內(nèi) 窺 鏡

一、前言

隨著科學技術的發(fā)展，醫(yī)用內(nèi)窺鏡已經(jīng)被廣泛的應用于醫(yī)療領域，它是人類窺視、治療人體內(nèi)器官的重要工具之一。隨著成像系統(tǒng)的原理和軟硬程度兩個標準的不斷進步，內(nèi)窺鏡在200多年的發(fā)展經(jīng)歷了硬管式內(nèi)窺鏡、半可屈式內(nèi)窺鏡、纖維內(nèi)窺鏡、電子內(nèi)窺鏡、膠囊內(nèi)鏡五個階段。從最初的硬管式內(nèi)窺鏡（1806年-1932年）、半曲式內(nèi)窺鏡（1932年-1957年）、纖維式內(nèi)窺鏡（1957年以后），逐步發(fā)展至如今的電子內(nèi)窺鏡（1983年以后）以及近年出現(xiàn)的膠囊內(nèi)窺鏡。

在這過程中，內(nèi)窺鏡的影像質(zhì)量也發(fā)生了一次次質(zhì)的飛躍。最初德國人研制的第一臺硬管內(nèi)鏡以燭光為光源，后來改為燈泡作光源，而當今用LED照明，內(nèi)鏡獲得的是彩色相片或彩色電視圖像。其圖像已不再是組織器官的普通影像，而是如同在顯微鏡下觀察到的微觀圖像，微小病變清晰可辨，其影像質(zhì)量已達到了較高的水平。

醫(yī)用內(nèi)窺鏡在臨床上的應用越來越普及，它正在向著小型化、多功能、高像質(zhì)發(fā)展。下面介紹一下醫(yī)用內(nèi)窺鏡的分類、組成、結(jié)構(gòu)、工作原理、臨床應用及發(fā)展趨勢。

二、內(nèi)窺鏡分類

2.1按其成像構(gòu)造分類，可大體分為3大類

硬管式內(nèi)窺鏡、光學纖維（可分為軟鏡和硬鏡）內(nèi)窺鏡和-h電子內(nèi)窺鏡（可分為軟鏡和硬鏡）。

2.2按其功能分類

2.2.1用于消化道的內(nèi)窺鏡：硬管式食道鏡、纖維食道鏡、電子食道鏡、超聲電子食道鏡；纖維胃鏡、電子胃鏡、超聲電子胃鏡；纖維十二指腸鏡、電子十二指腸鏡；纖維小腸鏡、電子小腸鏡；纖維結(jié)腸鏡、電子結(jié)腸鏡；纖維乙狀結(jié)腸鏡和直腸鏡.

2.2.2用于呼吸系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡：硬管式喉鏡、纖維喉鏡、電子喉鏡；纖維支氣管鏡、電子支氣管鏡；

2.2.3用于腹膜腔的內(nèi)窺鏡：有硬管式、光學纖維式、電子手術式腹腔鏡。

2.2.4用于膽道的內(nèi)窺鏡：硬管式膽道鏡、纖維膽道鏡、電子膽道鏡。

2.2.5用于泌尿系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡：（1）膀胱鏡：可分為檢查用膀胱鏡、輸尿管插管用膀胱鏡、手術用膀胱鏡、示教用膀胱鏡、攝影用膀胱鏡、小兒膀胱鏡和女性膀胱鏡；（2） 輸尿管鏡；（3）腎鏡。

2.2.6用于婦科的內(nèi)窺鏡：宮腔鏡、人工流產(chǎn)鏡等。

2.2.7用于關節(jié)的內(nèi)窺鏡：關節(jié)腔鏡。

三、醫(yī)用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)組成

醫(yī)用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)由三大系統(tǒng)組成：窺鏡系統(tǒng)----圖像顯示系統(tǒng)-----照明系統(tǒng)

