Flexible und starre Endoskope & Videoendoskope

Was ist ein Endoskop?

Ein Endoskop wird im Rahmen einer Endoskopie (Innenspiegelung) eingesetzt. Während des interventionellen und minimalinvasiven Verfahrens wird das Endoskopiegerät, ein “langes dünnes Metallrohr/Gummischlauch mit Kamera und Licht”, über eine Körperöffnung oder einem Einschnitt in den Patienten-Körper eingeführt. Auf diese Weise erhält der Arzt/die Ärztin detaillierte Bilder oder auch Videos (inkl. Tonaufnahmen) von inneren Organen, Körperhöhlen, Gewebe oder Gefäßen. An dem Endoskop kann auch eine Pinzette oder Schere montiert werden, sodass auch eine Operation oder eine Gewebeentnahme (Biopsie) durchgeführt werden kann. Eine minimalinvasive Operation mit Hilfe eines Endoskops nennt man umgangssprachlich auch “Schlüssellochoperation”.

Die Endoskopie ist nicht neu und gilt als relativ sicher. Bereits 1879 wurde das erste Endoskop (Zystoskop) von Max Nitze und Josef Leiter entwickelt. Mittlerweile werden auf dem Endoskop-Medizin-Markt Milliarden Euro an Umsatz erwirtschaftet. Von 2010 bis 2020 steigt der Umsatz kontinuierlich von 4,4 Mrd. € auf 9,5 Mrd. €.

Endoskop Arten

Die einzelnen Endoskopien erhalten ihren Namen meist durch das jeweilige zu untersuchende Organ, in Kombination mit dem Suffix “-skopie”. Daran anschließend weisen auch die jeweils zum Einsatz kommenden Endoskope unterschiedliche Bezeichnungen auf. Wir haben für Sie die wichtigsten Verfahren inkl. den dazugehörigen Endoskop-Arten zusammengefasst:

Starre Endoskope

Das starre Endoskop besteht aus einem nicht beweglichen Schaft aus Edelstahl, in dem die Linsen und die Lichtleiter enthalten sind. Der Außendurchmesser liegt zwischen 1 - 12 mm. Im Gegensatz zu digitalen oder faseroptischen Bildern, ist die optische Qualität bei Linsen-Aufnahmen besser. Dennoch verwendet man in der viszeralen Medizin (die Eingeweide betreffend) primär flexible Endoskope.

Starre Endoskopiegeräte können nur dann zur Anwendung kommen, wenn der Zugangsbereich geradlinig verläuft. Dies ist z.B. beim Harnsystem oder dem Gehörgang der Fall. Einige starre Endoskope sind bspw:

• Arthroskop
• Zystoskop
• Laparoskop
• Ösophagoskop

Bei einem starren Endoskop vollzieht sich die Bilddatenübertragung rein optisch über das Linsensystem (meist Stablinsensystem nach Hopkins). Ältere Starr-Endoskope verfügen über feste Blickrichtungen, wohingegen neuere Modelle eine individuell einstellbare Blickrichtung gewährleisten können. Hier wirkt sich die Veränderung der Blickrichtung vorteilig aus, da die Außenkontur des Endoskops fix bleibt.

Flexible Endoskope (Fiberskope, Fibroskope)

Sind bestimmte Areale mit einem starren Endoskop nicht zugänglich, dann wird das flexible Endoskop, auch Fiberskop oder Fibroskop genannt, eingesetzt. Dies ist bspw. bei gewundenen Arealen (Kehlkopf) der Fall. Dieses besitzt einen beweglichen Endoskopschaft bzw. einen biegsamen Schlauch, welcher leichter zu steuern ist. Da das Fiberskop sehr dünn ist, ist es gleichzeitig auch sehr empfindlich und zerbrechlich. Die Bildübertragung erfolgt durch flexible und geordnete Glasfaserbündel (Bildbündel).

Man unterscheidet zwischen voll flexiblen und semiflexiblen Bildleitern. Semiflexible Bildleiter haben ein relativ dünnes Kaliber (etwa 1 mm, 35.000 Pixel) und werden hauptsächlich in semiflexiblen Mikro- und Mini-Endoskopen verwendet. Das herkömmliche flexible Faserendoskop wurde mittlerweile weitestgehend durch das optoelektronische Endoskop ersetzt.

