuk meningkatkan resolusi pencitraan mahal sistem, dan untuk memastikan penggunaan mereka, di tempat yang ditentukan.

MODALITAS OF NI Instrumentasi

Instrumen medis invasif dapat secara luas diklasifikasikan antara pasif

sistem yang tidak menaruh energi ke dalam tubuh, dan mereka yang memasukkan beberapa bentuk radiasi

energi (misalnya, oven microwave, IR, cahaya tampak dan UV, sinar-X, suara dan ultra- suara), dan mengukur energi yang baik dipantulkan atau ditransmisikan. Diantara

murni sistem pasif adalah pengukuran listrik terkenal berdasarkan aktif

saraf atau membran otot. Ini termasuk potensi dicatat melalui permukaan kulit

dari jantung (EKG), otak (EEG), otot (EMG), telinga (ECocG), dan mata (EOG).

Suara dari interior tubuh, termasuk suara dari katup jantung, pericardium,

pembuluh darah, paru-paru, sistem bronkial, rongga pleura, gendang telinga (spontan otoa-

emisi coustic), sendi, dll, juga dapat direkam dari permukaan kulit. Tubuh

Pengantar Pengukuran noninvasif

Suhu dapat dirasakan dari radiasi infra merah dari gendang telinga, atau dengan

fisik mengukur suhu air liur di bawah lidah atau marah-

ature dalam rektum dengan termometer cair-in-kaca, atau termometer berdasarkan

thermistor atau elemen resistensi platinum. Tissue pO2 dan pCO2 dapat diukur

transcutaneously dengan elektroda kimia khusus. Satu-satunya energi yang dimasukkan ke dalam oleh endo- lingkup adalah cahaya putih yang dibutuhkan untuk memvisualisasikan atau memotret jaringan yang diperiksa. Tekanan darah dapat diukur noninvasively oleh Korotkoff suara dipancarkan oleh arteri brakialis sebagai tekanan pneumatik dalam manset sphygmomanometer secara perlahan berkurang. Hampir setiap modalitas medis lainnya yang dapat diukur noninvasively

membutuhkan beberapa masukan kecil energi. Sebuah kelas penting dari sistem pencitraan menggunakan NI berdenyut energi ultrasonik. Tingkat energi ultrasound masukan dibuat cukup rendahuntuk menghindari jaringan-menghancurkan kavitasi atau pemanasan. Lainnya NI non-pencitraan diagnostic sistem yang menggunakan gelombang kontinu (CW) USG meliputi kecepatan darah Doppler

probe dan probe Doppler digunakan untuk merasakan detak jantung janin atau mendeteksi aneurisms. Radiasi elektromagnetik termasuk gelombang radio - inframerah (IR), terlihat, dan

ultraviolet - serta sinar-X dan. Foton dari sinar UV

radiasi dan X dan memiliki energi yang cukup untuk mengetuk elektron dari atom

orbit batin mereka dan pecah obligasi tertentu molekul, menyebabkan mutasi DNA, dll;

UVB, X dan disebut radiasi ionisasi karena potensi penghancuran

tion mereka dapat menyebabkan biomolekul sebagai akibat dari ionisasi air dan lainnya

molekul. Dengan demikian, penggunaan instrumen NI yang memancarkan radiasi pengion bukan tanpa beberapa risiko kecil. Foton UVB tidak menembus kulit dalam, kerusakan maka UV

kulit dapat mencakup kemerahan dan penciptaan berbagai jenis kanker kulit. Itu

kornea dan lensa mata yang diberikan radiasi UVB yang berlebihan dapat mengembangkan katarak. X- dan foton di sisi lain, dapat menembus tubuh dalam, menyebabkan sel

kerusakan pada organ. Sebuah sinar-X energi tinggi foton bisa langsung merusak DNA

molekul, yang mengarah ke mutasi sel jika tidak diperbaiki oleh internal sel. Jika

elektron foton-copot pemogokan molekul air, dapat menciptakan radikal bebas. Itu

Diperkirakan seumur hidup dari radikal bebas adalah c. 10 yang berarti dapat melayang dan menemukan molekul DNA, menyebabkan kerusakan yang tidak langsung sebagai

konfigurasi molekul yang stabil dipulihkan. Perhatikan bahwa kita kebanyakan berkaitan dengan radiasi pengion elektromagnetik

dalam teks ini. Radioisotop tertentu yang digunakan dalam pencitraan medis dan terapi kanker

memancarkan partikel energik alpha (Dia inti), partikel beta (elektron) atau neutron.

