多光譜內窺鏡光學切換系統的製作方法
2023-09-14 20:06:25 1
專利名稱:多光譜內窺鏡光學切換系統的製作方法
技術領域:
本發明屬於內窺鏡光學系統的技術領域,具體涉及一種多光譜內窺鏡光學切換系 統。
背景技術:
醫學內窺鏡是醫學診斷和治療的重要設備,縱觀內窺鏡發展的歷史,每一次偉大 的進步,都與一個時代的科學進步有著密切的聯繫,
第一類內窺鏡可見光內窺鏡。1、自然光線時代
古希臘名醫,有著醫藥之父之稱的希波克拉底(Hippocrates,約公元前460 -前370)曾描述過一種直腸診視器,該診視器與我們今天所用的器械十分相似。這些診視 器曾被用於窺視陰道與子宮頸,檢查直腸,並用於檢視耳、鼻內。當時進行這些檢查時利用 的是自然光線。2、外置光源時代
1806年德國法蘭克福的Bozzini製造了一種以蠟燭為光源的用於觀察膀胱與直腸 內部的器械,由一花瓶狀光源、蠟燭和一系列鏡片組成,是以燒煤油和松節油的燈為光源, 1867年,來自Breslau的牙醫Bruck以電流使鉬絲環過熱發光並以之作為光源來觀察患者 的口腔。3、內置光源時代
879年柏林泌尿外科醫生Nitze製成了第一個含光學系統的內窺鏡(即膀胱鏡),其 前端含一個稜鏡,該內窺鏡僅被用於泌尿系統。Nitze在膀胱內循環冰水以避免熱灼傷, 由於該內窺鏡能獲得較清晰的圖像,Nitze還利用它拍攝照片。後來Nitze在他的膀胱鏡 中引入了操作管道。1880年著名科學家愛迪生發明了白熾燈,三年後格拉斯哥的
Newman用小型白熾燈替換了原膀胱鏡中照明所用的電熱絲,1887年Dittell將燈泡置 於膀胱鏡的最前端,這種照明系統成為那一時期內窺鏡所採用的標準方式。Boisseau du Rocher於1889年介紹了一種目鏡可與外殼分開的內窺鏡,通過外殼還可使用不同的透 鏡系統。4、內置光源時代的半可屈式內窺鏡
隨著光學系統的引入,硬管式內窺鏡雖然得以不斷地完善與發展,但由於內臟器官多 存在解剖上的生理彎曲,用硬管式內窺鏡難以充分檢查,半可屈式內窺鏡應運而生。早 在1881年Mikulicz就曾發展出前端三分之一處可成30度角的內窺鏡,Kelling也曾 設計了一種近端為硬質部分而遠端為軟質部分的用於動物試驗的胃窺鏡。而真正意義上的 第一個半可屈式胃窺鏡是由Schindler從1928年起與優秀的器械製作師Wolf合作開始 研製的,並最終在1932年獲得成功,定名為Wolf - Schindler式胃鏡,該胃鏡直徑為 12mm,長為77cm,光學系統由48個透鏡組成,其特點是前端可屈性,即在胃內有一定範圍 的彎曲,使術者能清晰地觀察胃黏膜圖像,該胃鏡前端有一光滑金屬球,插入較方便,燈
3泡光亮度較強,有空氣通道用以注氣,近端為硬管部,有接目鏡調焦。Wolf - Schindler 式胃鏡的創製,開闢了胃鏡檢查術的新紀元。這之後,武井勝、Benedict及Schindler 本人等對該式胃鏡進行了改造,使之功能更為齊全,更為實用。
