UNIVERSIDADE DE CIENCIAS DA
SAÚDE DE ALAGOAS
PROFESSOR:
AULA 2:
Eliab Rodrigues
Óptica Biomédica 2
Sumário Geral
 ÓPTICA BIOMÉDICA
 Introdução a Óptica Biomédica II


Introdução às Fibras Ópticas,
Estudo sobre os Endoscópios.
Tecnologia de Transmissão de Dados
A Fibra Óptica
 É
um filamento flexível e
transparente fabricado a partir
de vidro ou plástico extrudido e
que é utilizado como condutor
de elevado rendimento de luz,
imagens
ou
impulsos
codificados.
Figura1: Fibra óptica
Características da Fibras Ópticas
 A Fibra pode chagar a 380 micrometros de diâmetros,
 Núcleo pode medir menos de 100 micrometros de diâmetro,
 Núcleo transparente de vidro puro envolto por um material com
menor índice de refração,
 A luz é mantida no núcleo através de reflexão interna total,
 A fibra funciona como guia de onda, transmitindo luz entre as
duas extremidades.
Fibras Monomodo e Multimodo
 As Fibras Monomodo são usadas na maioria das ligações de
telecomunicações superiores a um quilometro.
 As Fibras Multimodo têm geralmente diâmetro superior e são
usadas para ligações de telecomunicações a curta distância ou
quando é necessário transmitir uma quantidade elevada de
potência.
Características da Fibra Multimodo
Vantagens
Desvantagens
O Núcleo sendo de grande diâmetro Distâncias menores e limitadas, quando
torna mais fácil o alinhamento, que é o
comparadas as Fibras Ópticas
caso de emendas, conectores, etc.
Monomodo.
Baixo custo, quando comparado a
outros tipos de Fibra, não só da Fibra
em si, mas também dos materiais
agregados, como conectores,
componentes eletrônicos e, outros.
Taxas de Transmissão mais baixas,
quando comparadas as Fibras Ópticas
Monomodo.
Tabela1: Fibra Multimodo
Estrutura da Fibra Multimodo
Figura2: Fibra Multimodo
Estrutura da Fibra Monomodo
Vantagens
Desvantagens
Distâncias maiores e ilimitadas, quando
comparadas as Fibras Ópticas Multimodo.
Devido as dimensões do Núcleo da Fibra
Óptica Monomodo serem extremamente
reduzidas, isto torna difícil o alinhamento,
que é o caso de emendas, conectores, etc.
Taxas de Transmissão muito mais altas
(superiores a 160 Gbit/s) quando
comparadas as Fibras Ópticas Multimodo.
Alto custo, quando comparado á outros tipos
de Fibra, não só da Fibra em si, mas também
dos materiais agregados, como conectores,
componentes eletrônicos e, outros.
Tabela2: Fibra Monomodo
Comparação de Modos
As fibras mais usuais em
aparelhos
e
Sistemas
de
Diagnósticos são as Fibras
Multimodos, apesar de curtos,
porém, suas características de
transmissão de múltiplos sinais e
em curtas distâncias – geralmente,
pequenos trechos de cabos entre o
fotodetector e o aparelho de
condicionamento do sinal.
Figura3: Fibra Multimodo-Monomodo
Camadas
 O núcleo (filamento de vidro):
No núcleo, ocorre a transmissão
da luz propriamente dita.
 A Casca: Limita a direção e o
espalhamento da luz.
 O
revestimento:
Material
eletricamente isolante, impede
interferências de sinais exteriores.
Figura4: Fibra Óptica II
Transmissão de Dados
 Para transmitir dados pela fibra óptica, são necessários equipamentos
especiais que contenham:
 Componente fotoemissor (LED, Diodo laser): O fotoemissor converte
sinais elétricos em pulsos
valores digitais binários (0 e 1).
de
luz
que
representam
os
 Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM): Para fazer a multiplexação de
vários comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas
de transmissão de 1,6 Terabits/s em um único par de fibras.
Fenômeno da Macrocurvatura
 A Macrocurvatura, em inglês Macrobending, que ocorre quando a Fibra
sobre uma curvatura tal que a luz tende a escapar de seu confinamento,
conforme ilustrado na figura 4.
Figura5: Macrocurvatura
Uso da Macrocurvatura
 Este fenômeno é usado para extrair e inserir luz em uma Fibra, para fins
de medida, para alinhamento em máquinas de emenda, para
comunicação em campo, etc.
 Cuidado com o raio de curvatura efetuado para realizar esta
Macrocurvatura, pois se este raio for muito reduzido a Fibra poderá
sofrer um dano permanente.
Fenômeno da Microcurvatura
 A Microcurvatura, geralmente ocorre quando uma Fibra sofre algum
tipo de impacto ou uma curvatura com raio extremamente pequeno.
 Normalmente este tipo de dano é irreversível e impede o uso da Fibra.
A figura abaixo nos dá uma idéia deste tipo de ocorrência.
