第四章 內(nèi)窺鏡.doc

1、第三章 醫(yī)用內(nèi)窺鏡內(nèi)窺鏡是用來觀察內(nèi)部體腔的，通過它能直接觀察到內(nèi)臟器官的組織形態(tài)。內(nèi)窺鏡已成為醫(yī)療診斷的可靠工具。專門用于診察的內(nèi)窺鏡常常冠以具體名稱以指明其用途。例如，胃鏡用于診察胃，膀胱鏡用于診察膀胱。早期的內(nèi)窺鏡附有剛性管子，管中的光學(xué)系統(tǒng)可使所研究或診斷的組織成清晰像，這種內(nèi)窺鏡叫做硬性內(nèi)窺鏡。隨著纖維光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制成了用光導(dǎo)纖維束傳像和導(dǎo)光的內(nèi)窺鏡，這種內(nèi)窺鏡稱作纖維內(nèi)窺鏡。由于它的柔軟和良好的操作性能，在醫(yī)學(xué)上得到廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展。近年來，在纖維內(nèi)窺鏡上采用激光進行手術(shù)，對急性消化道出血或其它病灶進行光凝止血和治療，這是內(nèi)窺鏡發(fā)展上的一個新動向。光學(xué)內(nèi)窺鏡的發(fā)展已有一百

2、余年的歷史。早期的內(nèi)窺鏡利用透鏡、棱鏡、反光鏡等光學(xué)元件，以金屬管子為外殼，是硬直管型的內(nèi)窺鏡。其光源采用小電珠內(nèi)光源或鎢絲燈外部反射光源，照明亮度很低，影像不夠清晰，觀察盲點多，診斷效果較差。這種直管型內(nèi)窺鏡插入人體內(nèi)腔各部位很困難，會給病人帶來很大的痛苦。本世紀50年代初期出現(xiàn)纖維光學(xué)以后，醫(yī)用內(nèi)窺鏡技術(shù)得到迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了以光導(dǎo)纖維束代替透鏡棱鏡等作為導(dǎo)光傳像的元件，以光導(dǎo)纖維束外接冷光源的纖維內(nèi)窺鏡。目前纖維內(nèi)窺鏡已成為醫(yī)學(xué)上診斷某些疑難病必不可少的工具。3.1 硬性內(nèi)窺鏡硬性內(nèi)窺鏡的種類很多，常用的有膀胱鏡，鼻咽鏡，腹腔鏡，子宮鏡，聲帶鏡、關(guān)節(jié)鏡、輸尿管腎鏡等。各種內(nèi)窺鏡的光學(xué)原理

3、和機械原理很相似，只是根據(jù)各種不同的使用條件，其光學(xué)系統(tǒng)和機械有少許差異。下面以國產(chǎn)膀胱鏡為例，對其光學(xué)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)作簡略介紹， 一、光學(xué)系統(tǒng)1877年，邁克思尼茲(max nitzc)發(fā)明了膀胱鏡。膀胱鏡除能對膀胱直接觀察外，還可間接對腎臟疾病、前列腺疾病進行診斷。通過膀胱鏡的各種手術(shù)器械可進行病變組織活體取樣、電燒灼、碎石、切割腫瘤等手術(shù)。膀胱鏡有很多種，但基本結(jié)構(gòu)都包括鏡鞘與窺鏡兩個部分。窺鏡是膀胱鏡的光學(xué)部分，由一系列透鏡組成，其作用是把膀胱內(nèi)觀察到的物體通過光學(xué)系統(tǒng)成像在觀察者的視網(wǎng)膜上，因此對光學(xué)元件的質(zhì)量要求較高。鏡鞘為膀胱鏡的外殼，帶有充水裝置及電源結(jié)合部等。按觀察方向，膀胱鏡分

4、為直視式，斜視式和側(cè)視式等數(shù)種，其視向角(即鏡鞘方向軸線和窺鏡前端部光軸的夾角)為0115。直視式膀胱鏡的視向角為0，在檢查膀胱時，僅能看到膀胱鏡前方的膀胱壁，不能觀察膀胱的前壁及頸部。當用直視式膀胱鏡觀察膀胱的側(cè)壁或底部時，由于觀察點到膀胱鏡物鏡的距離(物距)有明顯的不同而使物像變形，從而影響診斷的正確性見圖6-1。視向角為90的側(cè)視式膀胱鏡能對膀胱的大部分進行觀察從而彌補了直視式膀胱鏡的不足，見圖62。斜視式膀胱鏡的視向角為115，它對膀胱前壁的觀察更為方便， 下面簡要介紹國產(chǎn)側(cè)視式膀胱鏡窺鏡中的光學(xué)系統(tǒng)。該膀胱鏡的視向角為90，在物鏡前裝了一個球面棱鏡，被觀察的物體經(jīng)球面棱鏡后光軸轉(zhuǎn)90