5、新的外置光源時代 20世紀50年代以前,內窺鏡照明採用的是內光源,照明 效果較差,圖像色彩扭曲,並有致組織灼傷的危險。早在1899年Smith就曾描述應用玻 璃棒將外光源導入觀察腔,Thompson也有類似的描述,他採用的是石英棒。1930年德國 Lamm提出可以用細的玻璃纖維束在一起傳導光源,並設想用玻璃纖維束製作柔軟胃鏡,曾 與Schindler合作試製,因纖維間光絕緣沒解決而未獲成功。荷蘭Heel及美國Brien在 纖維上加一被覆層,解決了纖維間的光絕緣問題。1954年英國Hopkings及Kapany研究 了纖維的精密排列,有效地解決了纖維束的圖像傳遞,為纖維光學的實用奠定了基礎,同 時冷光源的出現,有將光源移到體外,經光導纖維和光學系統將光線傳到體內。6、新的外置光源時代的纖維內鏡
1957年Hirschowitz和他的研究組製成了世界上第一個用於檢查胃、十二指腸的光 導纖維內鏡原型並在美國胃鏡學會上展示了自行研製的光導纖維內鏡。I960年10月美 國膀胱鏡製造者公司(ACMI)向Hirschowitz提供了第一個商業纖維內窺鏡,緊接著日本 Olympas廠在光導纖維胃鏡基礎上,加裝了活檢裝置及照相機,有效地顯示了胃照相術。 1966年Olympas廠首創前端彎角機構,1967年Machida廠採用外部冷光源,使光亮度大 增,可發現小病灶,視野進一步擴大,可以觀察到十二指腸。隨著附屬裝置的不斷改進, 如手術器械、攝影系統的發展,使纖維內鏡不但可用於診斷,且可用於手術治療。1987年 法國裡昂醫生Mouret在一位婦女身上完成了世界上第一例電視腹腔鏡膽囊切除術。
第二類內窺鏡超聲內窺鏡
1977年日本學者久永光道等人開創了在前端裝有超聲探頭的內鏡,經食管探測心 髒,1980年在漢堡召開的第四屆歐洲胃、十二指腸內窺鏡大會上,西德St rohm等報告了 應用超聲內鏡檢查18例病人並獲得胰腺及小胰癌超聲圖像的論文,他們採用的是將日本 Aloka廠的超聲探頭緊密結合在Olympus廠的GF-B3型側視內鏡的頭端所構成的超聲內 鏡,這是一种放射狀扇型超聲內鏡的原型,而來自美國的Dimago等介紹了一種線型超聲 內鏡的原型。隨後J suyoshi等人及01ympuS、Aloka、町田、東芝等廠家對超聲內鏡又進 行了一系列的改進。第三類內窺鏡電子內窺鏡
1983年美國Welch Allyn公司研製並應用微型圖像傳感器代替了內鏡的光導纖維導 像術,宣告了電子內鏡的誕生一內鏡發展史上另一次歷史性的突破。電子內窺鏡主要由內 鏡、電視信息系統中心和電視監視器三個主要部分組成,另外還配備一些輔助裝置,如錄 像機、照相機、吸引器以及用來輸入各種信息的鍵盤和診斷治療所用的各種處置器具等。它 的成像主要依賴於鏡身前端裝備的CCD,CCD就象一臺微型攝像機將圖像經過圖像處理器 處理後,顯示在電視監視器的屏幕上。比普通光導纖維內鏡的圖像清晰,色澤逼真,解析度 更高,而且可供多人同時觀看。世界上生產電子內鏡比較著名的公司有美國的雅倫和日本 的奧林巴斯等。由於電子內鏡的問世,給百餘年來內鏡的診斷和治療開創了歷史新篇章, 在臨床、教學和科研中發揮出它巨大的優勢。第四類內窺鏡CT仿真內鏡
4CT仿真內鏡(VE)是先進的計算機科學與現代醫學影像學結合的一種無創性虛擬現 實的檢查手段。CTVE利用特殊的計算機軟體將螺旋CT容積掃描獲得的圖像數據進行處 理,重建出空腔器官的內表面立體圖,從而達到纖維內窺鏡檢查的效果。自1994年該技 術問世以來,國內外已有少量實驗及臨床應用報導。 第五類內窺鏡特種光線內窺鏡 1、放大色素內鏡
放大色素內鏡可顯著提高平坦型和凹陷型病變的檢出率。放大電子腸鏡是在腸鏡前端 有一個放大裝置,通過手動變焦,放大倍數可隨意調節,通常放大60 100倍。0. 2% 0. 4% 的靛胭脂或0. 2% 0. 5%的亞甲藍染色後,用放大電子腸鏡評價腺管開口形態可以對腫瘤 性病變和是否為黏膜癌或黏膜下癌作出大致的判斷。2、窄帶顯像技術(NBI)