Figura6: Microcurvatura
Vantagens das Fibras Ópticas
 Maior capacidade para transportar informações;
 Matéria prima para sua fabricação, a sílica, é muito mais abundante que
os metais e possui baixo custo de produção;
 Não sofrem com as interferências elétricas nem magnéticas, além de
dificultar um possível grampeamento;
 A comunicação é mais confiável, perdas insignificante de sinais,
 Ao contrário dos fios metálicos, os fios de vidro não enferrujam, não
oxidam e não sofrem com a ação de agentes químicos.
ATIVIDADE 3
1.
A estrutura das Fibras Ópticas é de: Silício ( ), Cobre ( ), Alumínio ( ),
Silicone ( ).
2.
Qual fenômeno das Fibras Ópticas é aproveitado para inserir e extrair Luz
em uma fibra?
3.
O revestimento da Fibra Óptica é um material condutor de eletricidade?
4.
Que tipo de modo de cabos em fibras ópticas pode ser utilizado sem
interrupção por mais de 1 quilômetro?
5.
Qual tipo de modo em cabos de fibra ópticas pode ser utilizado para
transmitir vários sinais simultaneamente?
O uso da videoscopia clínica
Sumário
 História,
 Nascimento das Gastrocâmaras,
 Nascimentos dos Fibroscópios,
 Desenvolvimento dos Videoscópios,
 Mudança em Direção ao Sistema HDTV,
 Futuro dos Endoscópios,
 Parte dos Endoscópios
 Endoscópio Industrial,
 Endoscópio Gastrintestinal,
 Aplicações dos Endoscópios.
Endoscópio
 São aparelhos utilizados para acessar regiões difíceis.
 Na indústria há o Endoscópio Industrial para inspeções partes de
máquinas, motores, painéis, etc. fora do alcance da visão humana.
 No uso clínico, os endoscópios são utilizados para ver o organismo
animal, através da via ora, genital e anal, ou através de outros órgãos
por incisões cirúrgicas.
 São utilizadas antes, durantes e após procedimentos cirúrgicos.
Tipos e Aplicações de Endoscópios
Colonoscopia ou
proctosigmoidoscopia
Enteroscopia,
Colposcopia,
Faloscoia,
Esofagogastroduodenoscopia,
Rinoscopia,
Broncoscopia,
Histeroscopia,
Artroscopia,
Cistoscopia,
Torascopia e mediastinoscopia
Amnioscopia
Fetoscopia,
Laringoscopia,
Esfofagocospia,
Broncoscopia,
Panendoscopia.
Endoscópio Clínico - Gastrintestinal
História dos Endoscópios
 O endoscópio, um instrumento que permite
observar o interior do corpo humano, foi usado na
antiguidade, nos períodos grego e romano.
 Nas
ruínas de Pompéia, foi descoberto e
evidenciado um instrumento considerado um
protótipo dos endoscópios.
Figura7: Possível Endoscópio de Pompéia
História dos Endoscópios
Figura8: Endoscópio Antigo
História dos Endoscópios
 Philip Bozzini quem, em 1805, fez a primeira tentativa de observar o corpo
humano vivo através de um tubo que ele criou – Lichtleiter - para examinar
o trato urinário, o reto e a faringe.
 Em
1853, Antoine Jean Desormeaux, fabricou um instrumento
especialmente destinado a examinar o trato urinário e a bexiga.
 Em 1886 que o médico alemão, Dr. Adolph Kussmaul conseguiu observar o
estômago de um corpo humano vivo, pela primeira vez. Isso foi testado
num engolidor de espadas, que pôde para engolir um tubo de metal “recto”
de 47 centímetros de comprimento com um diâmetro de 13 milímetros.
 O Endoscópio Flexível
Rudolph Schindler.
surge finalmente em 1932 inventado pelo Dr.
Desenvolvimento das Gastrocâmeras
 As primeiras tentativas de desenvolver uma gastrocâmara foram feitas
por Lange e Meltzing, da Alemanha, em 1898, mas eles não
conseguiram produzir um dispositivo para uso na prática.
Figura9: Gastrocãmera I
Figura10: Gastrocãmera II
Desenvolvimento das gastrocâmeras
 Esses esforços ajudaram no desenvolvimento da prática médica, e a
gastrocâmara passou a contribuir para a detecção precoce do câncer do
estômago.
Figura11: Gastrocâmera Circuito
Surgimento dos Fibroscópios
 O Surgimento da Fibra de Vidro (Fira Óptica), em 1960 atraiu a atenção
dos fabricantes de endoscópios.
 Em 1964, Basil Hirshowitz se beneficiaram das características da fibra de
vidro de transmitir a luz de uma extremidade à outra mesmo quando estava
curvada.
 Pela primeira vez, os médicos se conseguiram enxergar o interior do
estômago em tempo real (vivo).
 O dispositivo, entretanto, não era equipado para tirar fotografias.
 Uma câmera foi montada na ocular para viabilizar a utilização de
fotografias.
 A era das Gastrocâmaras chegou ao final por volta de 1975.