5、，而后再經(jīng)物鏡系統(tǒng)成像。球面棱鏡的形狀如圖63所示。它是將玻璃球磨去一半，再磨出與底面成45的斜面，并在底面鍍反射膜而成的。當球面棱鏡裝入儀器后，與底面成45的斜面放在水平位置作為進光的窗口，因而球面棱鏡可看作是棱鏡與透鏡的組合。手術(shù)用膀胱鏡窺鏡中的球面棱鏡尺寸比檢查用膀胱鏡的球面棱鏡尺寸小，因為手術(shù)用膀胱鏡的窺鏡中要留一間隙以備手術(shù)器械插入。手術(shù)用膀胱鏡中的球面棱鏡尺寸見圖-6-3(b)，檢查用膀胱鏡的球面棱鏡尺寸見圖6-3(a)。由圖可見，它們相應(yīng)與球面棱鏡組合的透鏡球面半徑為r1.2mm和r1.6mm。當棱鏡玻璃選定后，應(yīng)用光學(xué)理論即可求出各自的像方焦距。檢查用窺鏡的光學(xué)系統(tǒng)如圖6-4所

6、示。圖中1為球面棱鏡，2為外物鏡，3為內(nèi)物鏡，4和5為轉(zhuǎn)像透鏡，6為目鏡，7為道威棱鏡，8為保護玻璃。保護玻璃的作用是保持光學(xué)系統(tǒng)的干燥，防止潮濕空氣進入窺鏡內(nèi)部影響成像的清晰度。球面棱鏡，外物鏡和內(nèi)物鏡組成物鏡系統(tǒng)。當物體為右手坐標o-x-y-z時，經(jīng)物鏡系統(tǒng)扁所得像為正立的左手坐標o-x-y-z(因球面棱鏡的底面為一反射面)。假定球面棱鏡組合的透鏡光焦度為1，外物鏡和內(nèi)物鏡的光焦度各為2和3，三者都看作是薄透鏡，而且薄透鏡之間的間隔d很小，則合成后的總光焦度=123()。已知球面棱鏡、外物鏡和內(nèi)物鏡的像方焦距f1、f2和f3很小，即光焦度1，2和3很大，因此合成后的總光焦度也很大，也就是合

7、成光組的總焦距很小。由牛頓公式 (此處x為物點到透鏡物方焦點的距離，x為像點到像方焦點的距離，f為透鏡的像方焦距，f為透鏡的物方焦距)可知當合成總焦距f很小時，f也很小。在x較大時，x很小，即像的位置離開合成光組的像方焦點 f很近。這可以通過下面的例子說明：有三組透鏡，用a、b、c表示，其像方焦距各為f1=20mm，f2=10mm，f3=4mm，而物距x=-80mm,通過牛頓公式所計算出的像距x見表61。從表61可以看出，在物距相同的情況下，合成焦距小的光組，像距也小，即像的位置離光組像方焦點的距離也近。由物鏡系統(tǒng)成的像再經(jīng)過轉(zhuǎn)像透鏡4和5后，在轉(zhuǎn)像透鏡5的像方焦面成的像為倒立的左手坐標像。一

8、般情況下轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的橫向放大率后取1，有時也可取為1/23，通常轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的數(shù)量為奇數(shù)。在目鏡之后加一道威棱鏡，通過道威棱鏡所看到的像為正立的右手坐標像，即物像關(guān)系完全一致。圖6-5是手術(shù)用膀胱鏡的窺鏡光學(xué)系統(tǒng)圖。圖中為球面棱鏡，2為外物鏡，3為內(nèi)物鏡，4、5、7，8為轉(zhuǎn)像透鏡，6為場鏡，9為目鏡，10為道威棱鏡，11為保護玻璃。如果物體為右手坐標，通過球面棱鏡1及內(nèi)外物鏡2、3所組成的物鏡系統(tǒng)，在物鏡系統(tǒng)像方焦點附近成的像為正立的左手坐標。此像再經(jīng)過轉(zhuǎn)像系統(tǒng)4，5，在轉(zhuǎn)像透鏡5的像方焦面上， 即場鏡6處成一倒立的左手坐標像。這像再經(jīng)第二組轉(zhuǎn)像透鏡7和8，在轉(zhuǎn)像透鏡8的像方焦面處成正立的左手坐標像