該技術能有效觀察消化道黏膜毛細血管形態改變。NBI內鏡由濾光器對「白光」進行過 濾,僅留下415 nm、540 nm和600 nm波長的藍、綠、紅色窄帶光波。藍色波段(415 nm)穿 透較淺,被黏膜表面的毛細血管反射,紅色波段(600 nm)可以深達黏膜下層,用於顯示黏膜 下血管網,綠色波段(540 nm)則能較好地顯示中間層的血管,其缺點是判斷腫瘤浸潤深度 的特異性較差。3、自發螢光(AF)技術
在不使用外源性螢光物質的情況下,應用低功率雷射照射胃腸道黏膜,能激發組織產 生較激發光波長更長的螢光,即AF,其來源於體內固有的螢光活性分子。人體組織器官在惡 變後,局部組織的生化成分、生理環境和形態結構的改變使得腫瘤組織和正常組織的自發 螢光光譜產生差異,因此根據差異可以區分腫瘤組織和正常組織,以偽彩色顯示自體螢光 圖像,正常黏膜為藍綠色或青色,惡性病灶和異型增生區為暗紅色或紅棕色。4、智能色素增強(FICE)系統,多帶顯像(MBI)
FICE是利用不同波長的光可以穿透不同深度黏膜的原理,利用特殊波長,組合不同顏 色、不同波長範圍的內鏡圖像,從淺到深設定組織反射程度,並根據想要的波長進行圖像重 建,能更清晰地觀察脈管開口形態及毛細血管網,為及早發現黏膜細微的凹凸變化,特別是 早期腫瘤提供了強有力的武器。5、近紅外內窺鏡
近紅外線電子內鏡,近紅外線能深深地穿透組織,而常規內鏡的光線卻不能。在活 體內分光光度測定法顯示紅外線在620 820nm波長時能穿透腹部和胃壁,經靜脈注射 saline或吲哚菁綠後,在監視器上能看到呈網狀的胃部血管,而胃腸道腫瘤部位的血管結 構對腫瘤浸潤深度的判斷也有一定的價值。應用近紅外線電子內鏡檢查有助於正確估測 EGC範圍,並能了解浸潤深度和有無局部淋巴結轉移。綜上所述,目前最基本的內窺鏡是白熾光內窺鏡,最近又出現了自體螢光內窺鏡、 窄譜(藍色和綠色)內窺鏡、紅外光內窺鏡、以及近紅外光內窺鏡,這些內窺鏡都從不同角度 為內窺鏡的診斷和治療提供了有效的生物學信息,對內窺鏡下的疾病診斷都有不同程度的 幫助,但在一所醫院不可能將所有的設備買全。雖然上述內窺鏡對疾病診斷都有不同程度 的幫助,但是一個病人不可能在同一個檢查過程中,將不同的內窺鏡拔出插入反覆進行。
發明內容
本發明為了解決現有內窺鏡種類雖然繁多,但是檢查同一部位就需要多條內窺鏡 和多套設備,增加了醫院和病人的負擔的問題,提供了一種多光譜內窺鏡光學切換系統。本發明採用如下的技術方案實現
多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於包括設置於冷光源前的激發濾光輪以及設置 於CCD和內窺鏡發射光之間的可與激發濾光輪同步切換的發射濾光輪,激發濾光輪上開有 7個孔,1號孔為通孔,2至7號孔設置2至7號激發濾光片,發射濾光輪上也開有7個孔,1 號孔為通孔,2至7號孔設置2至7號發射濾光片,所述的激發濾光片和發射濾光片的規格 如下表
權利要求