醫(yī)用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)圖片

3.1窺鏡組成

鏡體—鏡鞘

鏡體：物鏡、傳像元件、目鏡、照明元件、及輔助元件組成。

3.2圖像顯示系統(tǒng)組成

CCD光電傳感器，顯示器，計算機，圖像處理系統(tǒng)組成。

3.3照明系統(tǒng)組成

照明光源（氙燈冷光源、鹵素燈冷光源、LED光源），傳光束組成。

四、硬性內(nèi)窺鏡

4.1硬性內(nèi)窺鏡分類

4.1.1 按傳像元件分

（1）棒透鏡硬管內(nèi)窺鏡

（2）電子硬管內(nèi)窺鏡

（3）傳像光纖硬管內(nèi)窺鏡

4.1.2按結(jié)構(gòu)形式分

（1）直桿不可分離硬管內(nèi)窺鏡

耳鏡

喉鏡

鼻竇鏡

（2）直桿可分離硬管內(nèi)窺鏡

尿道膀胱鏡

子宮腔鏡

（3）彎管不可分離硬管內(nèi)窺鏡

子宮腔鏡

（4）彎管可分離硬管內(nèi)窺鏡

人工流產(chǎn)鏡

4.1.3 按視向角分（視軸與鏡體主軸的夾角）

（1）0°視向角硬管內(nèi)窺鏡

（2）30°視向角硬管內(nèi)窺鏡

（3）45°視向角硬管內(nèi)窺鏡

（4）60°視向角硬管內(nèi)窺鏡

（5）70°視向角硬管內(nèi)窺鏡

（5）90°視向角硬管內(nèi)窺鏡

4.2硬管內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)及組成

4.2.1組成

硬管內(nèi)窺鏡主要由光學成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)組成。

光學成像系統(tǒng)由物鏡系統(tǒng)、轉(zhuǎn)像系統(tǒng)、目鏡系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。

4.2.2結(jié)構(gòu)類型

（1）纖維硬管內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)

（2）棒透鏡硬管內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)

4.3硬管內(nèi)窺鏡的工作原理

光學成像系統(tǒng)的工作原理：被觀察物經(jīng)物鏡所成的倒像，通過轉(zhuǎn)像系統(tǒng)將倒像轉(zhuǎn)為正像，并傳輸?shù)侥跨R，再由目鏡放大后，為人眼所觀察。為構(gòu)成不同的視向角，需加入不同的棱鏡。不同用途的內(nèi)窺鏡根據(jù)使用要求制作成不同的外形、外徑、長度，以達到使用所需的要求。

照明傳輸系統(tǒng)（由光導纖維組成）的工作原理：將冷光源的光經(jīng)過光導纖維傳輸?shù)絻?nèi)窺鏡前端，照亮被觀察物。

五、醫(yī)用纖維內(nèi)窺鏡

5.1纖維內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)

纖維內(nèi)窺鏡一般由目鏡、手輪（軟性或半硬性）、鉗道口、導光束接口、導像束、導光束組成，有些產(chǎn)品還包括送水（氣）孔、閉孔器等。纖維內(nèi)窺鏡由光學觀察系統(tǒng)、照明傳輸系統(tǒng)和支架構(gòu)件組成。光學觀察系統(tǒng)由聚焦成像的物鏡組、傳輸物鏡組像的傳/轉(zhuǎn)像組和目視觀察用的目鏡或CCD轉(zhuǎn)接鏡構(gòu)成；照明傳輸系統(tǒng)由混編排列的多束導光纖維構(gòu)成；支架構(gòu)件由支承并包裹前述系統(tǒng)并開有手術或沖洗孔道的醫(yī)用金屬或有機材料構(gòu)成。