Partikel-partikel energik juga dapat menghasilkan radikal bebas dan menyebabkan kerusakan DNA dan kematian sel. X-ray mesin segala macam, densitometer tulang, dan CAT dan PET scanner sehingga membawa risiko kecil kanker merangsang, termasuk leukemia, pada pasien.

Namun, orang-orang yang paling sehat menyerap radiasi pengion jauh lebih dalam bentuk

5,5 MeV alpha partikel dari pemecahan radioaktif dihirup secara alami terjadi-

gas radon cincin daripada yang mereka lakukan dari sinar-X.

Sistem instrumentasi NI lainnya, seperti plethysmographs impedansi, lulus

rendahnya tingkat arus ac (dalam kisaran microamp) dalam kisaran 25-100 kHz

melalui jaringan yang sedang dipelajari. Input arus ini tampaknya tanpa risiko; itu adalah cara di bawah tingkat yang akan mempengaruhi jantung, dan tidak ada efek pemanasan pada jaringan dalam.

Ophthalmoscopes

Ophthalmoscope adalah instrumen optik yang memungkinkan visualisasi-noninvasif

tion permukaan depan retina mata (juga dikenal sebagai fundus), menunjukkan

pembuluh darah, warna umum, kehalusan permukaan, setiap air mata atau detasemen, dan

kondisi makula, dllFitur-fitur ini biasanya dipandang sebelah mata oleh dokter mata dari pemeriksaan,dan dalam instrumen modern juga dapat difoto atau direkam sebagai warna digital

gambar.Nenek moyang dari ophthalmoscope genggam modern diciptakan pada tahun 1850

oleh Herrmann von Helmholtz, yang menghargai kebutuhan untuk garis pemirsa dari pandangan

menjadi collinear dengan balok menerangi dari sumber cahaya. Dia membuat primitif

cermin setengah perak dari empat mikroskop slide kaca tipis ditumpuk bersama-sama. Ini

desain memungkinkan sumber penerangan berada di sudut kanan ke poros tatapan dari

pemeriksa dan pasien mata (lihat Gambar 2.1) (Eyenet, 2000). Dalam setahun, dalam rangka

untuk menghindari kerugian intensitas yang melekat dalam cermin reflektif sebagian, sepenuhnya silveredcermin dengan lubang di dalamnya digunakan untuk mengarahkan sumber penerangan melalui korneadan lensa ke retina. Lubang memungkinkan dokter pandangan terhalang dari diterangi fundus. Sebuah lensa aksesori ditempatkan di jalur penglihatan pemirsa untuk membawa fundus ke fokus yang jelas, terlepas dari daya optik gabungan dari mata

lensa dan kornea. Sebuah ophthalmoscope modern yang menggunakan lampu halogen intensitas tinggi sebagai sumber cahaya; sering filter warna tertentu digunakan atas sumber pencahayaan untuk meningkatkan visibilitas fitur dari fundus. Aksesori lensa tontonan dipilih oleh menara

atau roda. Misalnya, Neitz Model BXa ophthalmoscope memiliki lensa dengan

kekuatan korektif mulai dari +36 ke - dioptri, dalam 1 D langkah, dua roda lensa

digunakan. Dalam satu murah "saku" ophthalmoscope (Welch Allyn-Model 129),

lensa collimating dibangun ke dalam lampu halogen miniatur, dan bukannya memiliki

lubang di cermin, garis pandang ke mata adalah di atas rata cermin. A

kecil pencitraan roda lensa berisi lensa - - - - - 0, +1, +3, +5, 8,

+12 Dan +20 dioptri. Karena ukuran kecil lensa, WA 129 OPH-

thalmoscope hanya sedikit efektif dalam menyelesaikan rincian retina.

