医用内窥镜的ABC,由外而内看穿你

随着科学技术的发展，医用内窥镜已经被广泛的应用于医疗领域，它是人类窥视、治疗人体内器官的重要工具之一。

内窥镜在200年多年的发展过程中结构发生了4次大的改进，从最初的硬管式内窥镜（1806-1932）、半曲式内窥镜（1932-1957）到纤维内窥镜（1957以后），又到如今的电子内窥镜（1983年以后）。影像质量也发生了一次次质的飞跃。

最初德国人研制的第一台硬管内镜以烛光为光源，后来改为灯泡作光源，而当今用LED照明，内镜获得的是彩色相片或彩色电视图像。其图像已不再是组织器官的普通影像，而是如同在显微镜下观察到的微观图像，微小病变清晰可辨，其影像质量已达到了较高的水平。

医用内窥镜在临床上的应用越来越普及，它正在向着小型化、多功能、高像质发展。下面介绍医用内窥镜的分类、组成、结构、工作原理、临床应用及发展趋势。

2医用内窥镜的分类

1、按其成像构造分类：

可大体分为3大类：硬管式内窥镜、光学纤维（可分为软镜和硬镜）内窥镜和电子内窥镜（可分为软镜和硬镜）。

2、按其功能分类： 
2.1、用于消化道的内窥镜：硬管式食道镜、纤维食道镜、电子食道镜、超声电子食道镜；纤维胃镜、电子胃镜、超声电子胃镜；纤维十二指肠镜、电子十二指肠镜；纤维小肠镜、电子小肠镜；纤维结肠镜、电子结肠镜；纤维乙状结肠镜和直肠镜。 

2.2、用于呼吸系统的内窥镜：硬管式喉镜、纤维喉镜、电子喉镜；纤维支气管镜、电子支气管镜；

2.3、用于腹膜腔的内窥镜：有硬管式、光学纤维式、电子手术式腹腔镜。

2.4、用于胆道的内窥镜：硬管式胆道镜、纤维胆道镜、电子胆道镜。 

2.5、用于泌尿系统的内窥镜：

2.5.1 膀胱镜：可分为检查用膀胱镜、输尿管插管用膀胱镜、手术用膀胱镜、示教用膀胱镜、摄影用膀胱镜、小儿膀胱镜和女性膀胱镜。

2.5.2 输尿管镜。

2.5.3 肾镜。 

2.6、用于妇科的内窥镜：宫腔镜、人工流产镜等。 

2.7、用于关节的内窥镜：关节腔镜。

3医用内窥镜系统组成

1、医用内窥镜系统组成：

1.1 医用内窥镜系统大体由三大系统组成：

窥镜系统----图像显示系统-----照明系统

1.2 内窥镜组成：镜体—镜鞘

镜体：物镜、传像元件、目镜、照明元件、及辅助元件组成。

1.3 图像显示系统组成：CCD光电传感器，显示器，计算机，图像处理系统组成。

1.4 照明系统组成：照明光源（氙灯冷光源、卤素灯冷光源、LED光源），传光束组成。

2、医用内窥镜系统图片

3、医用内窥镜系统连接示意图

4医用纤维内窥镜

1、纤维内窥镜图片

2、纤维内窥镜结构

纤维内窥镜一般由目镜、手轮（软性或半硬性）、钳道口、导光束接口、导像束、导光束组成，有些产品还包括送水（气）孔、闭孔器等。

纤维内窥镜由光学观察系统、照明传输系统和支架构件组成。

光学观察系统由聚焦成像的物镜组、传输物镜组像的传/转像组和目视观察用的目镜或CCD转接镜构成；照明传输系统由混编排列的多束导光纤维构成；支架构件由支承并包裹前述系统并开有手术或冲洗孔道的医用金属或有机材料构成。

纤维内窥镜头部结构示意图

3、纤维内窥镜分类

3.1 纤维内窥镜按用途分为：上消化道内窥镜、下消化道内窥镜、呼吸道内窥镜。

3.2 按光学视向角分为：前视型、斜视型、侧视型三种。

3.3 按功能分为：具有手术功能（带手术和/或冲洗孔道）和不具有手术功能（检查用）两种。

4、纤维内窥镜工作原理

纤维内窥镜与传统纯光学镜片构成的内窥镜或电子内窥镜的最大区别在于传像组采用了传像光纤，该传像光纤由多束导光纤维按照坐标对位原则面阵排列，每一根导光纤维作为面阵上一个像素在传像光纤两端的坐标位置一一对应。物镜将物体直接聚焦并成像于光纤面阵上，光纤面阵上的每一像素（每一根导光纤维）分别接收对应位置像的光能，并将该光能传输至传像光纤的另一端发出，光纤面阵上的所有像素在像方端输出的全部光能重组了物镜的聚焦像，即达到了光纤传像目的。

纤维内窥镜有效应用的关键性能是成像水平，除要求物镜有大视角、小畸变、高相对孔径和景深外，传像光纤质量是纤维内窥镜成像质量和水平的主要贡献，其中传像光纤的像素数是限制纤维内窥镜分辨极限的关键因素（对给定视场而言）。高像素数传像光纤的制作，涉及单光纤芯直径制造能力和成型技术。这类制造工艺有：热溶法等，排列工艺有：单层合片法等，目前传像光纤最小芯径不足5微米。其他如单光纤一致性质量、面形处理等也限制了传像光纤的质量。

5、 传像光纤介绍

5.1 光学纤维传光原理：

普通光学纤维是一种的圆柱形细丝，它具有双

层结构：中间是高折射率的纤维芯，外部是低折射率的纤维涂层，芯和涂

层间具有良好的光学界面。那么入射光线在光学纤维内经过若干次全反射

后将会从光学纤维的另一端出射。这就是光线在光学纤维中传播的简单原

理。

5.2 传像光纤的两种排列方式

5.3 制作要求：

将拉制为成品的单丝，有序排列，一一对应。

优点：柔软，便于弯曲，成本低廉。缺点：在使用中易断丝，

使用寿命短，分辨率低。

5.4、软性传像束

5.5、硬性传像束

制作要求：将拉制为成品的较粗的单丝，有序排列，一一对应后捆扎在一起再进行拉制。

优点：在使用中不易断丝，使用寿命长，

分辨率高。

缺点：硬质结构不能弯曲，成本高。

6、 传光光纤介绍

5医用电子内窥镜

1、电子内窥镜图片

2、 电子内窥镜的组成

电子内窥镜主要由内镜、电视信息系统中心和电视监视器三个主要部分组成。它的成像主要依赖于镜身前端装备的微型图像传感器（charge coupled device, CCD），CCD的主要功能是能把光信号转变为电信号。就是一台微型摄像机将图像经过图像处理器处理后，显示在电视监视器的屏幕上。比普通光导纤维内镜的图像清晰，色泽逼真，分辨率更高，而且可供多人同时观看。

3、 基本结构：

电子内镜的构成除了内镜、电视信息系统中心和电视监视器三个主要部分外，还配备一些辅助装置，如录像机、照相机、吸引器以及用来输入各种信息的键盘和诊断治疗所用的各种处置器具等。