纤维内镜的原理及结构

1、纤维内镜的原理及结构纤维内镜的原理及结构随着纤维光学的发展， 1957 年纤维内镜制作成功。用光导纤维（光纤）制成纤维内镜得导 光、导像束，由于它的全反射传导光纤特性，并采用外部光源，使光亮度增加，图像清晰。 光纤细纤、柔软、可弯曲，有他制成的内镜细而柔软，头部可屈曲，是镜在腔内回转弯曲， 减少观察盲区。几十年来，内镜技术及内镜制作日趋成熟，并广泛应用于临床、科研，促进 了消化学科发展。一、 光导纤维导光原理 光线在均匀介质中沿直线传播，传播速度因介质不同而不同。根据光在介质中的传播速 度大小分为光密介质和光疏介质。燧石玻璃和冕玻璃相比，燧石玻璃时光密介质。当光线从 一个介质传导另一个介质时，

2、在街面上可以看到反射和折射现象，如果入射光线不折射到第 二介质中，而是完全反射会员介质， 称此现象为全反射。纤维内镜就是应用具有全反射' 特性的光的纤维制成的。目前玻璃纤维均用燧石玻璃制作核心纤维，被覆层用冕玻璃。当光线从玻璃纤维端面射 入时，因燧石玻璃的折射率高于冕玻璃，因而照射在燧玻璃内表面的光线被反射到对侧的内 表面，经过反复的全发射，光纤由纤维的另一端射出。当纤维被弯曲时，反射角发生变化， 但光线仍人以全反射形式传导。成束玻璃纤维在一起时，因为相邻介质可以发生光泄漏，所 被覆的折射率低的冕玻璃能减少光传导的损失。纤维导光束和导像束均由数万根玻璃纤维组成 （约 20000 500

3、00 ），纤维极细， 约为 发丝的 1/10 ，柔软可弯曲。每根纤维传导一个光点，内镜中的光线玻璃全部排列整齐，两 端的光线首尾对应，所有数万个光点从一端至另一端，如果每根纤维之间排列的越紧密，两 端越整齐，传导图像的光亮度越大，分辨率越高，图像越清晰。如果光纤玻璃断裂，此处的 光线传导阻断，目镜中可见到黑点，黑点越多，光亮度下降，图像器细读亦下降。 二、纤维内镜及附属设备的构造一套完整的纤维内镜包括光源、内镜及附属的机械组成 冷光源硬式胃镜的照明灯在镜前端，光亮度不足并可能烧灼粘膜组织。纤维内镜的光源是一外 置装置， 是冷光源 （cold light） ，此光源发出的强光， 经内镜的导光束传

4、入腔内， 为观看、 摄像、照像提供高亮度的照明。1. 灯泡 灯泡置于光源箱内，目前邮卤素灯或氙气灯，低电压和高瓦特的光源使足量的光线射入 腔内，氙光源近似日光， 因此图像更真实， 灯泡外是一弧形集中罩， 罩内面涂有一层介质膜， 能吸收产生热量的长波长红外线，使大部分红外线被滤过，故称冷光源。 另外弧形镜可反射灯泡所发生的光线到平面镜， 在经凸透 镜聚焦，投射到导光束的端面，时光亮度增加。2. 冷却风扇 灯泡旁有一小型风扇，当接通电源后，风扇转动，散发灯泡产生的热量，延长灯泡的使用寿命。3. 电磁泵 电磁泵是完成纤维内镜送气的动力来源，接通电源后，电磁泵开始工作，术者按送水送 气钮时，使气或水通

5、过镜内进入腔内，完成内镜检查。4. 摄影自动控制系统 此系统使摄影时根据物镜和所设物距离、光亮大小而自控摄像条件。自动闪光控制系统 使氙气灯在摄影片刻功率增高 3 5 倍，能以 1/3000 1/100 秒的高速摄像。 纤维内镜的基本机构不同型号的内镜构造不完全相同， 但均具有以下 CCD 个基本构造： 前端部、 弯曲部、 插 入管、操纵部、接目部和导光光缆。1. 前端部 前端部是内镜的硬性部分， 有多个小孔和窗， 分别为送气出口孔、 活检钳出口孔、 物镜、? 物镜：一般有 2 4 片透镜组成，各透镜之间有精密的间隙，物镜和导光束远端共同组 成观察窗，图像经聚焦后投影在导像束末端的端面上再经光

