Article pp.96-99 du Vol.17 n°2 (1987)

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La v i d 6 o - e n d o s c o p i e ou I ' i m a g e c a p t u r ( ~ e

A. BENQUE, J. CASSIGNEUL, J. CLANET, J. L A P U E L L E , J. RUMEAU Toulouse (France)

Video endoscopy or the captured image

I N T R O D U C T I O N

Depuis juillet 85, sont apparus en France les premiers vid6o-endoscopes (Welch, Allyn...), et apr~s plus d'une ann6e d'utilisation on peut d6jh tirer des enseignements sur le pr6sent et lancer quelques pers- pectives d'avenir.

L "F~TA T A C T U E L Technique

- - L e m a t 6 r i e l :

On peut diff6rencier l'endoscope souple classique du vid6o-endoscope de la mani~re suivante : dans l'endoscope souple classique, les cavit6s explor6es sont 6clair6es par une lumi~re froide qui est ~ ame- n6e ~ au bout de l'endoscope par un faisceau de fibre souple. L'image ainsi 6clair6e est ~ ramen6e ~ ~ l'ceil de l'observateur par un autre faisceau de fibre de verre dite fibre optique. Dans la vid6o-endoscopie, l'6clairage des cavit6s est h peu pros identique. Avec un 6clairage rapide successif par les trois couleurs de base selon un proc6d6 stroboscopique. La diff6rence provient de l'analyse de l'image. L'image n'est pas transmise ~t l'oeil par un faisceau de fibre de verre, mais un micro-processeur extr~mement sensible, et de tr~s haute d6finition, regoit les informations, dans les trois couleurs de base du spectre. Ces informations sont transmises ~ un processeur qui analyse, organise les signaux pour reconstruire l'image visible sur un r6cepteur de t616vision.

Quant ~t la partie m6canique de l'endoscope, elle est actuellement identique aux endoscopes classiques avec une extr~mit6 souple b6quillable par syst~me de cable dans les quatre directions, un canal d'aspira- tion, d'insufflation d'air et d'injection d'eau, ainsi qu'un canal op6rateur. Celui-ci permet la biopsie, l'ex6r~se de polypes, les colorations vitales, l'abblation de corps 6trangers...

Actuellement deux types d'endoscope sont utilisa- bles selon ce principe : le gastroscope et le coloscope.

- - A v a n t a g e s :

L'image, d~termin~e par de plus nombreux points optiques, que par les faisceaux de fibre de verre classi-

ques, est d'une qualit6 exceptionnelle. De plus, on 6vite l'inconv6nient majeur des faisceaux de fibres optiques ~ savoir la rupture par veillissement de certaines fibres qui d6termine des points noirs, sur l'image. La fiabilit6 technique en est accrue, de m~me la fiabilit6 diagnostique.

La projection de l'image sur un 6cran, autorise la vision de l'examen par plusieurs personnes y compris le patient.

La mise en m6moire instantan~e des images, sur cassettes vid6o, est un 616ment majeur de ce proc6d6.

A tout moment de l'endoscopie on peut enregistrer les images obtenues, sur support magn&ique et donc les visionner h la d e m a n d e . C'est l'image captur6e.

(Magn6toscope professionnel type U Matic 3/4 de pouce, ou V.H.S. de moindre qualit6.)

- - I n c o n v ~ n i e n t s :

On a pu reprocher aux tous premiers appareils, leur diam6tre sup6rieur ~ ceux des endoscopes classiques, leur manque de souplesse rendant parfois difficile le passage de certaines boucles dans le c61on, ou g~nant voire emp~chant la sortie des diff6rents instruments dans le canal op&ateur, lors de position de b6quillage extreme. Actuellement, ces inconv6nients sont pres- que totalement r6solus par les appareils de deuxi~me g6n6ration avec un gastroscope de 9 mm de diam&re et un coloscope dont la souplesse a 6t6 bien am61ior6e.

Comme dans tousles materiels, l'6volution de la technique laisse pr6sager du mat6riel plus performant. Le champ de vision du vid6o-endoscope est de 90 ~ plus 6troit que celui des endoscopes classiques de derni~re g6n6ration. Lors de la coloscopie, le retrait et la pro- gression de l'appareil est donc plus lente ce qui allonge les examens. Rigidit6 et angle de champ plus

&roit rendent certains examens d61icats voire impossi- bles en particulier lors des diverticuloses sigmoidien- nes importantes. Les appareils de derni~re g6n6ration ont un angle de champ de 120 ~ Am61ioration de la souplesse et de l'angle de vision doivent supprimer ces inconv6nients.