纖維內(nèi)窺鏡頭部結(jié)構(gòu)示意圖

5.2纖維內(nèi)窺鏡分類

5.2.1纖維內(nèi)窺鏡按用途分

上消化道內(nèi)窺鏡、下消化道內(nèi)窺鏡、呼吸道內(nèi)窺鏡。

5.2.2按光學視向角分

前視型、斜視型、側(cè)視型三種。

5.2.3按功能分

具有手術功能（帶手術和/或沖洗孔道）和不具有手術功能（檢查用）兩種。

5.3纖維內(nèi)窺鏡工作原理

纖維內(nèi)窺鏡與傳統(tǒng)純光學鏡片構(gòu)成的內(nèi)窺鏡或電子內(nèi)窺鏡的最大區(qū)別在于傳像組采用了傳像光纖，該傳像光纖由多束導光纖維按照坐標對位原則面陣排列，每一根導光纖維作為面陣上一個像素在傳像光纖兩端的坐標位置一一對應。物鏡將物體直接聚焦并成像于光纖面陣上，光纖面陣上的每一像素（每一根導光纖維）分別接收對應位置像的光能，并將該光能傳輸至傳像光纖的另一端發(fā)出，光纖面陣上的所有像素在像方端輸出的全部光能重組了物鏡的聚焦像，即達到了光纖傳像目的。

纖維內(nèi)窺鏡有效應用的關鍵性能是成像水平，除要求物鏡有大視角、小畸變、高相對孔徑和景深外，傳像光纖質(zhì)量是纖維內(nèi)窺鏡成像質(zhì)量和水平的主要貢獻，其中傳像光纖的像素數(shù)是限制纖維內(nèi)窺鏡分辨極限的關鍵因素（對給定視場而言）。高像素數(shù)傳像光纖的制作，涉及單光纖芯直徑制造能力和成型技術。這類制造工藝有：熱溶法等，排列工藝有：單層合片法等，目前傳像光纖最小芯徑不足5微米。其他如單光纖一致性質(zhì)量、面形處理等也限制了傳像光纖的質(zhì)量。

5.4光學纖維傳光原理

普通光學纖維是一種的圓柱形細絲，它具有雙層結(jié)構(gòu)：中間是高折射率的纖維芯，外部是低折射率的纖維涂層，芯和涂層間具有良好的光學界面。那么入射光線在光學纖維內(nèi)經(jīng)過若干次全反射后將會從光學纖維的另一端出射。這就是光線在光學纖維中傳播的簡單原理。

光纖傳光原理圖

5.5纖維內(nèi)窺鏡的臨床應用

纖維內(nèi)窺鏡是供人體內(nèi)腔檢查和手術時用的醫(yī)用光學器械。它利用人體自然腔道或切口導入人體，對預期區(qū)域或部位進行照明并于體外成像以供觀察和診查，結(jié)合手術器械可進行諸如：組織取樣（活檢）、切割、粉碎、消融、止血、凝固等臨床手術。

應用特點：可借助于手術器械、高頻電刀、激光等進行活檢并實施腔內(nèi)手術；纖維內(nèi)窺鏡為柔性內(nèi)窺鏡，其插入部及頭部均能彎曲?？赏ㄟ^攝錄電視系統(tǒng)，供觀察、研討和教學之用，也可用照相予以記錄。

六、醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡

6.1電子內(nèi)窺鏡的組成

電子內(nèi)窺鏡主要由內(nèi)鏡、電視信息系統(tǒng)中心和電視監(jiān)視器三個主要部分組成。它的成像主要依賴于鏡身前端裝備的微型圖像傳感器（charge coupled device, CCD），CCD的主要功能是能把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴＞褪且慌_微型攝像機將圖像經(jīng)過圖像處理器處理后，顯示在電視監(jiān)視器的屏幕上。比普通光導纖維內(nèi)鏡的圖像清晰，色澤逼真，分辨率更高，而且可供多人同時觀看。

6.2基本結(jié)構(gòu)

6.3電子內(nèi)窺鏡的成像原理

電子內(nèi)窺鏡的成像原理是利用電視信息中心裝備的光源所發(fā)出的光，經(jīng)內(nèi)鏡內(nèi)的導光纖維將光導入受檢體腔內(nèi)，CCD圖像傳感器接受到體腔內(nèi)粘膜面反射來的光，將此光轉(zhuǎn)換成電信號，再通過導線將信號輸送到電視信息中心，再經(jīng)過電視信息中心將這些電信號經(jīng)過貯存和處理，最后傳輸?shù)诫娨暠O(jiān)視器中在屏幕上顯示出受檢臟器的彩色粘膜圖像。