Meskipun optik dari ophthalmoscope relatif sederhana, desain memiliki

telah terus meningkat sejak penemuan tersebut 150 tahun yang lalu. Keadaan saat ini

seni adalah ophthalmoscope teropong, di mana pengamat menggunakan kedua mata untuk memvisualisasikan fundus. Pemindaian ophthalmoscope Laser (SLO) dan confocal SLO (CSLO)

menghilangkan kebutuhan untuk pengamatan manusia langsung dari fundus. Dengan cepat pemindaian sinar laser berdaya rendah halus fokus atas retina dalam pola yang tepat dan

mengumpulkan cahaya hambur-balik dengan photosensor, itu adalah mungkin untuk elektronik

gambar fundus secara rinci baik yang hanya dibatasi oleh optik mata bawah

studi (kornea, lensa dan vitreous humor). Dalam CSLO, lensa lubang jarum ditempatkan di depan dari fotodioda di pesawat konjugat ke retina. Cahaya yang dipantulkan dari berbagai

pesawat fokus di retina dipilih dengan memindahkan lubang jarum, memungkinkan tomografi

(Slice) gambar dari retina yang akan dibangun di area sempit. Menggunakan 785 nm

panjang gelombang dioda laser dan sumber novel, algoritma pas double-Gaussian, itu

mungkin untuk mengatasi 32 iris retina, 100 tebal (Vieira, 2000). Sangat rinci,

meskipun monokrom, gambar 3-D dari disk optik pada pasien normal dan mereka dengan

edema makula diperoleh. True color dikorbankan untuk detail tekstur halus. Itu

penggunaan cahaya NIR meminimalkan menyebar dalam media berawan, dan lensa dengan awal

katarak. SLO dan CSLO memungkinkan untuk mendeteksi tanda-tanda yang berkaitan dengan usia dini degenerasi makula (ARMD), neoplasma koroid, dan retina rusak oleh Glau-

koma (Kelley et al., 1997). Salah satu tanda-tanda ARMD adalah adanya drusen di retina.

Menurut Cavallerano et al, 1997:. "Drusen berwarna kuning ke putih kekuningan nodular

deposito ditemukan di lapisan lebih dalam dari retina. Seiring dengan pigmen normal-

Prioritas, drusen sering tanda-tanda awal penuaan ophthalmoscopic di retina. Visual

ketajaman mungkin normal pada tahap ini. Drusen saja tidak cukup untuk memenuhi

definisi AMD saat penglihatan normal. Beberapa jenis drusen telah

dijelaskan. Lesi dikategorikan berdasarkan ukuran, pertemuan, keseragaman dan ketajaman

perbatasan. Beberapa bentuk drusen ditemukan di daerah makula pada 50-95 persen

orang di atas usia 70. Di antara orang-orang dengan drusen, 10-15 persen akhirnya dapat

mengembangkan manefestations eksudatif ARMD. "

Gambar 2.2 mengilustrasikan fundus khas menampilkan tubuh drusen makula. Tentang

15% dari kasus ARMD adalah dari "basah" jenis, di mana ada normal

proliferasi pembuluh darah retina bocor. jika ini bocor merusak macula GAMBAR 2.2 Ophthalmoscope kamera gambar drusen retina. Dalam warna, drusen muncul yel-

lowish terhadap latar belakang retina merah. Fovea, mengandung drusen, adalah di pusat

gambar. Masuknya saraf optik adalah daerah lampu di sebelah kanan. (Gambar ini dalam warna dan banyak gambar fundus menarik lainnya tersedia di Akademi Washington Dokter Mata

dan website Surgeons: www.wa-eyemd. org. ) fovea (bertanggung jawab untuk penglihatan warna resolusi tinggi tengah), dan bertanggung jawab untuk 90% dari kehilangan penglihatan ARMD (Rowell, 2000).

Pembaca akan menghargai keragaman yang luar biasa dalam anatomi vaskular

fundus. Memang, yang unik "cetak retina" telah digunakan untuk biometrik diidentifi-

kation individu dalam aplikasi keamanan. (Retina cetak sekarang telah banyak

digantikan oleh penggunaan pola acak yang melekat di iris untuk biometrik identitas-

tujuan fikasi. Pola iris lebih mudah untuk memperoleh optik.) Demikian, penggunaan

ophthalmoscope untuk mendeteksi patologi retina tidak sesederhana memeriksa dada

X-ray untuk tulang rusuk patah. Ada keacakan dan ketertiban di setiap fundus, dan

tantangan adalah menemukan fitur yang tanda-tanda penyakit dalam gambar. Dengan demikian, ada banyak "fundus atlas" di media cetak dan on-line untuk memandu diagnosis dengan contoh.