9、。在目鏡9后面裝有道威棱鏡，所以通過道威棱鏡所看到的像為倒立的右手坐標像。此處轉(zhuǎn)像系統(tǒng)用的數(shù)量為偶數(shù)，這在習(xí)慣上是較少的，因為轉(zhuǎn)像系統(tǒng)為偶數(shù)，所以不能起到正像的作用，只是為了借此增加鏡管的長度。場鏡6的作用是使來自轉(zhuǎn)像透鏡5的軸外光束偏折到轉(zhuǎn)像系統(tǒng)7，8上來。如果不加場鏡，在視場較大時，軸外光束就不能通過轉(zhuǎn)像系統(tǒng)7、8。此時，轉(zhuǎn)像系統(tǒng)7，8要有相當大的孔徑才能對這部分軸外光束成像。這不僅增大了窺鏡的橫向尺寸，而且還因主光線在轉(zhuǎn)像系統(tǒng)7，8上高度的增大使軸外像差增大，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計非常不利，因而是不允許的。窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的視角放大率為1-球面棱鏡，內(nèi)外物鏡所組成的物鏡系統(tǒng)的橫向放大;2、3-轉(zhuǎn)

10、像系統(tǒng)橫向放大率(當只有一組轉(zhuǎn)像系統(tǒng)時，橫向放大率也只有一個數(shù)據(jù));-目鏡放大率由于膀胱鏡的視場角(此處所說膀胱鏡的視場角就是應(yīng)用光學(xué)中所講的物方視場角，即入射窗邊緣對入射光瞳中心所張的角度范圍。球面棱鏡的窗口為入射光瞳，從窗口中心對入射窗邊緣所張的角為膀胱鏡的物方視場角)為一固定值，從圖66可見，倘若球面棱鏡距離觀察部位較遠，則可窺見較大的范圍。但由于物體經(jīng)過球面棱鏡的橫向放大率 (f為球面棱鏡中透鏡的物方焦距，x為物點到物方焦點的距離)，x的絕對值愈大；則橫向放大率愈小。相反，如果球面棱鏡離觀察部位較近，則可窺見較小的范圍，而放大率較大。通過調(diào)整球面棱鏡與觀察部位的距離，就可以改變放大倍率

11、。目鏡的放大倍數(shù)與觀察者從目鏡中所看到被放大的物像的亮度有直接關(guān)系，因為亮度與出射光瞳半徑的平方成反比，當目鏡放大倍數(shù)增加時，亮度衰減很快，因而放大過甚，物像將無法看清。目鏡放大倍數(shù)一般在1020之間。下面對膀胱鏡的結(jié)構(gòu)作簡單介紹。一，鏡鞘鏡鞘是一根裝有照明設(shè)備及沖水裝置的空心管，做膀胱檢查時首先要將鏡鞘插入膀胱內(nèi)。鏡鞘因頂端的彎頭形式不同而分為兩種。一種是頂端彎頭為135，窺鏡的觀察窗與彎頭凹面在同側(cè)。另一種是頂端彎頭仍為135，窺鏡的觀察窗在彎頭凹面之對側(cè)。小型鎢絲燈泡放在頂端作光源(后面將介紹用導(dǎo)光束傳輸冷光源的新型膀胱鏡光源)。在光源附近開一橢圓孔，光線由此射出而照亮被觀察機體。燈泡的