一種多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於包括設置於冷光源(1)前的激發濾光輪(2)以及設置於CCD(6)和內窺鏡發射光之間的可與激發濾光輪(2)同步切換的發射濾光輪(4),激發濾光輪(2)上開有7個孔,1號孔為通孔,2至7號孔設置2至7號激發濾光片,發射濾光輪(4)上也開有7個孔,1號孔為通孔,2至7號孔設置2至7號發射濾光片,所述的激發濾光片和發射濾光片的規格如下表 激發濾光片序號發射濾光片序號濾光片波長範圍22紫色光33藍色光44深綠色光55綠色光66紅色光77近紅外光對應序號的發射濾光片波長比激發濾光片波長大50nm; 由冷光源(1)和激發濾光輪(2)組成的光源部分設置於光源面板(5)之內,光源面板(5)上設光源開關(11)、光亮度旋鈕(12)、調波旋鈕(13)和光線輸出孔(14),激發濾光輪(2)與可轉動的傳動杆(15)連接,傳動杆(15)端部與調波旋鈕(13)連接;包括發射濾光輪(4)的攝像部分設置於內窺鏡目鏡端(16)和CCD攝像頭(18)之間,攝像部分還包括濾光輪固定盒(17),發射濾光輪(4)通過轉軸(20)可轉動安裝於濾光輪固定盒(17)的內部,濾光輪固定盒(17)一端與內窺鏡目鏡端(16)的連接頭連接,另一端與CCD攝像頭(21)連接。
2.根據權利要求1所述的多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於激發濾光輪(2)和 發射濾光輪(4)同步切換的方式為手動式,濾光輪固定盒(17)上開口,發射濾光輪(4)的外 周邊緣部分伸出開口,發射濾光輪(4)的外邊緣上設有1至7號孔切換到位的標示。
3.根據權利要求1所述的多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於光源面板(5)內 還設置有與傳動杆(15)連接並驅動其轉動的電機,濾光輪固定盒(17)內也設置有與轉軸 (20 )連接並驅動其轉動的電機。
4.根據權利要求3所述的多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於激發濾光輪(2)和 發射濾光輪(4)同步切換的方式為遙控式,配置有遙控器,遙控器內設置發射信號的發射電 路,光源部分和攝像部分設有接收遙控器信號並控制電機的接收控制電路(22 )。
5.根據權利要求4所述的多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於所述的遙控器為手 控遙控器,其上設置控制發射電路的手壓開關。
6.根據權利要求4所述的多光譜內窺鏡光學切換系統,其特徵在於所述的遙控器為腳 踏遙控器,其上設置控制發射電路的腳踏開關。
全文摘要
本發明屬於內窺鏡光學系統的技術領域,具體是一種多光譜內窺鏡光學切換系統,解決了現有內窺鏡種類雖然繁多,但是檢查同一部位就需要多條內窺鏡和多套設備,增加了醫院和病人的負擔的問題。多光譜內窺鏡光學切換系統,包括設置於冷光源前的激發濾光輪以及設置於CCD和內窺鏡發射光之間的可與激發濾光輪同步切換的發射濾光輪,激發濾光輪和發射濾光輪上都設置有2至7號濾光片。本發明相對現有技術具有如下有益效果大大節省了醫療機構的設備費用,更主要的是減輕了病人的檢查痛苦,提高了診斷和治療效果。
文檔編號G02B7/00GK101943796SQ20101026259
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月26日 優先權日2010年8月26日
發明者楊曉峰 申請人:楊曉峰