內(nèi)窺鏡的發(fā)展

內(nèi)窺鏡的技術(shù)分析與未來發(fā)展方向信息內(nèi)窺鏡的歷史經(jīng)歷了從硬性光學(xué)內(nèi)窺鏡到光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡再到電子內(nèi)窺鏡的過程。隨著半導(dǎo)體和計算機技術(shù)的飛速發(fā),1983年美國人首先發(fā)明了電子內(nèi)窺鏡并應(yīng)用于臨,被認(rèn)為是內(nèi)窺鏡發(fā)展史上的第三個里程碑。電子內(nèi)窺鏡不是通過光學(xué)鏡頭或光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)圖,而是通過裝在內(nèi)窺鏡先端被稱為微型攝像機的光電耦合元件CCD將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡?再經(jīng)過圖像處理"重"高清晰度的、色彩逼真的圖像。圖像質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著內(nèi)窺鏡的使用效,也標(biāo)志著內(nèi)窺鏡技術(shù)不斷提高、不斷完善的發(fā)展進程。電子內(nèi)窺鏡的出,使圖像質(zhì)量提高到一個嶄新的水,因此在臨床上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。1圖像質(zhì)量圖像質(zhì)量是電子內(nèi)窺鏡的本質(zhì)和最重要的性能指,也是用電子技術(shù)對圖像進行合成再處理的技術(shù)基,圖像質(zhì)量可分為清晰(分辨,由像素數(shù)量決)、色彩還原(逼真程)和觀察的舒適(圖像穩(wěn)定性、對比度和亮度)幾個方面。決定電子內(nèi)窺鏡圖像質(zhì)量的核心部件是光電耦合元(CCD)它如同電子內(nèi)窺鏡的心,其基本構(gòu)造是在對敏感的半導(dǎo)體硅片上采用高精度的光刻技術(shù)分割出數(shù)十萬個柵,每一個柵格代表一個成像元,像素數(shù)越,圖像的分辨率越,畫面越清晰。CCD只能感受光信號的強,電子內(nèi)窺鏡的彩色還原是通過在CCD的攝像光路中添加彩色濾光,并對彩色視頻信號進行處理后獲得的。彩色濾光片的放置有以下兩種方式。(1順次方式。將一塊帶有同樣面積的紅、綠、藍(lán)三種原色濾光片的圓盤置于照明光源,當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn),紅、綠、藍(lán)三種色光順次照射被射物,CCD攝像時所產(chǎn)生的三種強弱信號也依次有時間間隔地傳送并儲存在圖像處理器中。采用順次方式CCD的電子內(nèi)窺鏡的優(yōu)點是由于三色光分別照,像素數(shù)相當(dāng)于原來的3倍,因而可提高分辨率,而且內(nèi)窺鏡易于做得細(xì)且硬性部短,缺點是濾光盤高速旋轉(zhuǎn)引起的圖像閃爍,以及由于紅、綠、藍(lán)依次攝像引起的套色不準(zhǔn)而出現(xiàn)的彩虹現(xiàn)象。目前在中國市場上,日本奧林巴斯公司和賓得公司生產(chǎn)的電子內(nèi)窺鏡都是采用像素分別為8.1萬和6.25萬的順次式黑白CCD。(2)同步方式。在CCD的受光面上鑲嵌原色和補色的濾光片,當(dāng)白色光源照射到被射物體,由它發(fā)出的光作用到CCD時,由于鑲嵌式濾光片的作用直接產(chǎn)生彩色信號,傳送并儲存在圖像處理器中。采用同步方式CCD的電子內(nèi)窺鏡的優(yōu)點是圖像清晰,亮度高,色彩還原性好,缺點是技術(shù)難度高。由于鑲嵌式濾光片的置入,為縮小內(nèi)窺鏡的直徑和縮短先端硬性部增加了技術(shù)難度。目前在中國市場上,日本富士公司生產(chǎn)的電子內(nèi)窺鏡采用了像素為41萬的同步式彩色CCD,最高像素數(shù)達(dá)85萬。根據(jù)以上分析,同步方式CCD的技術(shù)難度要高于順次方式CCD,但所獲得的圖像質(zhì)量要明顯優(yōu)于采用順次方式的CCD。目前,日本富士公司推出的采用同步方式CCD技術(shù),具有857Y像素的電子內(nèi)窺鏡處于世界領(lǐng)先水平,標(biāo)志著電子內(nèi)窺鏡技術(shù)的又一次飛躍,必將推動內(nèi)窺鏡診斷治療水平再上一個新臺階。2視頻處理器視頻(圖像)處理器的作用是將電子內(nèi)窺鏡CCD提供的模擬信號轉(zhuǎn)換為二進制代碼的數(shù)字信,并可用多種方式記錄和保存圖,如用錄像機錄制的方式保存清晰的動態(tài)圖;用35mm照相機在監(jiān)視器圖像凍結(jié)的狀態(tài)下拍攝保存靜止圖;用激光光盤記錄動態(tài)或靜止的圖;用軟盤記錄靜止圖像等。此,電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還可以與電子計算機相,將患者的姓名、性別、年齡、主要癥狀、診斷結(jié)果等臨床資料與所記錄的各種圖像存入計算,通過編,可以打印檢查報,也便于患者隨訪和病歷統(tǒng)計研究以及遠(yuǎn)程會診和教學(xué)等。