Modern ophthalmoscope kantor tetap basa memungkinkan dokter mata memeriksa

atau dokter mata untuk memeriksa sebuah fundus dengan visi teropong menggunakan berbagai cahaya sumber panjang gelombang. Instrumen yang sama juga memungkinkan penangkapan warna digital gambar, atau warna gambar film positif untuk keperluan arsip. LAMPU celah

Kita telah melihat bahwa ophthalmoscope memungkinkan visualisasi fitur dari

permukaan dalam retina, termasuk tanda-tanda ARMD, kerusakan akibat diabetes, dan kerusakan bmechanical dari trauma. Lampu celah, di sisi lain, memungkinkan pemeriksaan

struktur optik dari mata untuk patologi, kerusakan dan benda asing,

termasuk kornea, lensa, iris, dan vitreous body. Komponen dari

slit lamp terdiri dari teropong mikroskop lama-bekerja jarak jauh, biasanya diarahkan

di mata yang diteliti pada bidang horisontal. Mikroskop dapat zoom

Jenis, memberikan perbesaran dalam kisaran 5x ke c. 50x. The (azimuth) sudut

mikroskop sumbu terhadap sumbu tatapan mata dapat bervariasi di horisontal

pesawat. Lampu celah juga memiliki sumber cahaya fleksibel berdasarkan halogen intensitas tinggi

lampu. Lampu filamen diproyeksikan ke celah (adjustable lebar, tinggi dan sudut

dengan vertikal). Gambar celah ini, pada gilirannya, diarahkan ke bagian yang diinginkan dari mata

oleh fokus lensa. Sebuah filter biru kobalt dapat dimasukkan ke sinar celah (lulus puncak

di c. 400 nm) untuk selektif merangsang 550 nm fluoresensi hijau dari noda, fluores-

CEIN natrium. Fluorescein digunakan untuk mengidentifikasi lecet kornea, luka, dll, di mana

selektif berkonsentrasi. Sebuah gelombang panjang pass filter digunakan selama tujuan mikroskop

untuk memotong cahaya biru dan meningkatkan kontras gambar neon.

Mikroskop dan celah sistem illuminator dari lampu celah yang digabungkan sekitar

pusat umum rotasi sehingga mikroskop akan selalu terfokus di mana

balok celah diproyeksikan. Sumber celah dan mikroskop juga dapat mandiri

diarahkan untuk aplikasi seperti melihat pencar sklerotik di kornea. Celah

Lampu juga harus memiliki sisa kepala dan dagu untuk menahan kepala pasien (dan mata)

dari bergerak selama pengamatan. Beberapa lampu celah memungkinkan sinar sumber celah untuk menjadipindah dari bidang horizontal, i. e., diarahkan pada mata dari atas atau bawah

bidang horizontal. Untuk melihat ringkasan komprehensif prosedur diagnostik yang

bisa dilakukan dengan lampu celah, kunjungi situs web 1996 Riley. Gambar 2.3 skematis

menggambarkan pandangan atas komponen dasar dari sebuah lampu celah.

2.2.3 otoscopes

Otoscope ini memungkinkan dokter yang memeriksa untuk mengamati kondisi luar

permukaan gendang telinga dan lapisan saluran pendengaran eksternal. Seperti dasar

ophthalmoscope, itu adalah alat genggam dilihat oleh satu mata dari dokter.

Gambar 2.4 (A) menunjukkan penampang melintang dari otoscope konvensional. Miniatur A

intensitas tinggi lampu halogen dengan built-in lensa digunakan sebagai sumber, dan cembung

(Pembesar) lensa digunakan oleh operator untuk memperbesar tampilan gendang telinga. Itu

earphone sekali pakai, dan datang dalam berbagai ukuran untuk menyesuaikan saluran telinga pasiendiameter. Gambar 2.4 (B) menunjukkan otoscope dengan koaksial pencahayaan (analog denganophthalmoscope), sinar dari lampu halogen yang dikumpulkan oleh sebuah cekung

cermin dan terfokus pada gendang telinga oleh L1 lensa. L1 dan L2 membentuk mikroskop, memperbesarbiasanya diterangi objek. Seperti sistem pencahayaan koaksial digunakan dalam

Hotchkiss otoscope, seperti yang dijelaskan di situs Produk yang dipilih: www.preferredproduct.com/prod01.html.