Nascimento dos Fibroscópios
Figura13: Fibroscópio II
Figura12: Fibroscópio I
Estrutura dos Fibroscópios
Figura14: Fibroscópio Esquema
Desenvolvimento dos Videoscópios
 Um videoscópio (instrumento eletrônico de observação) é um
endoscópio com uma câmera embutida usando CCD (charge-coupled
device – dispositivo de cargas acopladas).
 Ele converte imagens em sinais elétricos para serem exibidas em um
monitor de TV.
 Isto permite mais de um profissional acompanhar ver a imagem do
interior simultaneamente, através do vídeo.
1.
2.
3.
4.
5.
Endoscópio
Processadora
Teclado
Estabilizadores
Unidade de gravação
Figura15: Primeiro Sistema de Videosc0pia
Desenvolvimento dos Videoscópios
Ultrassonicos
 Os endoscópios ultra-sônicos permitem exames de superfície do
trato gastrointestinal e das camadas abaixo dele, eles passaram a
ter acoplado ao mesmo instrumentos cirúrgicos.
 O médico pode determinar a profundidade da penetração da lesão
ou da úlcera no órgão.
 Assim, o endoscópio começou a assumir um papel mais amplo
como um instrumento para tratamento clínico em vez de apenas
uma ferramenta convencional de exame e diagnóstico.
Figura16: Sistema de Videosc0pia Ultrassônico
Mudança para o HDTV
 Em novembro de 2002 foi apresentado o primeiro sistema de
endoscópio baseado na tecnologia HDTV do mundo.
 O sistema aproveita integralmente as vantagens da tecnologia de
imagens.
 Imagens de alta resolução e ampliadas, maior riqueza de detalhes
e de informação (IA).
Mudança para o HDTV
 Os endoscópios baseados em HDTV se transformaram no principal
sistema de endoscopia.
Futuro dos Endoscópios
Figura17: Endoscópio protótipo
Partes
Partes
Partes
Partes
Partes
Recomendações
 Periodicidade de aferição: A cada 6 meses ou 100 casos.
 Tocar o conector da guia de luz com as mãos imediatamente após o uso
do Endoscópio pode causar queimaduras.
 Não tocar a extremidade do conector da guia de luz até que este tenha
resfriado (5 minutos).
 A armazenagem do Endoscópio em uma maleta pode causar infecção.
 Fuga de corrente pode causar queimaduras. Operar os instrumentos
dentro de uma faixa de saída especificada.
Processadora do Endoscópio
- Fonte de Luz -
Figura19: Processadora Pentax
Figura18: Processadora
Recomendações
 Limpar cuidadosamente qualquer sujidade acumulada ou manchas no
equipamento com uma gaze ou um pano macio.
 Para as nódoas difíceis ou persistentes, lavar com gaze humedecida
com um detergente neutro diluído em 5 ou 6 vezes o seu volume de
água.
 Limpar o Trackball:
 Rodar o anel do trackball para a esquerda e retirar o anel e a esfera.
 Se for difícil retirar a esfera, colocar uma fita adesiva na bola e puxá-la para
cima.
 Remover o pó acumulado na esfera.
 Remover o pó agarrado à parte dos rolamentos com um cotonete.
 Colocar a esfera e o anel e rodar o anel para a direita para o fixar.
ATIVIDADE 4
 Cite 4 Aplicações dos Endoscópios:
 Cite 4 Partes de um Endoscópio:
 Coloque os termos na ordem cronológica:Fibroscópio,
Gastrocâmera, HDTV, Videoscópio Ultrassônico.
 O que faz a Processadora do Endoscópio?
Fontes Bibliográficas:
 Acessados em 05/02/2015
 Thyagarajan, K.; Ghatak, Ajoy K. Fiber Optic Essentials. [S.l.]: Wiley-
Interscience, 2007. 34– pp. ISBN 978-0-470-09742-7.
 Infopédia, Enciclopédia de Língua Portuguesa da Porto Editora. Fibra
ótica. Visitado em 10 de setembro de 2014.
 http://www.olympuslatinoamerica.com/portuguese/msg/msg_product
_detail_port.asp?d=1&s=4&c=16&g=2092
 http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfoIII/default.asp
Fonte das Imagens:
 Figura1: https://www.acate.com.br/node/4195 (acessado em 05/02/2015)
 Figura2: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfoIII/pagina_4.asp (acessado em
05/02/2015)
 Figura3: http://www.itnerante.com.br/forum/topics/resolu-o-da-quest-o-43-do-senado2012-suporte-redes?commentId=1867568%3AComment%3A106095 (acessado em
05/02/2015)
 Figura4: http://pt.wikipedia.org/wiki/Fibra_óptica (acessado em 05/02/2015)
 Figura5,6: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfoIII/pagina_3.asp (acessado em
05/02/2015)
 Figura18: http://portaldomedico.com/produto/9870b2fd-91f2-42d9-b72e-ebd83e56500a
(acessado em 05/02/2015)
 Figura19: http://www.scopex.com.br/produtos/conjuntos-de-video-sistema-de-videoendoscopia-modelo-corrente-pentax-epk-1000 (acessado em 05/02/2015)