Videoendoskope (Videoskope)

Die Bilderzeugung und -übertragung funktioniert bei einem Videoendoskop nicht mit einem Linsensystem, sondern optoelektronisch. Es sind elektronische Bildsensoren (CCD- oder CMOS-Detektoren) mit Objektiv und Signalaufbereitstechnik in der Spitze des Endoskops integriert, welche eine signifikant bessere Bildaufllösung als die der Faserendoskope liefert. Daher werden in der Gastroenterologie fast ausschließlich Videoskope eingesetzt. Die aufgenommenen Bild-/Video-Daten eines elektronischen Videoendoskops können an einem Betrachtungsmonitor wiedergegeben und live mitverfolgt werden. Bei Bedarf kann auch ein Standbild eingefroren werden.

Wie bei den digitalen Röntgendetektoren: CMOS-Chips sind den CCD-Sensoren technisch überlegen (höhere Bildwiederholrate bei höherer Auflösung, Full HD möglich). Zwar sind die 1- und 3-Chip-Systeme (NTSC oder PAL-Norm) hinsichtlich der Auflösungs-Qualität nicht ebenbürtig mit der Stablinsenoptik, aber 3-Chip-Full-HD-Endoskope kommen schon ziemlich nah dran. Sehr wahrscheinlich wird der Markt, so wie bei den Fernsehern, in Zukunft auch Ultra-HD-Endoskope anbieten.

Stereoendoskope

In Folge des unzureichenden Tiefeneindrucks entstand der Chirurgen-Wunsch nach einem Stereoendoskop/3D-Endoskop. Diese können Bilddaten aus zwei unterschiedlichen Raumrichtungen erfassen. Aufgrund mangelhafter Erfassung und Darstellung der 3D-Informationen, konnten sich (Auto)-Stereoendoskope lange Zeit nicht durchsetzen. Abhilfe schufen daraufhin 3D-Systeme mit zwei distalseitigen Full-HD-Imager-Modulen.

Hinweis: Die Darstellungsqualität endoskopischer Bilder ist auch abhängig vom Monitor. Dieser sollte eine möglichst realgetreue Farbwiedergabe, eine geringe Latenz und einen großen Beobachtungswinkel besitzen.

Endoskop Aufbau und Funktion

Vereinfacht dargestellt basiert der Aufbau eines Endoskops aus den drei Kernkomponenten: Lichtquelle, Bildleiter und Lichtleiter. Je nach Endoskop können jedoch noch individuelle Komponenten enthalten sein:

• Einführrohr (starres Endoskop)/Einführschlauch (flexibles Endoskop)
  • Lichtquelle
  • Lichtleiter
  • Bildleiter
  • Arbeitskanal
  • Abwinklungsseile/Seilzüge
  • Biopsiekanal
  • Wasser- und Luftkanäle
• Kontrollteil
  • Absaugventil
  • Wasser-Luft-Ventil
  • Abwinkelungsräder
  • Bremse
• Distalende/Gerätespitze
  • Objektiv
  • Lichtaustrittsöfnung
  • Luft-Wasser-Düse
  • Austrittsöfnung des Arbeitskanals

Ist das Endoskop inkl. zusätzlich benötigter Instrumente an einem Endoskopieturm/Gerätewagen angebracht, dann spricht man auch von einer Endoskopieeinheit.

Das Endoskop wird mit der Gerätespitze voran in Mensch oder Tier hineingeführt. Am vorderen Ende befindet sich das zur Bild-/Videoaufnahme notwendige Objektiv, welches die Bildsignale anschließend durch den Endoskopschaft an den Betrachtungsbildschirm oder die Praxissoftware sendet. Weiter befinden sich am Distalende Lichtaustrittsöffnungen, die für eine adäquate Beleuchtung im Körperinneren (intrakorporal) sorgt. Die Lichtübertragung funktioniert bei starren als auch flexiblen Endoskopen über Glasfaserbündel/Lichtleiter (Totalrelfexion-Prinzip). Als Lichtquelle dienen Halogen-, Halid-, Xenon- oder LED-Lichtquellen, wobei das Sonnenlicht als Vergleichsmaßstab dient (Farbtemperatur und Farbwiedergabeindex). Gängig ist vor allem Xenon-, aber auch LED-Licht:

Die Lichtintensität und -stärke ist stufenlos regulierbar. Weiter befindet sich eine Luft-/Wasser-Düse am Distalende, welche der Objektiv-Reinigung dient. Durch die Spülung verbessert sich die Sicht. Die Austrittsöffnung für den Arbeitskanal ist für die Bereitstellung transendoskopischer Instrumente vorgesehen.

Am Handgriff sind alle relevanten Bedienelemente für die Steuerung der Gerätespitze angebracht. Die mechanische Abwinkelung funktioniert per Seilzug/Bautenzug über die manuelle Justierung der Handräder (oben, unten, links, recht). Zusätzlich ist dort die Öffnung des Arbeitskanals zu finden, in dem Instrumente bis an die Gerätespitze vorgeschoben werden können. Eine Bremsfunktion, welche für die Arretierung der Räder genutzt wird, ist ebenfalls vorhanden. Außerdem befinden sich am Handstück zwei Ventile: die Luftzuführung oder Wasserzuführung an die Gerätespitze und der Absaugkanal

Tipp: Zuerst die Bremse lösen und dann die Handräder nutzen. Andernfalls können Sie Ihr Endoskop schädigen.

Durch den Arbeitskanal können transendoskopische Instrumente im Körperinneren verwendet werden. Zu nennen sind hier beispielsweise Spülschläuche, Injektions-Nadel, Biopsiezangen oder Greifer. Auch auf Strom angewiesene Behandlungsarten wie dem Zerschneiden von Gewebe oder Veröden von Gefäßen und weiteres ist möglich.

Endoskop-Reparatur

Vor allem flexible Endoskope sind sehr empfindlich und bedürfen des häufigeren einer Wartung oder sogar Reparatur. Schäden können durch reguläre Abnutzung entstehen, aber auch durch Unachtsamkeit oder ruppiges Vorgehen. Damit Sie erst gar nicht zum Endoskop-Reparatur-Service müssen, geben wir Ihnen hier ein paar Tipps an die Hand.

5 Tipps: Schadens-Reparatur vermeiden durch den richtigen Umgang mit Endoskopen

1. Schützen Sie die Gerätespitze: Das Distalende ist das empfindlichste Teil des ganzen Endoskops. Eine gebrochene oder zerkratzte Linse führt zu Problemen bei der Lichtverteilung und Risse in der Linsen-Versiegelung können bei der Wiederaufbereitung Wasserschäden verursachen. Die Hauptursache liegt in der äußeren Einwirkung (Gerätespitzen fällt auf den Boden oder knallt gegen Peripheriegeräte). Gehen Sie sorgsam mit dem Endoskop um, reinigen Sie das Objektiv nur gemäß Herstellerangaben, halten Sie es trocken und die Lagerungsvorschriften ein.
2. Schützen Sie die Kanäle: Risse oder Löcher im Arbeitskanal ermöglichen das Eindringen von schädigendem Wasser. Da diese mit dem bloßen Auge nur schwer erkennbar sind, sollte regelmäßig eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt werden. Meist sind es Endoskop-Nadeln (Einstich in den Kanal) oder -Pinzetten (Zurückziehen im geöffneten Zustand), die für Schäden sorgen. Sie sollten die Nadel zuerst zurückziehen, bevor Sie sie in den Arbeitskanal einführen oder herausziehen. Dies gilt natürlich für jegliche transendoskopische Instrumente.
3. Kappen regelmäßig austauschen: die wasserfesten Kappen wirken dem Eindringen von Flüssigkeit in das Endoskop entgegen. Mit der Zeit können sie porös werden und nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren. Tauschen Sie sie daher gemäß Bedienungsanleitung regelmäßig aus (meist alle 12 - 18 Monate).
4. Vermeiden Sie Transportschäden: Transportschäden sind häufig ein Grund für eine notwendige Endoskop-Reparatur. Ein Biegen oder sogar Knicken des Schlauches gilt es unbedingt zu verhindern, denn dadurch können die darin befindlichen Glasfaser abbrechen und das Endoskop im schlimmsten Fall unbrauchbar machen. Endoskope sollten in einem robusten Behältnis transportiert werden. Weiche Behälter (Bsp. Taschen) können Aufprallschäden und Überwicklungen begünstigen. Im Idealfall wird jedes Endoskop einzeln verpackt. Auf keinen Fall zusammen mit scharfkantigen Zubehör aufbewahren!
5. Beachten Sie die Lagerungshinweise: Eine gute Endoskop-Lagerung schützt nicht nur äußerlicher Kontamination, sondern auch für äußeren physischen Einwirkungen. Hängen Sie das Endoskopiegerät vertikal in einem geeigneten Endoskopschrank auf und entfernen Sie alle abnehmbaren Komponenten (Ventile, Kappen).