Un autre inconv6nient est l'absence de possibilit6 de d6sinfection totale du mat6riel. En effet, la meilleure connaissance des probl~mes infectieux en endoscopie, tend au d6veloppement de mat6riel que l'on puisse totalement et simplement nettoyer et d6sinfecter.

Comme pour l'endoscope classique, vont b i e n t f t appara~tre sur le march6 du mat6riel dit immergeable qui correspond/~ ces principes de d6contamination.

Tir6s-fi-part : D r A . B E N Q U E , 31, q u a i T o u n i s , 31000 T o u l o u s e .

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L "image

- - L ' 6 q u i p e d ' e n d o s c o p i e :

La participation de l'ensemble de l'~quipe qui r6a- lise les endoscopies, rend les examens plus fiables, et les gestes th6rapeutiques tels que l'abblation de polypes plus simples et plus efficaces.

- - R e l a t i o n s m ~ f l e c i n - m a l a f l e :

Certaines v~rit~s ne sont pas bonnes ~ montrer mais de nombreux patients, sont int6ress6s par la vision directe des 16sions qu'il faut soigner, et rend plus objedtive la relation m6decin-malade que de simples explications orales. La conservation des documents, peut permettre ~ ce titre de juger de l'6volution d'une affection et de l'efficacit6 d ' u n traitement.

En pratique, il est plus facile de montrer une coloscopie qu'une gastroscopie.

- - R e l a t i o n s m ~ d e c i n - m ~ d e e i n :

Ici aussi, l'image fugace n'est plus du domaine r6serv6 de l'endoscopiste /~ qui l'on fait confiance, mais peut &re montr6e au m6decin traitant ou au chi- rurgien, et discut6e avec lui. Cette conservation de l'image pourrait avoir un int6r~t m6dico-16gal ou vis- h-vis des organismes de S6curit6 Sociale.

- - E n s e i g n e m e n t :

A t o u s l e s niveaux (~tudiants, personnel soignant, enseignement post-universitaire, communication des congr+s), la possibilit6 de ~ repiquer )) diff&entes s6quences, permet de ~ bfitir )) facilement des vid6o- cassettes de d6monstration ou d'enseignement, On ne devrait plus voir de mauvaises diapositives dans les publications d'endoscopie.

La pratique de tels ou tels gestes d'endoscopie op6- ratoire, peut ~tre d6montr~e en direct aux ~tudiants, ce qui doit faciliter l'enseignement et m6nager le mat6riel.

Enfin, au niveau des endoscopistes eux-m~mes, on peut avec ces images, am61iorer la nosologie, la description de diff6rentes affections (gastrite, colite) pour lesquelles de multiples classifications traduisent l'impr6cision.

P E R S P E C T I V E S D ' A V E N I R F~dition de d o c u m e n t s :

Ce domaine doit se d6velopper. I1 faut admettre, et tendre ~ cr6er des proc6d6s permettant d'obtenir imm6diatement l'image visualis6e sur l'6cran, avec les m~mes crit6res de qualit6 optique. Ces documents de type photographique, font partie du dossier m6dical ou sont remis au patient. Actuellement, les syst~mes de diapositives ou de photo-polaroid ne sont pas totalement satisfaisants. On peut esp6rer obtenir rapide- ment le tirage d'6preuve photographique de bonne

qualit6 ou de documents imprim6s g partir des infor- motions transmises par le micro-processeur. (Proc6d6 d'imprimante laser par exemple.)

Une autre possibilit6 est le repiquage imm6diat de la s6quence int6ressante sur une cassette remise au patient. Le probl~me est celui du support. En cos de cassettes vid6o VHS, on perd de la qualit6 mais les images peuvent ~tre visualis6es facilement compte tenu de la diffusion actuelle des magn6toscopes de ce type. Les cassettes 3/4 de pouce n6cessitent des magn6toscopes de type professionnel de diffusion plus confidentielle. L'int6r~t pour le patient n'est-il pas que l'on puisse revoir avant son examen l'examen pr6c6dent, et permettre une 6valuation de l'6volution de son affection ?

Le transfert de l'image, d ' u n centre d'endoscopie ~t un cabinet m6dical a d6jh 6t6 r6alis6, grace aux cables ou par r6seau Hertzien. (Exp6riences Lilloise et Tou- lousaine.)

Le vid6o-disque est un bon support d'image, de haute qualit6 avec un rep6rage facile de la s6quence, et de grande capacit6. Mais il reste tr6s on6reux et pour l'instant r6serv6 au Standard Am6ricain (N.T.C.R.).

D d c o u v e r t e d e l ' i n v i s i b l e :

La d6finition actuelle du micro-processeur est sup6- rieure ~ celle de notre champ de vision. Un certain nombre d'informations qui lui sont transmises, ne sont donc pas utilis6es par notre ceil et ce, dons les deux extremes du spectre, infrarouge et ultra-violet.