6.4 CCD圖像傳感器

6.4.1簡介

CCD是電子內(nèi)窺鏡的核心器件，其以電荷耦合的方式將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺魉偷揭曨l處理器從而完成圖像的傳送和再生。

6.4.2技術參數(shù)

（1）攝像頭尺寸：1/2寸 1/3寸 1/4寸---指靶面的對角線尺寸。

（2）像元總數(shù)：44萬

（3）水平掃描：480Line。

（4）最低照度:3lux。

（5）信噪比：大于50dB。

（6）色彩：彩色、黑白。

6.5電子內(nèi)鏡功能在臨床應用

電子內(nèi)鏡是繼往開來內(nèi)鏡功能最全、最有開發(fā)前景的臨床內(nèi)腔鏡檢查設備。除了由于電子技術的應用使圖像更加清晰、逼真外，單就CCD的開發(fā)潛力還相當巨大，到目前CCD已可達50萬像素，據(jù)資料可知最高可達200萬像素，可想而知電子內(nèi)鏡在今后的不斷發(fā)展和完善過程中，它的圖像分辨力將會提高多少倍，將會把發(fā)現(xiàn)早期病變帶入一個嶄新的世界。

另外，還可利用電視信息中心調(diào)整紅、藍、綠，調(diào)整不同顏色去觀察不同的組織結(jié)構(gòu)，從而達到各種組織結(jié)構(gòu)的最佳分辨能力。目前電子內(nèi)鏡除了能觀察到胃粘膜的最小解剖單位（胃小區(qū)、胃小溝）外，還可以觀察到粘膜的腸上皮化生的絨毛狀改變、潰瘍周圍的再生上皮、新生血管、粘膜下血管等顯微鏡下組織結(jié)構(gòu)，因此，它對觀察和診斷疾病的能力已達到了一個顛峰。

人們把圖像分析技術用于電子內(nèi)鏡檢查，可以得到胃的血流圖，可以對病變進行定量分析，可以進行溫度測定，還可以將超聲探頭裝在內(nèi)鏡前端進行腔內(nèi)超聲探察。此外，還可以利用通信線路將電子內(nèi)鏡圖像傳至遠方，進行臨床疾病的會診。

總之，多功能的電子內(nèi)鏡在臨床疾病的診斷、治療和研究疾病的發(fā)病機制以及病理變化過程中，將會越來越多地發(fā)揮出它的巨大貢獻。

七、膠囊內(nèi)鏡

7.1簡介

膠囊內(nèi)鏡又稱膠囊內(nèi)窺鏡，是一種做成膠囊形狀的內(nèi)窺鏡，它是用來檢查人體腸道的醫(yī)療儀器。膠囊內(nèi)窺鏡能進入人體,用于窺探人體腸胃和食道部位的健康狀況。用來幫助醫(yī)生對病人消化道系統(tǒng)疾患進行診斷。

7.2作用機理

膠囊內(nèi)鏡系統(tǒng)由智能膠囊(內(nèi)置攝像與信號傳輸裝置)、圖像記錄儀和影像工作站(計算機和圖像分析軟件)三個部分組成。受檢者口服智能膠囊,它沿著“胃→十二指腸→空腸與回腸→結(jié)腸→直腸”的方向運行，同時對經(jīng)過的消化管道連續(xù)攝像，并以數(shù)字信號傳輸圖像給病人體外攜帶的圖像記錄儀進行存儲記錄,工作時間達6-8小時,在膠囊吞服8-72小時后即隨糞便排出體外。

膠囊內(nèi)鏡的原理 膠囊內(nèi)鏡的應用

八、內(nèi)窺鏡的發(fā)展趨勢

隨著內(nèi)窺鏡醫(yī)學技術的發(fā)展，新的電子內(nèi)窺鏡產(chǎn)品的不斷研究和開發(fā)，人體的奧秘將不斷被揭開。我們相信，在不久的將來，電子內(nèi)窺鏡技術水平的提高必將為醫(yī)學發(fā)展帶來突破性變革。