Otoscope dapat digunakan untuk menemukan dampak cerumen (kotoran telinga) di liang telinga,

serta benda asing (serangga, kepala Q-tip, kacang-kacangan, dll). Otoscope ini juga

berguna dalam mendiagnosis infeksi telinga tengah melalui warna gendang telinga. Konveksitas dapatberarti tekanan cairan di telinga tengah, dan, tentu saja, air mata dan perforasi dapat

menandakan trauma atau infeksi. The koaksial desain Hotchkiss otoscope adalah sangat cocok untuk observasi prosedur saluran telinga seperti yang mereka lakukan (misalnya, menghapus cerumen atau benda asing). Banyak otoscopes mudah dikonversi ke ophthalmoscopes. Pegangan memegang baterai, saklar dan rheostat untuk mengontrol kecerahan lampu, dan memiliki universal bayonet-jenis pas yang memungkinkan baik otoscope kepala konvensional atau ophthal- moscope akan didukung.

2.3 endoskopi

Sebuah endoskopi adalah instrumen optik yang memungkinkan dokter untuk memeriksa secara visual permukaan organ-organ tertentu tubuh, rongga internal dan tabung, atau permukaan

sendi. Endoskopi adalah prosedur invasif minimal (atau invasif) yang umumnya

membutuhkan teknik steril, dan, dalam banyak kasus, anestesi lokal atau umum.

Ada dua kategori utama dari endoskopi: kaku (tabung lurus) dan

fleksibel (bundel serat optik) jenis. Berikut "* scopys" yang umum sampai modern

praktek medis:

• Arthroscopy: pemeriksaan permukaan sendi untuk diagnosis danpengobatan.

• Bronkoskopi: pemeriksaan tabung trakea dan bronkial dari paru-paru untuk mengungkapkan benda asing, lesi, infeksi, kanker, TBC, alveolitis, dll Guides pengambilan sampel biopsy

GAMBAR 2.4 (A) Pandangan potongan sisi otoscope konvensional. (B) pandangan Cut-away sisi

langsung-view otoscope jenis Hotchkiss.

• Kolonoskopi: pemeriksaan bagian dalam usus besar untuk mengungkapkan polip, divertikel, kanker, lesi, dll Juga memandu pengambilan biopsy sampel.

• Kolposkopi: visualisasi pada lapisan vagina dan leher rahim untuk mendeteksi infeksi, lesi, kanker, dll, juga biopsi.

• Sistoskopi: endoskopi yang dimasukkan melalui uretra untuk memeriksa uretra, kandung kemih, dan, pada pria, prostat, untuk lesi, infeksi, dan kanker.

• Endoskopi retrograde cholangio-Pancreatography (ERCP): sangat Prosedur invasif yang digunakan untuk memeriksa pohon bilary pada hati, kandung empedu, saluran pankreas, dll, untuk memeriksa batu, lesi, kanker, dll

• Esophogealgastroduodenoscopy alias gastroskopi (EGD): Pemeriksaan dari atas saluran pencernaan, kerongkongan, lambung, dan katup pilorus untuk mengungkapkan ulkus, perdarahan, hernia hiatus, ulkus duodenum, kanker, dll

• Laparoskopi: visualisasi dari bagian luar organ perut seperti uterus, ovarium, kandung kemih, usus, pankreas, hati, dll laparascope dimasukkan melalui sayatan kecil di perut, perut adalah

meningkat dengan gas CO2 steril untuk visualisasi yang lebih baik. (Mungkin helium

akan menjadi gas lebih baik digunakan untuk inflasi perut karena diserap

cepat dan kimia inert (Northrop, 1994). )

 

14 Instrumentasi dan Pengukuran noninvasif dalam Diagnosis Medis

• Laringoskopi: pemeriksaan laring.