En particulier dans l'infrarouge, on peut esp6rer que les diff6rences d'6mission de chaleur, des diff6rents rev~tements tissulaires, normaux ou pathologiques, puissent permettre d'affiner le diagnostic, et la d61imi- tation de zones pathologiques ou en devenir. Les informations transmises par les infrarouges, peuvent peut-~tre am61iorer le r e n d e m e n t diagnostic de l'endoscopie par la d61imitation de zones chaudes ou froides, pathologique. Cette recherche doit pouvoir s ' o r i e n t e r vers le diagnostic fin des 16sions pr6- canc6reuses en particulier.

De m~me dons ce type d'indication, on peut esp6rer que la vid6o-endoscopie associ6e 6ventuellement au laser, am61iorera les techniques de cytofluorescence qui ont pour but de faire ressortir par leur fluorescence diff6rente les tissus sains ou pathologiques sou- mises ~ des drogues provoquant cette fluorescence.

C O N C L U S I O N

Actuellement, la vid6o-endoscopie ne semble pas am61iorer les possibilit6s th6rapeutiques de l'endoscopie classique, mais am61iore certainement l'efficacit6 du diagnostic, la relation de l'endoscopiste avec tout son environnement et laisse entrevoir des progr6s dans la diffusion, le stockage et le traitement de l'image.

Ce qui doit lui valoir un d6veloppement rapide.

Acta Endoscopica Volume 17 N ~ 2 - 1987 97

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INTRODUCTION

In July 1985 the first Welch Allyn video endoscopes were introduced in France and after one year's use o f these instruments it is already possible to draw significant conclusions applicable to their current status and to envi- sage some future prospects for their development.

CURRENT STATUS Technique

- - T h e E q u i p m e n t :

The conventional flexible endoscope may be distin- guished from the video-endoscope in the following way : with the conventional flexible endoscope, the cavities examined are lighted by a source o f "'coM'" light which is

"'brought" to the end o f the endoscope by a flexible fiber bundle. The image illuminated in this way is "'brought back" to the operator's eye by another glass fiber bundle called the fiberoptic bundle. In video endoscopy, illumi- nation o f body cavities is very similar. In addition there is rapid sequential illumination by the three basic colors following a stroboscopic procedure. The difference comes from image analysis. The image is not transmitted to the operator's eye by a fiberoptic bundle, but an extre- mely sensitive microprocessor o f very high definition receives information as the three basic colors o f the spec- trum. This information is transmitted to a processing unit which analyzes and organizes the signals to recons- truct a picture projected on a television set.

Regarding the mechanical part o f the endoscope, cur- rently it is identical to conventional endoscopes with a flexible tip which may be oriented in' any o f four direc- tions by a cable system, which a channel to aspirate material, to insuffiate air or inject water as well as the channel to perform procedures. The latter enables the operator to perform biopsies, remove polyps, stain tis- sue, remove foreign bodies...

Currently, two types o f endoscope may be used accor- ding to this principle : the gastroscope and the colonos- cope.

- - A d v a n t a g e s :

The image determined by many more optical points than with conventional fiberoptic bundles is o f exceptio- nally high quality. In addition, the major disadvantage o f fiberoptic bundles is avoided, i.e. breakage o f certain fibers because o f their age, which produces black spots on the image. Technical reliability f o r image reproduc- tion is enhanced as well as diagnostic accuracy.

Projection o f the picture on a screen allows several persons including the patient to see the results o f the pro- cedure.

The instantaneous memorization o f pictures, recorded on video cassettes is a key element o f this procedure. A t any time during the endoscopy procedure, it is possible to record pictures obtained on magnetic tape and thus to visualize them whenever required. This is the captured image. (Using a U Matic 3/4 inch professional type video cassette recorder or a lesser quality VHS recorder.)

- - D i s a d v a n t a g e s :

The first instruments o f this type were criticized because o f their diameter which was larger than that o f conventional endoscopes, their lack of flexibility making it difficult to cross certain loops in the colon, or hinde- ring or even preventing the extraction o f various instru- ments in the operating channel, during positions o f extreme bending. Currently, these disadvantages have been almost entirely eliminated by development o f se- cond-generation instruments including a 9 mm diameter gastroscope and a colonscope with improved flexibility.