12、一個極通過頂端的金屬小帽與鏡干聯(lián)結(jié)，并通過鏡干與電源接觸部的一個極相通，另一個極與鏡鞘內(nèi)的絕緣金屬導(dǎo)線相連，導(dǎo)線又與電源接觸部的另一極相通。電源接觸部通過旋轉(zhuǎn)式插銷開關(guān)(或其它形式的插銷開關(guān))與電源接通。鏡干是一截面形狀為橢圓形的金屬管，長度為20cm左右。二、窺鏡膀胱鏡中的窺鏡可分為檢查用窺鏡及手術(shù)用窺鏡兩種。檢查用窺鏡比手術(shù)用窺鏡的直徑大。手術(shù)用窺鏡的后端有三個插孔，左右兩側(cè)為輸尿管導(dǎo)管插入孔，中央較大的孔為手術(shù)器械插孔，所以手術(shù)用窺鏡的尺寸相對就要壓縮。三、纖維導(dǎo)光膀胱鏡纖維導(dǎo)光膀胱鏡與普通燈泡照明膀胱鏡的區(qū)別在于纖維導(dǎo)光膀胱鏡使用的光為外來光(即冷光)。冷光通過光導(dǎo)纖維輸入到膀胱鏡中的

13、傳光纖維，照亮被觀察物體。使用外接冷光源的纖維導(dǎo)光硬性內(nèi)窺鏡與燈泡照明的硬性內(nèi)窺鏡相比，有以下優(yōu)點(1)采用冷光源照明可以提高亮度，使觀測目標圖像清晰，提高了診斷的準確度。(2)用外來冷光源后，在內(nèi)窺鏡中減少了一個熱源，也不會再發(fā)生燈泡熱源燙傷機體組織的現(xiàn)像，故安全可靠。(3)由于光源照度高，為在內(nèi)窺鏡觀察機體時進行靜態(tài)攝像及動態(tài)電視系統(tǒng)觀察提供了有利條件。鑒于用外來冷光源通過光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的硬性內(nèi)窺鏡有以上優(yōu)點，到目前為止，幾乎所有內(nèi)窺鏡(不論是硬性內(nèi)窺鏡還是纖維導(dǎo)像內(nèi)窺鏡)都采用導(dǎo)光束傳輸外來冷光源的照明方式。下面將冷光源的特點分別介紹如下：1冷光源的特點在醫(yī)用光學(xué)儀器上所用光源的輻射中，大

14、部分都是以紅外線輻射出來，可見光只占總輻射的很小一部分，而紅外線又要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?；因而，為了有效地去掉熱源，。使光源變成冷光源，必須在光源中設(shè)法濾掉紅外成分。現(xiàn)在普遍采用的一種方法是使用非球面冷光鏡。內(nèi)部的形狀不是球面而是其他曲面，例如橢球面。在橢球上，通過其橢球長軸的任何截面都是橢圓。從理論上講，只要把燈絲放在橢圓的一個焦點至頂點的中間，經(jīng)過橢球面反射后，光線總會落到另一個焦點至其頂點的范圍內(nèi)，其聚光效率比較高。燈罩可以用玻璃材料 (例如3g5)，在其橢球面上鍍以多層介質(zhì)膜。多層介質(zhì)膜的作用是使紅外光能高度透過，而可見光則從膜上得到反射，從而達到濾去紅外光的目的。導(dǎo)光纖維端面應(yīng)放在橢球面的焦點

15、(燈絲位于橢球面的另一焦點)附近。為了達到更好的濾光效果，可以在冷光鏡和光導(dǎo)纖維之間再加一塊可以透過可見光而吸收紅外光的隔熱玻璃。在實際使用時，燈絲發(fā)的光可能有一部分沒有通過冷光鏡，也就是說可能還有部分紅外光會在光導(dǎo)纖維及隔熱玻璃處產(chǎn)生熱。另外，隔熱玻璃吸收了紅外光以后也會使溫度升高鑒于以上兩個原因，需要在燈絲外邊隔熱玻璃處加個冷卻風(fēng)扇，實行強迫冷卻。冷光源纖維導(dǎo)光系統(tǒng)可參看圖614。圖中上為凹透鏡，它裝在內(nèi)窺鏡觀察窗旁邊的光導(dǎo)纖維輸出端外，其作用是使出射光線有更廣的照明視場。2為導(dǎo)光束，3為溴鎢燈，4為非球面反射鏡(冷光鏡)，s為冷卻風(fēng)扇，6為隔熱玻璃。冷光源箱中有溴鎢燈，冷光鏡、隔熱玻璃、