• Proktoskopi: pemeriksaan rektum dan kolon sigmoid (lihat Colonos-salin).

• Thorascopy: serat optik (FO) fleksibel endoskopi dimasukkan antara tulang rusuk untuk melihat rongga pleura antara dinding luar paru-paru dan dinding bagian dada. Perikardium juga dapat divisualisasikan. Inflating gas yang digunakan untuk resolusi visual yang lebih baik. Thorascopy digunakan untuk mendeteksi infeksi, kanker, dan pneumotoraks (a alveolus pecah memungkinkan menghirup udara masuk rongga pleura, yang mungkin runtuh paru-paru).

Pada awal 1900-an, endoskopi yang dinyalakan dengan lampu pijar, dan memiliki

tabung lurus. Walaupun masih mentah dengan standar saat ini, endoskopi lurus tabung per-

mitted pengenalan instrumen tangan dimanipulasi untuk mengambil biopsi dan

mengeluarkan benda asing, polip, dll lensa pembesar dapat digunakan untuk melihat jaringan

detail. Pada 1930, gastroscopes semi-fleksibel diperkenalkan yang menggunakan beberapa

silinder lensa batang. Kualitas optik gambar mereka adalah kualitas rendah. Itu

pertama FO endoskopi dikembangkan di University of Michigan pada tahun 1957 oleh Basil

Hirschowitz, digunakan secara luas dimulai pada tahun 1960-an (Imaginis, 2000). Baru-baru ini,

miniatur digital charge-coupled device (CCD) kamera telah disesuaikan dengan baik

lurus tabung dan FO endoskopi. Pada beberapa model, kamera CCD terletak di

ujung endoskopi, dan optik digabungkan ke objek dengan panjang pendek

kabel FO koheren. Penerangan cahaya digabungkan ke ujung endoskopi oleh

Kabel FO dari 150 - untuk 300-W xenon sumber cahaya. Beberapa kamera CCD menggunakan

kontrol eksposur otomatis untuk menjaga kontras gambar di atas berbagai menerangi

kondisi bangsa. Gambar 2.5 mengilustrasikan akhir operator dari Pentax Model FS-

Sigmoidoscope 34V, serta ujungnya. Perhatikan berbagai gerakan ekstrim ujung.

Endoskopi ini tidak akan ditampilkan dilengkapi dengan kamera.

Ultrathin FO endoskopi disebut needlescopes memiliki diameter 0,2 sampai 0,5 mm

yang mengandung 2.000 sampai 6.000 piksel. Needlescopes tersebut telah dimasukkan ke mam-

kelenjar mary untuk mendeteksi kanker payudara pada tahap awal, dan juga dimasukkan ke dalam mata untuk

melihat sisi belakang iris, dan ruang posterior. Mereka juga telah digunakan

untuk memvisualisasikan katup jantung pada tindakan, dan plak di arteri koroner (Nanoptics, 1999).

Sebuah bundel FO koheren efektif array spatial sampling yang beroperasi pada

objek. Karena setiap serat optik memiliki kerucut penerimaan untuk sinar input, spasial

low-pass filter diperkenalkan dalam seri dengan sampler spasial 2-D. Umumnya,

diameter lebih kecil dari serat optik individu, semakin tinggi resolusi spasial,

dengan beberapa batasan. Menurut Nanoptics, 1999:

"Untuk serat optik bundel (koheren), resolusi dapat didefinisikan oleh sekitar setengah

sepasang garis per core serat. Misalnya, jika diameter serat individu adalah 50

core bisa menyelesaikan 10 pasang garis per milimeter (10 lp / mm). Umumnya, semakin kecil

diameter serat inti, semakin besar resolusi gambar di daerah satuan serat gambar

bundel. Namun, ada beberapa fenomena yang mengarah pada resolusi berkurang, seperti

sebagai cross-talk antara individu (berdekatan) serat, dan sinar bocor dari individu

serat (sic). Fenomena ini dapat menurunkan kualitas gambar dan dapat menjadi utama

alasan pengurangan resolusi spasial. Fenomena ini menjadi lebih penting

sebagai diameter inti meningkat [Northrop pertanyaan: menurun?]. Oleh karena itu,