Dauer der Endoskop-Reparatur: abhängig von der Schwere des Schadens

Auch strengste Vorsichtsmaßnahmen können Schäden am Endoskop nicht gänzlich verhindern und eine notwendige Reparatur nach sich ziehen. Dies kann teuer werden, schließlich müssen Sie nicht nur die Reparatur-Kosten begleichen, sondern auch die Ausfallzeit (ausfallende Endoskopien, Planungsunsicherheit, interne Unzufriedenheit durch Überstunden etc.) tragen, sofern Sie keine Reserve haben. Zu recht fragt man sich: wie teuer und wie lange dauert es ein Endoskop zu reparieren?

Die Dauer der Endoskop-Reparatur ist abhängig von der Schwere des Schadens. Um sagen zu können, ob es sich um eine schnelle oder lang andauernde Reparatur handelt, muss das Endoskop von der Werkstatt zunächst vollständig zerlegt werden. Handelt es sich um einen schweren Schaden, wie z.B. ein Wasserschaden bzw. dem Eindringen von Flüssigkeit in das Endoskop-Innere, dann kann die Instandsetzung etwa 3 Tage - 3 Wochen dauern. Die lange Wartezeit begründet sich vor allem darin, dass die Flüssigkeit zunächst trocknen muss (2 - 3 Tage), bevor das Endoskopiegerät repariert werden kann. Gelangt Wasser unter die Linse, dann kann es sogar etwa 6 - 10 Tage dauern.

Ist lediglich der Lichtmast beschädigt (verbeult, verbogen) dann handelt es sich um einen schnell zu reparierenden Schaden. Einfache Schäden können innerhalb eines Tages repariert werden. Treten Defekte am S-Kabel-Anschluss, Sauganschluss oder Anschluss für die Wasserflasche auf, dann können diese in der Regel ebenfalls relativ zügig ersetzt werden. Auch Dichtungen können schnell wieder versiegelt werden, solange keine Flüssigkeit eindringen konnte. Sind hingegen die Zinken des elektrischen Steckers verbogen, dann ist es meist schwerwiegender. Ist der Schlauch/Rohr verbogen, dann können sich auch die darin befindlichen Kanäle verbogen haben. Bedenken Sie, dass eine Dehnungsreparatur zwar schnell und günstig ist, aber nicht nachhaltig. Die Dellen werden sehr wahrscheinlich wieder kommen.

Das Handstück besteht zwar aus robustem Kunststoff, doch auch dieser kann brechen. Ist dies der Fall, dann handelt es sich um einen schwerwiegenden Schaden, da hier viele Komponenten zusammenlaufen. Häufiger hingegen tritt eine schwergängige Winkeleinstellung über die Zeit auf. Meist ist die Reparatur der Angulation schnell vollzogen.

Sollten Sie weiteren Informationsbedarf über potenzielle Schäden an Endoskopen haben, dann gibt die Präsentation von phames weiter Auskunft. Daraus möchten wir Ihnen die gängigsten Reparaturen bzw. Geräte-Schwachpunkte bekannter Endoskop-Hersteller wiedergeben:

Hersteller

Hygiene und Wiederaufbereitung

Nicht nur, dass Endoskope höchstsensible Geräte sind, sondern auch deren Pflege und Hygiene ist relativ aufwendig. Strenge hygienische Vorschriften sind aber zwingend notwendig, um Infektionen zu verhindern.