16、冷卻風(fēng)扇、冷光源的電氣線路等。近來在內(nèi)窺鏡的使用上，人們認為送水送氣和吸引功能是必不可少的，因此冷光源裝置中又增加了氣泵、供水瓶?？刂崎_關(guān)等設(shè)備。第二節(jié) 光纖光學(xué)系統(tǒng)光線由光纖的一端入射，沿著光纖傳播，最后由另一端出射。單條光纖只能起傳光的使用，不能成像，如圖11-1所示，如果把許多光纖固定在一起，構(gòu)成光纖束，就可以把具有一定面積的像面，通過每根光纖，逐點地把像從光纖束的一端傳至另一端。光線在光纖內(nèi)表面發(fā)生多次全反射，使光線由一端沿著光纖傳播至另一端。這種光纖的缺點是光纖表面的很小的缺陷，塵埃，污物都將使光發(fā)生散射而射出光纖，引起光能損失。在一般光學(xué)系統(tǒng)中的全反射棱鏡的反射面上，雖然也存在這些

17、缺陷，但是在一個棱鏡系統(tǒng)中只有若干次反射，因而影響不大。而在光纖中，光線可能要經(jīng)過上千次上萬次全反射，如果每次全反射都損失一部分光能，總的損失就十分可觀了。這種單質(zhì)光纖特別不適用于傳像的光纖束，因為在光纖束中，光纖之間是緊密接觸的，光線有可能從一根光纖透入另一根光纖，這將影響傳像的清晰度。為了克服光纖的上述缺點，在光纖的外面包上一層折射率比芯料低的玻璃，如圖11-3所示，這樣的光纖稱為外包光纖。在這種光纖中，光線在光纖內(nèi)外兩種玻璃的分界面上進行全反射。這樣光纖表面的缺陷和污物，就不會影響全反射。目前使用的光纖大多屬于外包光纖。一、外包光纖的光學(xué)性質(zhì)設(shè)光纖芯料的折射率為n，外包材料的折射率為n，

18、并且nn，光纖所在空間介質(zhì)的折射率為n0，如圖11-4所示。圖11-4欲使光線在光纖的內(nèi)外介質(zhì)分界面上發(fā)生全反射，則入射角i須大于或等于臨界角imin。由圖11-4得：由上式得到：將代人上式簡化得光線在光纖端面上發(fā)生折射，根據(jù)折射定律有以上公式中為光線在光纖端面與光纖軸線的夾角，稱為光纖的數(shù)值孔徑。和一般光學(xué)系統(tǒng)對應(yīng)，數(shù)值孔徑用符號na代表 （11-1）對位在空氣中的單質(zhì)光纖，可以看作是=l的外包光纖，將=l代入na公式，得到單質(zhì)光纖的數(shù)值孔徑公式 （11-2）由公式11-1、11-2可以看到，外包光纖的數(shù)值孔徑總是比同一芯料的單質(zhì)光纖小。在實際使用中，一般入射光束的數(shù)值孔徑都小于光纖的數(shù)值孔

19、徑，因此光纖的數(shù)值孔徑代表了光纖的傳光能力，它是光纖的重要性能指標。欲增大光纖的數(shù)值孔徑，必須增加內(nèi)外兩種玻璃的折射率差。由于高折射率光學(xué)玻璃的發(fā)展，目前玻璃光纖的最大數(shù)值孔徑可以達到1.4。當然對na大于1的情形，光纖的兩端必須位在浸液中，好像顯微物鏡的數(shù)值孔徑大于l時，必須采用浸液物鏡一樣。二、全反射光纖的應(yīng)用光纖的應(yīng)用大致可以分成兩大類，第一類用于傳遞光能，稱為導(dǎo)光束:第二類用于傳遞圖像稱為傳像束。下面分別介紹這兩個方面的應(yīng)用1、導(dǎo)光束導(dǎo)光束可由剛性或柔性的光纖束構(gòu)成，光纖束中光纖在入射端和出射端的排列順序可以是任意的，導(dǎo)光束一般用于目標的照明。導(dǎo)光束的輸入端和輸出端，光纖可以排列成不同

20、的截面形狀，以滿足各種特殊的照明需要。例如用一個點狀光源照明一個長狹縫，可以把導(dǎo)光束的捕人端排成圓形，通過透鏡把光源發(fā)出的光聚焦在導(dǎo)光束的輸大端面上，而把光纖束的輸出端排列成線狀，以照明整個狹縫，如果用一般光學(xué)系統(tǒng)，直接把光源成像在狹縫上，則像的直徑必須大于狹縫長度，如圖11-7所示，這樣大部分光線都不能進入狹縫而被浪費了。導(dǎo)光束的另一種應(yīng)用是用于掃描系統(tǒng)，把光纖的一端與掃描頭聯(lián)結(jié)，另一端與光能接收器聯(lián)結(jié)，可以進行大面積的掃描，它比用一般光學(xué)系統(tǒng)來完成同樣的任務(wù)要簡單得多。2、傳像束用于傳像束的光纖必須有很好的外包層，并且輸入端和輸出端的排列順序應(yīng)完全相同。用傳像束傳像有許多特殊的優(yōu)點，如長度

