内窥镜分类之光学半硬镜和光学纤维软镜详解

芷亦止兮

上次只谈了光学硬镜，这次把光学镜剩下的半硬镜和纤维软镜谈一谈


3.2光学半硬镜

由于光学硬镜插入时实在痛苦，且可观察视野有限，1932年辛德勒和柏林工程师格奥尔格—沃夫（Georg Wolf）制成一种半可曲胃镜，可在不同水平弯曲34°且不使图像变形，开创软性医用内窥镜应用的新阶段。1954年，英国霍普金（Hopkins）等发明了光导纤维技术，下面光学纤维软镜会再提及。
3.2.1结构

结构由不锈钢合金外壳，半硬图像束，和导光纤维系统构成。

3.2.2原理

通过光学物镜采集图像，图像束传递图像，目镜放大图像，经过眼罩传出图像。
和前面的光学硬镜不同的是，传递图像的器件由柱状透镜组换成了半硬图像束。

3.2.3使用注意

使用注意大体和光学硬镜无区别，图像束同样也是易弯曲、受损的器件。
3.3光学纤维软镜

光导纤维技术发明后，希尔朔维茨（Hirschowits）赴英与发明者讨论光纤应用于内窥镜的可能，1957年，光导纤维技术发明的三年后，希尔朔维茨展出了第一台纤维光学胃十二肠镜，以光导纤维作为导光、传像元件，冷光源提供光源。
由于光导纤维是挠性元件（物体受力变形，作用力失去之后不能恢复原状的性质称为挠性），Hirschowitz团队便在镜头处加了弯曲机构，使软性内窥镜可控制弯曲方向，便于插入人体，且减少患者的痛苦。1960年，美国囊腔镜制造公司（ACMI）公司将其商业化。
3.3.1结构

1.概述
由插入部、前端部、弯曲部、柔软操作部及目镜部组成，光纤传像束、光纤传光束以及调校前端摆头角度的钢丝均为全部内置，另配有专用的冷光源及光导纤维，外部镜管为可弯曲医用材料。

2.结构
整体结构：由目镜、手轮、导光束接头、导光纤维、可弯曲图像束、物镜端、高分子材料软性镜管等构成。其中，粗的软镜含有器械通道，如消化科软镜。细的软维镜不含有器械通道，如乳腺管镜。

详细结构：由镜操作部、头端部、弯曲部、镜身、导光插头部组成。纤维软镜的光学系统由物镜组、图像束和目镜构成。软镜的照明系统由导光纤维构成。软镜身的支架构件支撑并包裹前述系统，手术器械和物镜通过先端进入人体操作。

a)        镜操作部：各个产家设计不同，大体结构由目镜、屈光调节环、活检阀、吸引钮、注汽注水钮、弯角钮、固定钮、辅助注水阀、惰性气体输入钮组成。
b)        头端部：导像窗、导光窗、送气送水孔、活检吸引孔。
c)        弯曲部：即前端可控弯曲部。
d)        镜身：即内窥镜插入管，外包软管，由聚乙烯或聚氯脂制成的塑料管及金属软管组成。
e)        导光插头部：导光管、送气送水管、转接圈、注汽注水嘴、惰性气体输入端、S导线接头、吸引嘴。
对于上述具体部位暂时不进行解释，提供下图作思考

3.3.2原理

光学纤维是一种透明介质制成的细长纤维，它是制作各种纤维光学元件的基本单元。光学纤维分为传像束和传光束两种。和硬性内窥镜比较，纤维内窥镜以玻璃光纤代替了传统的透镜、棱镜等作为导光、传像的元件，从而获得更清晰的图像，下面主要介绍光导纤维的导光和导像原理。
3.3.2.1导光原理

1.     全反射原理
玻璃纤维传像束之所以能将物体从一端传到另一端，利用的是光学上的全反射原理。光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象。比如海市蜃楼。
2.     单根光学纤维导光原理
目前生产导光纤维的三种方法：棒管法、双坩埚钳法和酸熔法。都是将芯体玻璃与包层玻璃同时加热拉丝而成，其中芯体玻璃的折射率一定要大于包层玻璃的折射率。这样，入射光线以适当的角度射到纤维的一端，不断的进行全反射，最终将光线传到另一端，并从端面射出。

当然使用时需要一束纤维。为了保证产生全反射、提高传光效率，必须确保纤维彼此之间光的绝缘，防止漏光。也因此光学纤维束是以纯手工方式装配。
1.     纤维光束的导光性能
透过率来度量，即输出光通量与输入光通量的比值。影响性能的主要因素有：数值孔径、端面反射损失、光束的有效面积、以及填充率、排列方式，甚至弯曲带来的损失等。
3.3.2.2导像原理

简单谈一谈
首先图像束的材料
可弯曲图像束是由一根根极细的圆柱形光学纤维组成，它具有双层结构：中间是高折射率的纤维内芯，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。

再是排列以及成像问题
由多束光学纤维按照坐标对位原则，面阵排列，每一根光学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。当一幅图像入射在纤维光学元件上时，通过每根光学纤维对像元的传递（每个像元被传递后，光的强度下降比例是相同的），整个入射图像就被纤维光学元件由一端很好地导至另一端，而保持图像不变。

影响传像质量的因素以及其缺点暂时不谈。


光学硬镜就先谈到这，下一篇写电子镜

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