目前，美國等一些西方發(fā)達國家正在研制一種內(nèi)窺鏡手術機器人，用它來完成內(nèi)窺鏡的操作，甚至手術器具的操作。借助于機器人動作精確，工作可靠的優(yōu)點，可使內(nèi)窺鏡手術更具安全性、準確性和便利性，大大減輕醫(yī)務人員的勞動強度。

主要趨勢為：（1）內(nèi)窺鏡的小型化:目前的乳管鏡直徑已經(jīng)達到0.6毫米；（2）高分辨、超小型的電子內(nèi)窺鏡；（3）多功能化，如激光內(nèi)窺鏡，超聲內(nèi)窺鏡；（4）無線內(nèi)窺鏡：膠囊內(nèi)窺鏡的小型化。

內(nèi)窺鏡功能供給裝置

一、前言

內(nèi)鏡技術是現(xiàn)代外科微創(chuàng)技術，它是采用最小的損傷和清洗，達到最佳療效的一種新的外科技術。相對于開放手術，一套完美的內(nèi)鏡、設備和器械，是手術團隊完成內(nèi)鏡手術的必備條件，要充分利用和發(fā)揮這些類型設備和器械的作用，則必須對這些內(nèi)鏡、設備和器械有充分的了解和掌握。

二、內(nèi)鏡功能供給裝置的種類

一套普通的內(nèi)鏡設備主要包括攝像頭和攝像主機、監(jiān)視器、光源系統(tǒng)、氣腹機、灌注泵以及電刀等在內(nèi)。

2.1攝像頭和攝像主機

2.1.1攝像頭

攝像頭通過攝像頭適配器與腹腔鏡目鏡端相連，通過電纜與攝像主機連接。攝像頭最重要的組件是光電耦合器晶片，攝像頭內(nèi)的光電偶合器晶片有單個的稱為單晶片攝像頭，也有三個的稱為三晶片攝像頭。

攝像頭

2.1.2攝像主機

攝像主機又稱為圖像處理器，即將肉眼難以識別的物象，通過計算機特殊處理技術，使它變得清晰可辨。

攝像主機與攝像頭匹配。臨床上除了有與單晶片、三晶片、電子腹腔鏡相匹配的攝像主機外。臨床上還有一種三維立體腹腔鏡，三維立體腹腔鏡的鏡體內(nèi)有兩組透鏡組，同時獲取兩組信號，通過攝像主機進行處理后，顯示于顯示器上，豎著通過特殊的偏光鏡進行觀察，其圖像可以達到接近實物的立體效果。

攝像主機

2.2監(jiān)視器

攝像主機輸出的圖像信號，通過視頻數(shù)據(jù)連接線輸入監(jiān)視器，以實現(xiàn)同步顯示。監(jiān)視器有兩種，一種是顯像管顯示器，另外一種為液晶顯示器?，F(xiàn)在臨床上所使用的顯示器，絕大多數(shù)為液晶顯示器。

顯示器可操作部分主要包括參數(shù)設置、對比度與亮度調(diào)節(jié)、色彩調(diào)節(jié)。

監(jiān)視器

2.3光源系統(tǒng)

光源系統(tǒng)由冷光源和導光束組成，冷光源通過導光束與腹腔鏡相連，以照亮手術眼，其亮度可以自動控制，也可以手動控制。冷光源常用燈泡有仙氣燈、金屬鹵燈、鹵素燈、金屬弧光燈。

光源系統(tǒng)

2.4氣腹機

氣腹機其主要作用是調(diào)節(jié)和維持氣腹，使其保持在一定壓力值范圍內(nèi)。目前臨床上普遍使用的是全自動二氧化碳氣腹機，全自動氣腹機有腹腔壓力設置和調(diào)節(jié)裝置，能精確顯示氣體流速和消耗總量，可連續(xù)監(jiān)測腹腔內(nèi)壓力等參數(shù)。

氣腹機

2.5沖洗泵

沖洗泵通過擠壓式輸送方式，將各種滅菌沖洗液注入病人體腔，壓力感應控制，精確而安全。

沖洗泵

2.6電刀

電刀可控制安全的hf（447Kc）能量發(fā)生器，電熱完成凝、切、高效而安全。