Vor allem komplexe Steuerungselemente und englumige Kanäle bedürfen besonderer Aufmerksamkeit. Eine optische Beurteilung ist keinesfalls ausreichend. Mit zunehmender technologischer Entwicklung und der damit verbundenen Verkomplizierung des Endoskop-Aufbaus, hat sich auch die Instrumentenaufbereitung erschwert.

In einem ersten Schritt erfolgt die Endoskopaufbereitung manuell, um die maschinelle Reinigung und Desinfektion kommt man jedoch nicht drum herum. Starre Endoskope sind relativ einfach aufzubereiten, da Sie aus hitzebeständigem Edelstahl bestehen. Thermolabile, flexible und englumige Endoskope hingegen müssen in einem speziellen RDG-E wiederaufbereitet werden. Hier ist nicht etwa ein herkömmlicher Thermodesinfektor oder Sterilisator ausreichend. Konkrete Informationen zur Wiederaufbereitung von Endoskopen erfahren Sie beim RKI.

Trends im Bereich der Endoskopie

Mit Fokus auf die weitere Verbesserung der Bildqualität, dem Schaffen neuer Interventionsmöglichkeiten und der Reduzierung des Endoskop-Außendurchmessers (verminderte Zugangstraumas) entwickeln sich die Endoskopie stetig fort. Dieser Innovationsdrang hat bisher zu beachtenswerten Trends geführt.

Auch dienen Endoskope heutzutage nicht mehr nur der Diagnose, sondern vor allem auch der Therapie und der Chirurgie:

• endoskopische Blasensteinentfernung
• endoskopische Lasertherapie
• Bougierung (Bsp. Ösophagoskopie)
• Entfernung der Polypen
• uvm.

Großes Potenzial gibt es bei den Algorithmen für maschinelles Lernen. Diese können die Erkennung klinisch signifikanter Läsionen während der Endoskopie erheblich verbessern.

Kapselendoskopie

Im Jahr 2000/2001 sorgte die Kapselendoskopie für eine Revolution. Hier wird dem Patienten eine kleine Videokapsel verabreicht, die er schlucken muss. Auf dem Weg durch den Verdauungstrakt kann die kleine Kapsel mehrere tausend Bilder vom Darm aufnehmen.

Endoskopische retrograde Cholangiopankreatographie (ERCP)

Bei der endoskopischen retrograden Cholangiopankreatographie wird Röntgenstrahlung und Endoskopie miteinander kombiniert. Mit Hilfe der Injizierung von Röntgenkontrastmittel können Probleme in den Pankreas- und Gallengängen Probleme diagnostiziert oder direkt therapiert werden (Öffnung des Gallengangs, Entfernung von Steinen).

Endoskopische Schleimhautresektion (EMR)

Die endoskopische Schleimhautresektion dient dazu, im Verdauungstrakt befindliches Krebsgewebe zu beseitigen. Hierbei wird mit einer Endoskop-Nadel eine Flüssigkeit unter das abnormale Gewebe injiziert. Infolgedessen löst sich das Krebsgewebe von den anderen Schichten und kann leichter beseitigt werden.

Endoskopischer Ultraschall (EUS)

Der endoskopische Ultraschall (EUS oder auch Endosonographie) kombiniert Ultraschall-Technologie mit Endoskopie. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in der Gastroenterologie bei der Erkennung von Tumoren eingesetzt. Zu nennen ist hier auch die Feinnadelaspiration, bei der eine Nadel bspw. in ein Organ eingeführt wird, um Gewebe zu entnehmen, welches anschließend unter einem Mikroskop begutachtet wird.

Schmalbandbildgebung (NBI)

Die Schmalbandbildgebung ist ein optisches Verfahren, welches mehr Kontrast zwischen Gefäßen und Schleimhaut erzeugen kann. Dienlich ist es vor allem bei der Diagnose von Blasenkrebs.