21、和空間無嚴格限制，具有很大的數(shù)值孔徑，沒有像差，它的缺點是：光纖束中的少數(shù)光纖可能被折斷，使輸出像面上出現(xiàn)盲點；輸入輸出端的排列形狀可能有變形，引起像的變形；只存在一對共軛面，而且景深很小；分辨率受光纖直徑的限制。醫(yī)用內(nèi)窺鏡則使用成百上千甚至幾萬根普通纖維絲扎成的纖維束，各纖維絲之間因為有了包層涂料(也稱被覆層，光在發(fā)生全反射時，還會滲入被覆層一定深度，滲入的深度與入射光波長，入射角及偏振面等有關(guān)，一般認為滲入a2，所以被覆層必大于此值)，有時再加上一層吸收層，就不會發(fā)生光的泄漏和干擾。對于導(dǎo)像束，每根纖維絲的端面都可看作為一個取樣孔，在獨立的傳光過程中都攜帶著一個像元。入射像可看作由許多亮度

22、不等的像元所組成。纖維束可看作由若干取樣孔規(guī)則排列的折射器，它可以按自己排列的規(guī)律把入射像分成和取樣孔數(shù)目相等的像元。像元的大小等于取樣孔徑，只有在纖維絲兩端按相同的次序排列時，光學(xué)圖像才能從一端不失真地傳導(dǎo)到另一端，見圖718。三、纖維內(nèi)窺鏡的基本結(jié)構(gòu)纖維內(nèi)窺鏡的種類很多，形式千變?nèi)f化，但其基本結(jié)構(gòu)大同小異，下面以常用的纖維光學(xué)胃鏡(以后簡稱胃纖鏡)為主介紹纖鏡的基本結(jié)構(gòu)。在胃纖鏡未發(fā)明之前的一段很長時期，臨床上應(yīng)用的一種胃鏡，其光學(xué)部分由一個棱鏡和許多透鏡組成，如圖724。胃鏡的前端有許多短的金屬小管沿軸向順序排列，金屬小管中間夾放了轉(zhuǎn)像透鏡和場鏡，在金屬小管外面套了刻有螺旋小槽的(照明電

23、線的通路)彈性螺旋金屬管。這部分是胃鏡的軟管部分，它可以彎曲。由于轉(zhuǎn)像系統(tǒng)各透鏡的像方焦距很小，而且透鏡之間的距離靠得很近，因而在軟管彎曲時仍能成像，如圖7-25所示。硬管部分由于不需彎曲，故其轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的透鏡較少。硬管部分之間用螺紋連接；這種胃鏡叫做軟式胃鏡，它采取老式的燈泡照明。五十年代纖維光學(xué)技術(shù)用于醫(yī)用內(nèi)窺鏡后，纖維光學(xué)幾乎統(tǒng)治了醫(yī)用內(nèi)窺鏡的所有領(lǐng)域，使內(nèi)窺鏡在結(jié)構(gòu)形式，類別上發(fā)生了很大的變化，實際上成為醫(yī)用內(nèi)窺鏡很大的一次革命；近年來有些國家的產(chǎn)品已采用自聚焦光纖傳像，用自聚焦光纖代替光學(xué)玻璃透鏡，這將對醫(yī)用內(nèi)窺鏡外徑細化，為醫(yī)用內(nèi)內(nèi)窺鏡深入到體腔深部困難部位開創(chuàng)了新的領(lǐng)域。1、光學(xué)成