GAMBAR 2.5 A Pentax Model FS-34V sigmoidoscope serat optik. (Digunakan dengan izin Pentax Presisi Instrument Co)

diameter inti optimal untuk resolusi tertentu yang diinginkan tergantung pada parameter seperti

sebagai kelongsong ketebalan, indeks bias inti dan cladding dan panjang gelombang

dari sinar insiden. " Fraksi kemasan bundel FO didefinisikan sebagai total permukaan inti FO

daerah dibagi dengan total luas serat optik (inti ditambah cladding). kemasan

fraksi sebanding dengan efisiensi mengumpulkan cahaya dari bundel FO karena

semua cahaya yang masuk cladding hilang. Lain tradeoff rekayasa optik dalam desain FO endoskopi dengan CCD kamera melibatkan pencocokan output serat diskrit ke input piksel diskrit chip CCD. Karena efek interferensi optik antara serat optik yang berdekatan

output dilihat oleh pixel sensor CCD individu, fenomena yang dikenal sebagai moiré

SAMPAI HAL 15 ke hal 20

CCD Kamera

Dalam banyak aplikasi pencitraan medis, perangkat charge-coupled (CCD) kamera

menggantikan film fotografi, termasuk film sinar-X. Kamera CCD datang dalam berbagai

gaya dan ukuran. Beberapa sensor CCD responsif terhadap objek yang berwarna, yang lain menghasilkan mono- krom gambar. Warna menarik penting dalam aplikasi pencitraan medis karena, dalam kasus endoskopi, dokter mencari perubahan warna menunjukkan peradangan, infeksi, tumor, dll Ketika teknik fluoresensi adalah digunakan untuk mendeteksi kanker, infeksi bakteri, dll, operator perlu melihat warna objek neon terhadap latar belakang dinyatakan normal.

Gambar 2.10 mengilustrasikan sebuah chip kamera CCD khas. Sebuah array persegi dari pho-

photosensors todiode membentuk matriks transduser dasar. Tergantung pada aplikasi,

bisa ada sedikitnya 180 h 120 photodiodes v dalam array CCD, lebih dari 1.280

h 1024 v sensor. (Gambar rasio aspek umumnya 4:3.) Kodak KAF- 0401 (L) monokrom CCD chip memiliki array sensor dari 768 512, masing-masing fotosensitif pixel berukuran 9 9 dan seluruh array adalah 6.9 4,6 mm (h v). Kodak KAF-4202 monokrom CCD sensor seri memiliki 2032 h v 2044 piksel, masing-masing 9 persegi, diatur dalam 18,29 18,40 mm (hampir persegi) array. Kodak KAF- Warna 3000CE chip sensor CCD memiliki 2.016 1512 pixel array yang diatur dalam 18.1 13,6 array yang fotosensitif. Kehadiran anti-mekar konduktor membuat fill factor 70% untuk chip ini.

Cahaya dari objek difokuskan pada permukaan datar dari CCD. Foton

mencolok pn dari dioda menyebabkan elektron yang akan dihasilkan. Ini

elektron dikumpulkan dalam "penyimpanan sumur" di dekat masing-masing

diterangi sambungan pn. Jumlah elektron dalam sumur yang diberikan sebanding dengan

kali intensitas cahaya waktu integrasi atau paparan (umumnya c 1/60 detik.).

Pada saat pembacaan frame, muatan di gudang masing-masing dioda ini dengan baik adalah secara berurutan bergeser ke sebuah rangkaian konverter muatan ke tegangan oleh sistem pergeseran vertikalregister (satu untuk setiap kolom vertikal sensor) yang memberi makan ke horizontal umum

register geser. Sebagai tegangan setiap pixel yang dihasilkan, ia pergi ke trek sirkuit-dan-terus

yang feed sebuah konverter analog-ke-digital (ADC). The ADC berurutan menghasilkan

14 atau 16-bit kata untuk setiap pixel, untuk setiap frame. Keluaran digital kamera CCD

diumpankan ke komputer untuk pemrosesan gambar lebih lanjut dan citra generasi layar.

Gambar 2.11 mengilustrasikan organisasi register geser kamera CCD dan ADC.

Tidak ditampilkan adalah jam bentuk gelombang kompleks yang diperlukan untuk efek membaca-out dan reset

sumur ke nol biaya pada awal siklus frame berikutnya.