As with any equipment, evolution o f the technique leads to development o f improved performance. The field o f vision o f the video endoscope is 90 ~, and narrower than with conventional endoscopes o f the latest type. During colonoscopy, withdrawal and passage o f the instrument thus is slower, which lengthens the time necessary for the procedure. The rigidity and narrower angle o f vision

make certain types o f examinations delicate or even impossible, in particular significant diverticuloses o f the sigmoid colon. The latest instruments have a 120 ~ field o f vision. Improved flexibility and the angle o f vision should eliminate these disadvantages.

Another disadvantage is the impossibility to sterilize the whole system. Indeed, better understanding o f the risk o f infection in endoscopy is leading to the develop- ment o f equipment which may be cleaned and sterilized simply and in its entirety. A s with conventional endosco- pes, instruments which are immersible will soon be avai-

lable, solving the problem o f decontamination.

The Picture

- - T h e e n d o s c o p y t e a m :

Participation o f the entire endoscopy team makes the examination more reliable, and simplifies therapeutic procedures such as removal o f polyps and makes such procedures more effective.

In practice, it is easier to demonstrate a colonscope than a gastroscope.

- - T h e p h y s i c i a n - p a t i e n t r e l a t i o n s h i p :

Here also, the fleeting picture o f structures visualized by the endoscope is no longer the case, but rather it may be shown to the family physician or surgeon and discus- sed with them. The storage o f the picture thus may have medico-legal value or if needed by a member o f the National Health Care System.

- - T e a c h i n g :

A t all levels o f medical training (medical students, health-care personnel, post-doctoral training, reports to medical congresses), the ability to "'copy" different film segments makes it possible to "'build" a repertory o f video cassetes f o r demonstration and educational purpo- ses. There thus shouM not be any poor-quality slides appearing in endoscopy journals.

The practice o f one or another operative endoscopy procedure may be shown as it is being performed,

which should facilitate instruction in its use with less wear and tear on the equipment.

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Finally, f o r the endoscopists themselves, with the pictures obtained it becomes possible to improve nosology, the description o f various disorders (gastri- tis. colitis)for which the multitude o f classifications represents the lack o f accuracy.

F U T U R E P R O S P E C T S D o c u m e n t s :

This is an area which should develop. It is necessary to develop and create procedures which enable the immediate visualization o f the picture on the screen, with the same criteria f o r optical quality. These docu- ments similar to photographs, are part o f the patient's case report or are to be given directly to the patient.

Currently, the types o f photographic slides or pola- roid photographs are not entirely satisfactory. It is hoped that good quality photographic snapshots or documents printed f r o m information supplied by the microprocessor will become available soon. (e.g. pro- cedure using a laser f o r printing).

Another possibility is the instant copying o f the f i l m segment o f interest onto a video cassette given to the patient. The problem here involves the type o f magnetic tape. With VHS system video cassettes, pic- ture quality is decreased but pictures may be easily visualized, given the availability o f this type o f video cassette recorder (VCR). 3/4 inch type video cassettes require professional VCR's which are not easily avai- lable. Because, after all, isn "t the value o f this proce- dure to be able to see this f i l m again before reexamining the patient, and thus to assess the evolu- tion o f the disorder in question ?

Picture transmission f r o m an endoscopy center to a physician's office has already been done, by cable or may be broadcast (Pilot trials conducted in Lille and Toulouse).

The video disc is a good method to store pictures, with high quality definition and ease o f locating a

desired segment, and with a large capacity to store information. But, it remains expensive and f o r now exists only in the T V system in use in the USA (NTSC).

D i s c o v e r y o f t h e invisible :

The definition currently procured by the micropro- cessor is superior to man's field o f vision. A certain number o f items o f information transmitted to it thus are not used by the human eye, and this is the case f o r the two ends o f the light spectrum, infrared and ultra- violet light. In particular with infrared, it is hoped that differences in heat emitted by different tissue linings, whether normal or pathological, might serve to improve diagnostic accuracy and to delineate areas o f disease or those which may become diseased.

I n f o r m a t i o n transmitted by infrared light may perhaps improve the diagnostic yield provided by endoscopy by delineating hot or cold, pathological tissue areas. Research in this field should thus focus on improved diagnosis o f pre-cancerous lesions in particular.

In the same way, it is possible that video-endoscopy possibly combined with the laser might improve tech- niques f o r cytological fluorescence whose aim is to differentiate healthy f r o m diseased tissue by differen- ces in cell fluorescence, by the administration o f fluo- rescencing-inducing agents.

C O N C L U S I O N

Currently, video endoscopy does not appear to improve the therapeutic procedures available with conventional endoscopy, but certainly improves dia- gnostic accuracy, the relationship o f the endoscopist with his entourage and opens the way f o r improved dissemination, storage and processing o f images. This advantage should thus lead to its widespread use without delay.

Acta Endoscopica Volume 17 N ~ 2 - 1987 99