24、像系統(tǒng)圖726為胄纖鏡光學(xué)系統(tǒng)原理圖。圖中1為直角屋脊棱鏡，入射光線經(jīng)直角屋脊棱鏡轉(zhuǎn)折了90，故視向角為90(側(cè)視式)，但物體的坐標系統(tǒng)不變。被觀察物體經(jīng)直角屋脊棱鏡和物鏡2成像于傳像纖維束3的輸入端，傳像纖維束將物像保持原形真實地傳遞到其輸出端。在該端所得到的像通過目鏡4成放大虛像在明視距離處，目鏡可根據(jù)人眼的屈光度不同進行視度調(diào)節(jié)。儀器的視角放大率：目式中 物鏡橫向放大率，目目鏡放大率。物鏡的橫向放大率與物距成反比，即物體離物鏡的物方焦點愈遠。，則物鏡的放大倍率愈?。ǎ?。反之，被觀察的物體離物鏡的物方焦點愈近，則物鏡的放大倍率愈大。又因為物鏡組的焦距比較小，即使物距的變化范圍較大，對像距的

25、影響也很小。上述物距與像距之間變化的關(guān)系可從表7-2看出(設(shè)物鏡焦距為3.2mm)。物鏡組的結(jié)構(gòu)如圖7-27。目鏡組結(jié)構(gòu)如圖7-28。圖7-26的目鏡是處于觀察狀態(tài)的位置，攝影時，目鏡兼作攝影鏡頭。當將攝相機接到內(nèi)窺鐿目鏡接頭上時，目鏡位置自動向右移動，使傳像束輸出端位于f(目鏡物方焦距)與2f之間，這樣就使傳像束輸出端上的像通過目鏡成一放大的實像。在攝影時目鏡橫向放大率取三倍，如果傳像束尺寸為2.2x2.2mm，則在膠片上畫面尺寸為6.6 x 6.6mm。圖7-29為攝影時的光學(xué)系統(tǒng)圖，虛線方框內(nèi)為取景器的光學(xué)系統(tǒng)，傳像束4端面cd上的圖樣通過目鏡1及平面反射鏡2成像在場鏡6的平面5上。平面

26、5就是像平面。五角棱鏡7杷光束折轉(zhuǎn)90后在取景器目鏡8的像方焦點附近成像，人眼通過目鏡進行觀察取景。取景結(jié)束后按動快門撳鈕。在快門動作前，平面反射鏡2從位置ab跳到ac。這時能在膠片3上成一清晰的像，因為膠片3到目鏡1的距離等于場鏡成像面5到目鏡1的距離，2、纖鏡的基本結(jié)構(gòu)與功能 圖7-30為纖鏡的基本結(jié)構(gòu)。圖中1為頭部，2為彎曲部，3為軟管部， 4為控制部，5為導(dǎo)光纜。現(xiàn)將各部分結(jié)構(gòu)敘述如下： 1頭部 頭部有一觀察窗，觀察窗設(shè)在頭部頂端的叫前視式纖鏡，如圖7-31,其視向角為0。圖中l(wèi)為吸引及鉗孔口，2為光導(dǎo)纖維束(照明窗)，3為觀察窗，4為送水/送氣口，觀察窗設(shè)在側(cè)面的叫側(cè)視式纖鏡，如圖7

27、-32，其視向角為90。側(cè)視式纖鏡可以從側(cè)面觀察病區(qū)，但插鏡時比較盲目，因為在回轉(zhuǎn)曲折的體腔內(nèi)插鏡時，側(cè)視式纖鏡看不到前進方向的情況，無法引導(dǎo)。在食道，支氣管，腸等狹窄的器官管道使用側(cè)視式纖鏡，只能觀察到觀察窗一面的部位。如要觀察窗背面的部位，則需要旋轉(zhuǎn)纖鏡才行，因而對狹窄的管道不適宜用側(cè)視式纖鏡。前視式纖鏡能觀察頭部的前方，能看清管道的彎曲情況，可以引導(dǎo)插鏡，但對狹窄的器官管道要正視側(cè)壁比較困難。前斜視纖鏡具有前視的優(yōu)點，由于觀察窗在斜面上(見圖7-33)克服了前視、側(cè)視纖鏡的部分缺點。前斜式胃纖鏡的視向角大多為150。在頭部觀察窗旁有一送水，送氣口。從這個出口送氣可使被檢查的內(nèi)腔鼓起，皺壁

