医用光学仪器----医用内镜

         内镜是用来观察内部体腔的医疗诊断工具，通过它能直接观察到内脏器官的组织形态。 内镜常常冠以具体名称以指明其用途。例如，胃镜用于诊察胃，膀胱镜用于诊察膀胱。早期的内 镜附有刚性管子，管中的光学系统可使所研究或诊断的组织成清晰像，这种内镜叫做硬性内镜。 随着纤维光学技术的发展，制成了用光导纤维束传像和导光的内镜，这种内镜称作纤维 内镜。南于它的柔软和良好的操作性能，在医学上得到广泛的应用和迅速的发展。 光学内镜的发展已有100余年的历史。早期的内镜利用透镜、棱镜、反光镜等光学元件，以金属管子为外壳，是硬直管型的内镜。其光源采用小电珠内光源或钨丝灯外部反射光 源，照明亮度很低，影像不够清晰，观察盲点多，诊断效果较差。这种直管型内镜插人人体内 腔各部位很困难，会给患者带来很大的痛苦。20世纪50年代初期出现纤维光学以后，医用 内镜( medical endoscope)技术得到迅速的发展，出现了以光导纡维束代替透镜、棱镜等作为导光传像的元件，以光导纤维束外接冷光源的纤维内镜。 近年来，在纤维内镜上采用激光进行手术，对急性消化道出血或其他病灶进行光凝止血和治疗，这是内镜发展上的一个新动向。

         （一）医用内镜组成原理

         1．硬性内镜检查用内镜的光学系统如图7- 12所示。其中1为球面棱镜．

2为外物 镜．3为内物镜．4、5为转像透镜，6为目镜，7为道威棱镜，8为保护玻璃。保护玻璃的作用
是保持光学系统的干燥，防止潮湿空气进入内镜内部影响成像的清晰度。手术用内镜的光学系统如图7-13所示，其中1为球面棱镜，2为外物镜，3为内物镜．4、5、7、8为转像透镜，6为场镜．9为日镜．10为道威棱镜，11为保护玻璃。

         2．纤维内镜纤维内镜（简称“纤镜”）的种类很多，形式千变万化．但其基本结构大同 小异，常用的光学系统如图7- 14所示。 图中1为直角屋脊棱镜，入射光线经直角屋脊棱镜转折了90°，故视向角为90°（侧视 式）；但物体的坐标系统不变。被观察物体经直角屋脊棱镜和物镜2成像于传像纤维束3的 输入端，传像纤维束将物像保持原型真实地传递到其输出端。在该端所得到的像通过目镜
         4.成一放大虚像在明视距离处，目镜可根据人眼的屈光度不同迸行视度调节。
 

         3．电子内镜电子内镜是继硬性内镜和光导纤维内镜后的第三代内镜，其成像有赖于镜身前端装设的微型CCD(charge coupled device)图像传感器，它犹如一台微型摄像机，将信号经图像处理器处理后，呈现在监视器的屏幕上，较光导纤锥内镜具有更佳的分辨率，并可供多人同时观看。 电子内镜南3个部分组成，即内镜、视频处理器或称视频系统中心和监视器，另有键盘 录像机等，如图7 -15中所示。

         电子内镜的构造酷似光导纤维内镜，其操作部分与光导纤维内镜相似，转动角度钮可 使镜前端弯曲部转动。有给水、给气、吸引、活检孔等，所不同的是光导纤维内镜由光导 纤维束传送图像，检查者通过目镜进行观察。而电子内镜则在镜前端装设有CCD图像传 感器，或称电荷耦合器件，相当于一个电子摄像机的真空摄像管，它代替了光导纤维内镜 的导像束。

         （二）核心技术

         1．冷光源普遍采用的一种方法是使用非球面冷光镜。这种冷光镜是一个灯罩．内部的形状不是球面而是其他曲面，把灯丝放在椭圆的一个焦点至顶点的中间，经过曲面反射后，光线总会落到另一个焦点至其顶点的范围内，其聚光效率比较高。灯罩可以用玻璃材料制作，在其曲面上镀以多层介质膜。多层介质膜的作用是使红外光能高度透过，而可见光则 从膜上得到反射，从而达到滤去红外光的目的。在实际使用时，灯丝发的光可能有一部分没 有通过冷光镜，也就是说可能还有部分红外光会在光导纤维及隔热玻璃处产生热。另外，隔 热玻璃吸收了红外光以后也会使温度升高。监于以上两个原因，需要在灯丝外边隔热玻璃处加一个冷却风扇，实行强迫冷却。

         2．导光系统南各种透镜或导光束将物像保持原型真实地传递到其输出端。

         3．光学成像系统被观察物体经棱镜和物镜成像于传像纤维束输入端，传像纤维束将物像保持原型真实地传递到其输出端。在该端所得到的像通过目镜成一放大虚像在明视距离处，目镜可根据人眼的屈光度不同进行视度调节。

         4．机械部分 内镜可分为检查用内镜及手术用内镜两种，根据种类的不同，可装有手 术钳、电灼器、活检钳等。

         （三）技术指标

         1．视场角内镜头部有一观察窗，观察窗设在头部顶端的叫前视式纤镜，其视向角为0°。观察窗设在侧面的叫侧视式纤镜，其视向角为90°。侧视式纤镜可以从侧面观察病区，但插镜时比较盲目，因为在回转曲折的体腔内插镜时，侧视式纤镜看不到前进方向的情况．无法引导。在食管、支气管、肠等狭窄的器官管道使用侧视式纤镜，只能观察到观察窗一面 的部位。如要观察窗背面的部位，则需要旋转纤镜才行，因而对狭窄的管道不适宜用侧视式纤镜。 前视式纤镜能观察头部的前方，能看清管道的弯曲情况，可以引导插镜，但对狭窄的 器官管道要正视侧壁比较困难。前斜视纤镜具有前视的优点，由于观察窗在斜面上克服 了前视式纤镜的部分缺点。在头部观察窗旁有一送水、送气口。从这个出口送气可使被检查的内脏鼓起，皱襞伸开，以利观察。从这个出口喷水，可以清洗观察窗。头部还有一个或者两个照明窗，里面是导光束的端面。照明窗与观察窗之间的位置安排很重 要。目的是使照明区与观察区域相一致。此外，还有一个或者两个钳孔，该孔兼作吸 引孔，是手术器械的伸出孔，并附有升降结构（或称转向器），以引导手术器械在工作时 的方位。

         2．内镜外径根据不同组织的情况，制作各种大小的内镜外径。

         3．工作长度根据从插孔至各组织的距离，制作合适的工作长度。

         4．弯曲角度纤镜有能上下左右弯曲的功能，可以基本消灭观察盲点，并且插镜方便， 减少了患者的痛苦。此外，临床上要求纤镜有大的弯曲角度，小的弯曲半径。 弯曲部的外面套了套管；套管内为蛇骨管，蛇骨管的内壁装了4根钢丝绳，钢丝绳的一端与纤镜头部同定，另一瑞与弯曲手柄旋钮固定。当旋转弯曲手柄旋钮时，钢丝牵动弯曲部 可上、下、左、右弯曲。

         （四）应用领域 常用的有膀胱镜、鼻咽镜、腹腔镜、子宫镜、声带镜、关节镜、输尿管、肾镜等。