這種所謂的圖文工作站可以與醫(yī)院各科室的患者和圖像資料工作站連網(wǎng),實現(xiàn)醫(yī)院的計算機管理。目前,電子內(nèi)窺鏡圖文系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各大醫(yī)院,受到醫(yī)生和患者的歡迎和好評。3電子內(nèi)窺鏡的構(gòu)造為了減輕患者的痛苦,電子內(nèi)窺鏡的鏡身(插入部)要做到盡可能的細(xì)(由先端部粗細(xì)決定),先端硬性部要盡可能短。CCD的大小、形狀和構(gòu)造是決定內(nèi)窺鏡粗細(xì)和先端硬性部長短的關(guān)鍵。在電子內(nèi)窺鏡先端部安裝CCD的方法有兩種,一種是CCD的受光面垂直于物鏡光軸方向,使CCD直接接受從物鏡射來的光,是一種最簡單的結(jié)構(gòu),在這種情況下,必須使用超小型的CCD,這樣可使先端的硬性部最短。另一種就是CCD的受光面平行于物鏡光軸,物鏡射來的光通過一個900(的轉(zhuǎn)向棱鏡照射到CCD受光面上。這種方法可以使內(nèi)窺鏡的先端部變細(xì),但硬性部變長,而CCD的面積可以擴大,CCD的像素數(shù)可大大提高。為了獲得更清晰、更精美的圖像質(zhì)量,目前的電子內(nèi)窺鏡逐漸趨向于采用第二種方法安裝CCD,這無疑在技術(shù)上增加了CCD的加工和工藝難度,隨著電子內(nèi)窺鏡技術(shù)的不斷改進和完善,高像素數(shù)CCD的體積會越做越小,滿足于臨床需要的各種細(xì)徑電子內(nèi)窺鏡應(yīng)運而生,幾乎可涉及到醫(yī)療的各個領(lǐng)域。同時,一些具有大孔徑或雙孔道及抬鉗等特殊裝置的治療用電子內(nèi)窺鏡的出現(xiàn),再加上一系列配套輔助器械的研制與開發(fā),為電子內(nèi)窺鏡在臨床上的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。目前,臨床上的一些病癥已可以通過內(nèi)窺鏡下或小切口治療的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手術(shù),大大減輕了患者的痛苦。4電子內(nèi)窺鏡產(chǎn)品當(dāng)前在中國市場上主要有日本的奧林巴斯、富士和賓得這幾家公司的電子內(nèi)窺鏡產(chǎn)品。已應(yīng)用于臨床的主要有胃鏡、十二指腸鏡、小腸鏡、結(jié)腸鏡、腹腔鏡、支氣管鏡、斜視胃鏡和雙孔道胃鏡等不同型號、不同規(guī)格的電子內(nèi)窺鏡。此外,一種無痛苦、可吞服的藥丸式電子內(nèi)窺鏡已經(jīng)問世并應(yīng)用于臨床,主要用于胃鏡和結(jié)腸鏡無法到達(dá)的,長度達(dá)數(shù)十米的小腸疾病的診斷。這種藥丸實際上就是一種微型攝像機和圖像信號發(fā)射機,固定于患者腰帶上的接收器可接收、處理和保存藥丸發(fā)來的彩色圖像信號,將接收器連于醫(yī)生的計算機,就可以觀察患者小腸內(nèi)的所有情況。電子內(nèi)窺鏡的廣泛應(yīng)用使早癌的診斷率達(dá)到了前所未有的高水平。特別是日本富士公司推出的內(nèi)窺鏡下小探頭超聲系統(tǒng),可將不同頻率、不同規(guī)格的小超聲探頭通過內(nèi)窺鏡的孔道送到體內(nèi),探查不同組織層面的腫瘤狀況,大大提高了診斷的陽性率。與此同時,各種各樣的內(nèi)窺鏡下治療也蓬勃興起,如:食管狹窄擴張術(shù)、消化道異物取出術(shù)、消化道息肉切除術(shù)、上消化道出血的內(nèi)窺鏡下治療、消化道癌內(nèi)窺鏡下治療、十二指腸乳頭切開術(shù)、十二指腸內(nèi)窺鏡膽管引流術(shù)、慢性胰腺炎的內(nèi)窺鏡治療、經(jīng)口膽管鏡下治療膽結(jié)石(激光碎石)、腹腔鏡下治療術(shù)等。作為一種重要的微創(chuàng)外科手術(shù),內(nèi)窺鏡(光學(xué)內(nèi)窺鏡、光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡)手術(shù)近年來得到了迅速發(fā)展。電子腹腔鏡的問世,是電子內(nèi)窺鏡手術(shù)的開端。電子內(nèi)窺鏡手術(shù)除具有普通內(nèi)窺鏡手術(shù)創(chuàng)傷小、可減輕患者痛苦、術(shù)后恢復(fù)快、有利于降低醫(yī)療成本等特點外,還具有畫面清晰、便于圖像保存與傳輸,遠(yuǎn)程會診及教學(xué)等特點。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,電子胸腔鏡、電子宮腔鏡、電子關(guān)節(jié)鏡、電子喉鏡、電子膽管鏡、電子腦室鏡等也將不斷問世,為電子內(nèi)窺鏡手術(shù)開辟了廣闊的領(lǐng)域。目前,美國等一些西方發(fā)達(dá)國家正在研制一種內(nèi)窺鏡手術(shù)機器人系統(tǒng),用它來完成內(nèi)窺鏡的操作,甚至手術(shù)器具的操作。借助