离线
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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