Jika eksposur (waktu intensitas) dari sambungan pn yang diberikan terlalu besar, fenomena-

Enon dikenal sebagai mekar terjadi. Overexposure menyebabkan begitu banyak elektron

yang akan diproduksi bahwa mereka melebihi kapasitas sumur untuk menahan mereka, dan bocor keluar

ke sumur tetangga, merusak gambar. Ada dua cara untuk menghindari mekar:

Salah satunya adalah untuk menggabungkan elektron "selokan" yang mengelilingi setiap baik dan membawa keluar dari

meluap elektron ke dalam desain chip CCD. Metode ini akan menggunakan sekitar 30% dari

daerah dan pixel efektif mengurangi baik kedalaman baik dan sensitivitas. Cara lain untuk

mengurangi mekar adalah untuk membatasi paparan, mengambil beberapa frame dan menggunakan rata-rata sinyal pada gambar untuk meningkatkan rasio signal-to-noise.

Dalam salah satu strategi untuk membuat array CCD responsif terhadap warna, masing-masing cluster empat piksel diberi filter warna, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12. Dalam sebuah chip CCD dijelaskanoleh Cirrus Logic, 1998, pola empat filter bandpass digunakan: Magenta (keunguan red), Yellow, Cyan (biru kehijauan) dan Green. Sebuah chip DSP khusus, seperti Cirrus Logic Kristal CS7666, mengubah data MYCG empat warna YCrCb-

diformat komponen digital video. (YCrCb singkatan Luma, Chroma Red, Chroma Biru.) Perhatikan tumpang tindih dan mengulangi pola empat filter warna

gambar. Kodak KAF-3000CE CCD warna menggunakan tiga filter warna dalam pola yang berulang lebih dari piksel yang berdekatan. Filter lulus lampu merah, hijau dan biru. The blue penyaring puncak transmisi pada sekitar 450 nm, dan sekitar 100 nm lebar. The hijau penyaring

puncak pada c. 530 nm, dan c. 100 nm lebar. Puncak filter merah di c. 625 nm dan adalah c. 100 nm lebar. Bagaimana output dari berbagai piksel warna yang dikombinasikan untuk

membuat gambar warna pada layar TFT atau CRT adalah di luar lingkup bagian ini.

Kamera CCD tersedia sebagai paket terintegrasi dengan lensa, tingkat papan do-

it-yourself sistem, dan sebagai chip. Beberapa kamera CCD terintegrasi dikonfigurasi sebagai 30 frame / second, kamera TV menggunakan antarmuka standar IEEE1394-1995. beberapa,

seperti Sony DFW-V300 kamera memberikan VGA (640 x 480) resolusi dengan 200 Mbps

kecepatan transfer data. Berbagai macam kamera CCD dan sistem yang dibuat oleh Adimec,

Cohu, Cooke Corp, Crystal (Cirrus Logic ), EG & G Reticon, Hamamatsu, Images

Co, Kodak, Optronics, Panasonic, Pulnix America Inc, Sony, dll Beberapa kamera

cocok untuk mikroskop fluoresensi, dan segala bentuk endoskopi. lebar

popularitas dan penerapan sistem pencitraan CCD berasal dari kemampuan mereka untuk

menghasilkan gambar resolusi tinggi hampir seketika (misalnya, dalam 1/30 detik) dalam high-

Format resolusi digital yang kemudian dapat disimpan dalam bentuk kompak itu dan manip-

ulated oleh berbagai algoritma pengolahan gambar untuk meningkatkan kualitas gambar dan

mengekstrak fitur gambar.Salah satu karakteristik resolusi sistem pencitraan CCD adalah dengan

MTF, dijelaskan dalam Bagian 2.3. Cara lain, analog dengan pengujian sementara dari

sistem pemrosesan sinyal sementara, adalah untuk memeriksa resolusi kamera dari pasangan garis objek dan pasang titik. Hal ini analog dengan melihat bagaimana sempit dan seberapa dekat

bersama dua pulsa input harus sebelum mereka tidak dapat diselesaikan pada penguat

output. Obyek uji line-dan-dot umumnya dibuat hitam putih (atau putih

pada hitam), dengan 100% kontras. Hal 23