28、伸開，以利觀察。從這個出口噴水，可以清洗觀察窗。頭部還有一個或者兩個照明窗，里面是導(dǎo)光束的端面。照明窗與觀察窗之間的位置安排很重要。目的是使照明區(qū)與觀察區(qū)域相一致。此外還有一個或者兩個鉗孔，該孔兼作吸引孔，是手術(shù)器械的伸出孔，并附有升降機構(gòu)(或稱轉(zhuǎn)向器)，以引導(dǎo)手術(shù)器械在工作時的方位。物鏡系統(tǒng)的焦點有兩種方式，一種是焦點固定式，它的景深比較大，也就是觀察窗前一個較大范圍的物像都可清晰成像，但其最清晰的成像距離是固定的，被觀察的物體不一定處在這個最清晰區(qū)內(nèi)。這種形式的纖鏡可觀性比較好。另一種是可調(diào)焦點式，能使被觀察物體處于最清晰的區(qū)域，但景深比較小，為了觀察不同部位，經(jīng)常要調(diào)焦，這種可調(diào)焦形式多

29、用于作精細檢查時用。另外還有一種是上述兩種形式相結(jié)合的形式，即焦點基本固定，但在作精細檢查時又可轉(zhuǎn)為可調(diào)式。頭部尺寸直接關(guān)系到纖鏡直徑的粗細，因而頭部各孔位置要安排緊湊，合理。2彎曲部 纖鏡有了能上下左右彎曲的功能后，可以基本消滅觀察盲點，并且插鏡方便，減少了病人的痛苦。此外，臨床要求纖鏡有大的彎曲角度，小的彎曲半徑。從圖7-34可以看到一些纖鏡的彎曲情況。有的胃纖鏡的彎曲部分可分前后兩段彎曲，叫做雙曲式。如圖735所示的纖鏡，前段可向上120，向下90，向左40，向右50彎曲，后段可上下90彎曲。彎曲部的外面套了套管，套管內(nèi)為蛇骨管，蛇骨管的內(nèi)壁裝了四根鋼絲繩。鋼絲繩的一端與纖鏡頭部固定，另

30、一端與彎曲手柄旋鈕固定。當旋轉(zhuǎn)彎曲手柄旋鈕時，鋼絲牽動彎曲部可上，下、 左、右彎曲，見圖736。彎曲部鎖緊裝置如圖7-37所示。當旋轉(zhuǎn)左右彎曲手柄時，由于繞在左右彎曲鼓輪10上的鋼絲繩隨手柄3旋轉(zhuǎn)面牽動彎曲部左、右彎曲。當彎曲到一定位置需要固定時，可旋轉(zhuǎn)左右彎曲鎖緊手輪1。因鼓輪軸4上車有螺紋，因而在旋轉(zhuǎn)手輪的同時；手輪1可向下(靠近手柄3)運動。同時鎖緊片2也一道跟著靠近手柄3，利用鎖緊片產(chǎn)生的摩擦力，頂住手柄3的擺動，從而達到鎖緊的目的。上下彎曲與鎖緊也以同樣原理完成。彎曲部外套要柔軟，并且在多次彎曲下不致開裂，和頭部及后面軟管部的粘合要牢固，不能滲水。3、軟管部 軟管內(nèi)有導(dǎo)光束、導(dǎo)像束、

31、進水送氣管、活檢吸引通道以及彎曲牽引鋼絲等。軟管外包不銹鋼帶軟管或蛇骨管及金屬網(wǎng)管，再包以聚乙烯或聚氨酯等塑料管。在塑料管外還有插入深度的指示刻度。軟管部不能太軟。纖鏡在翻轉(zhuǎn)時先轉(zhuǎn)控制部，然后傳到體外的軟管，再把扭矩傳到體內(nèi)軟管，而后到達頭部，使纖鏡翻轉(zhuǎn)。如果軟管太軟，在翻轉(zhuǎn)時就會扭曲，會影響到翻轉(zhuǎn)頭部的動作要求。4、控制部圖7-38為上海醫(yī)用光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的纖維上消化道內(nèi)窺鏡的控制部，控制部上的左右彎角旋鈕及其鎖緊裝置，以及上下彎角旋鈕及其鎖緊裝置的機構(gòu)原理已在圖7-37中表示并附說明，在此不再重復(fù)。1一機身 2送水送氣按鈕 3一吸液按鈕 4一螺帽 5-活檢鉗插口 6一目鏡視度調(diào)節(jié)圈 7一左右彎角鎮(zhèn)緊輪 8上下彎角鎖緊輪 ：9一左右彎 角旋鈕 10一上下彎角旋鈕 11活檢鉗角度操作輪下面將吸液，送水送氣及活檢鉗角