医用内窥镜的未来发展和技术分析

广东食品药品职业学院

毕业论文

医用内窥镜的技术分析与未来发展方

向

毕业生姓名杨雨青

毕业生学号113572101039

毕业生班别医电维护

专业名称医用电子仪器与维护

所属系医疗器械

指导教师温志浩

论文提交日期2016/03/27

医用内窥镜的技术分析与未来发展方向

13级医疗器械医用电子仪器与维护，杨雨青

【摘要】医用内窥镜是集中了传统光学、人体工程学、精密机械、现代电子、数学、软件等于一体的检测仪器。一个具有图像传感器、光学镜头、光源照明、机械装置等，它可以经口腔进入胃内或经其他天然孔道进入体内。利用内窥镜可以看到X射线不能显示的病变，因此它对医生非常有用。本论文阐述的是医用内窥镜的结构原理，使用方式及其未来的发展趋势。

【关键词】医用内窥镜；结构原理，技术分析，未来发展

自从内窥镜技术在美容手术中广泛应用以来，整形医生如虎添翼般，整形美容技术达到前所未有的高度。内窥镜技术涉入整形美容手术始于90年代中期，在它诸多优点显现之后便风靡整个欧美。近几年来，国内少数几家医院也陆续开展一些内窥镜引导下的手术，它的迅速发展完全归功于其显而易见的优越之处，即在内窥镜及特殊手术仪器的辅助下，传统需要大切口的手术，只需细微的伤口即可完成。不但减少了手术的创伤性，亦可增加手术的精确性及安全性，从而使病人对手术的接受程度大大提高。

由此可见，内窥镜的应用越来越广泛，受关注的程度越来越重，必将成为医生的日常操作工具。所以，对于内窥镜的不足也将会日益改善，日益完美。

1概述

现代意义的内窥镜检查是随着光导纤维内窥镜的发明而逐渐形成的。进入20世纪60年代，在美国开发的“玻璃纤维”受到各个领域的广泛关注。早在20世纪30年代，已有用于光纤内窥镜传导光线的光纤，但由于光线在传输过程中损耗率过高，传输光信号的光导纤维一直没有取得进展。光导纤维内窥镜是一条细长柔软的管子，管内有一束导光的玻璃纤维，两端各装有一个透镜。检查时将管子一端插入人体内部待查器官，从另一端即可看见器官内部的情况。内窥镜通常附有照明光源，有些还配备了进行手术治疗的器具，如激光器等。在光传输机理中引入了光纤，视频镜头成为图像捕捉的首选。能够同时拍摄照片的内窥镜是1964年诞生的“纤维内窥镜”。到60 年代，内窥镜才具有图像捕捉和测量能力。1975年左右，胃照相机的时代走到了尽头，完全被“纤维内窥镜”所替代。中

国纤维光学专家张振远承担国家地方重大科技攻关项目“系列光纤传象束及工业内窥镜规模化生产技术研究”，技术达国内领先、世界先进水平，并建立了国内唯一能批量系列生产传象束及内窥镜的生产基地。

（1）最近国内出现了一体化的内窥镜，也是全球首创，取代了大型的传统内窥镜。其可以用于院外会诊；方便医生手术上的操作，实现手眼统一；机器操作方便等。

（2）目前，美国等一些西方发达国家正在研制一种内窥镜手术机器人系统，用它来完成内窥镜的操作，甚至手术器具的操作。借助于机器人动作精确、工作可靠的优点，可使内窥镜手术更具安全性、准确性和便利性，大大减轻了医务人员的劳动强度。

（3）一种无痛苦、可吞服的药丸式电子内窥镜已经问世并应用于临床，主要用于胃镜和结肠镜无法到达的，长度达数十米的小肠疾病的诊断。这种药丸实际上就是一种微型摄像机和图像信号发射机，固定于患者腰带上的接收器可接收、处理和保存药丸发来的彩色图像信号，将接收器连于医生的计算机，就可以观察患者小肠内的所有情况。无痛的内窥镜技术也将可能会被广泛应该用。

（4）现在是智能化时代，所以内窥镜在未来将可能走向越来越只能化的方向。比如：检查出病变可以自动分析出什么病，及建议的治疗方案。

图像质量的优劣直接影响着内窥镜的使用效果，也标志着内窥镜技术不断提高、不断完善的发展进程。电子内窥镜的出现，使图像质量提高到一个崭新的水平，因此在临床上得到了越来越广泛的应用。

内窥镜医学的发展，新的电子内窥镜产品的不断研究和开发，人体的奥秘不断被揭开，各种疑难病症也会得到准确的诊断和治疗。我们相信，在不久的将来，电子内窥镜技术水平的提高必将为医学发展带来突破性变革。

所以，内窥镜从医生角度考虑，一体化内窥镜将会取代传统的大块头；从患者的角度考虑，药物无痛式也将会被大众所接受。

2 结构与原理

2.1基本组成结构

电子内窥镜的主要结构由CCD耦合腔镜、腔内冷光照明系统、视频处理系统、和显示打印系统等部分组成。CCD耦合腔镜将CCD耦合器件置于腔镜先端，

直接对腔内组织或部位进行直接摄像，经电缆传输信号到图像中心。

2.2 工作原理

电子内窥镜工作原理是冷光源对所检查或手术部位照明后物镜将被测物体成像在CCD光敏面上，CCD将光信号转换成电信号，由电缆传输至视频处理器，经处理还原后显示在监视器上。CCD光敏面由规律排列的二极管组成，每一个二极管称为一个像素（picture elemont），像素的多寡决定像质的优劣。目前的制作工艺普遍可达到30~41万像素。电子内窥镜靶面和有效尺寸为Fi（外径）=2mm左右，而且CCD输出信号的一级放大电路也要包含在2mm的圆柱体积内。电子内窥镜像质的好坏主要取决于CCD性能，其次还有驱动电路和后处理系统的技术指标，包括分辨率、灵敏度、信躁、光谱响应、暗电流、动态范围和图像滞后等。

CCD的安装有几种方式，当设计由CCD代替纤镜中的光纤传像束时，形成电子内窥镜先端部安装CCD的第一种方法，即CCD的受光面垂直于物镜光轴方向，是最简单的结构，在这种情况下，必须使用超小型的CCD，这样可使先端的硬性部较短。

第二种是CCD的受光面平行于物镜光轴，物镜射来的光通过一个90°的转向棱镜照射到CCD的受光面上。此结构的电子内窥镜的像素数可提高的空间较大，目前逐渐趋向于采用此安装方法。

2.3优点与缺点

医用内窥镜的优点：

（1）操作灵活、简单、方便，更直接；

（2）病人不适感降到了最低程度，新的技术降低了手术复杂度，减少了治疗时间

（3）大大提高了诊断能力，提高工作效率

（4）便于教学及临床病例讨论，以及远程会诊，

（5）便于患者的密切配合，让医护人员和患者更好的沟通

（6）为教学、科研提供可靠的资料

内窥镜存在的缺陷：

（1）占用面积大，移动不方便，不便携带