6、纤导像束传至目镜。 根据观察窗的不同位置而命名为前视式、测视式和斜视式。观察窗在前端为前视式，观察窗 在前端侧面为侧视式。前视式内镜在进镜时能清楚地的观察腔内的弯曲走向及前方腔壁，对 侧壁观察欠佳。侧视式能正面观察侧壁，特别对狭小腔壁的观察，故十二指肠镜为侧视式， 其缺点是进镜式看不到前方管腔如食管，不能在直视下插管。斜视式观察窗位置介于两者之 间，呈 30 ？ 45 ？的斜面，当镜头向下弯曲时似前视镜，向上弯曲时似侧时镜。? 导光窗：由于光束末端之端面及密封玻璃组成，照明光线由此射出。为使射出光线在整个 视野内均匀一致，有的内经设有两个导光窗，有的窗内安置透镜，按一定角度散射出光线。? 送水

7、送气孔：此孔位于观察窗旁，是送水送气管道的共同出口，当注气时，气体由此孔进 入腔内，使腔扩张。当注水是，水从此孔出来冲洗物镜镜面，保持清晰视野。? 吸引及活检管口：吸引和活检管口为同一管口，当腔内有过多液体妨碍观察时，按压吸引 钮，液体由此孔经内镜而排除在吸引瓶内，活检钳及其它器械亦从此孔进入腔内。2. 弯曲部 弯曲部位于前端和插入管之间，有许多环状零件组成蛇管，每对相邻的环状零件之间均 能做上下左右方向活动。活动由钢丝牵拉，钢丝的一端固定于弯曲部前端，另一端与角度控 制旋钮相连，在钢丝牵引下弯曲部向不同方向作弯曲。弯曲部性能与内镜质量好坏直接相关，要求弯曲角度大，能全面观察，无盲区；要求弯曲

8、半径小，便于在狭窄腔内观察。 目前性能好的胃镜能达到上、 下、左、右角度为 180 度 210 度 、 80 度 90 度、 90 度 100 度、 100 度。如同时扭动两个角度钮可使弯曲部达到最大弯曲角 度。3. 插入管 插入管又称镜身或软管部。其上方为操作部，下端为弯曲部，其内部为光线导光束和导 像束，送气送水阀通道和吸引、活检管通道及多条钢丝通过。外有网管及螺旋弹簧管构成的 软管，关外位聚胺酯材料组成的外套管。 套管表面光滑并标有刻度， 每 5cm 划线，每 10cm 表 明镜深入长度。不同型号内径长度不一，胃镜的一般工作长度为 100cm 左右。肠镜分长、中、短三型， 一般工作长度分

9、别为 150 170cm 、 130cm 、 60 70cm 。4. 操纵部术者手握操纵部，操纵各种按钮，完成内镜检查。( 1 )制旋钮和锁钮：角度控制旋钮形似齿轮，有两个，分别控制上下、左右角度。转动角 度控制旋钮，牵引钢丝而使弯曲部动作。在两个角度控制旋钮旁各有一个锁钮，当锁钮工作 时，固定注弯曲角度， 当放松时， 镜伸展。 要注意在锁钮未松开前， 切勿做进镜和拔镜动作。(2) 吸引阀按钮：位于操纵部前方，按钮中央有一孔，术者重压此按钮时，吸引管接通，当 开通吸引器开关时，腔内液体或气体通过目镜前端的吸引孔吸入吸引瓶内。(3) 送气送水发按钮：位于操纵部前方，按钮中央有通气孔，当打开电源时

10、，电源箱内的电 磁泵不断压出空气，由此孔溢出，当用手指堵住按钮时，空气通过单向阀进内镜气道，在由 前端部的送气口进入腔内。当按钮重压下去时，送器官被密封全堵注，送水管接通，空气进 入贮水瓶，将瓶内的水压入送水孔，经前端的送水口喷出来。(4) 活检管开口：目前内镜的活检管开口都位于操纵部下方，是活检钳及各种治疗用器械插 入口，插入后通过活检管(吸引 / 活检通道)从前端部伸出。5. 接目部 接目部位于操纵部上方，目镜与术者眼睛接近，经导像术传导的图像聚焦放大后投射在 术者的眼底部。? 屈光调节圈：由于术者晶状体屈光度不同，再目镜下方有屈光调节圈，转动此圈调节目镜 与导像束的距离，升降目镜使物镜清

11、晰。? 照相机、摄像机接口：再目镜顶端有与照相机衔接的接口，使照相机或摄像机与目镜紧密 结合，拍摄照片、录像活使图像呈现在电视机屏幕上。6. 导光光缆 导光光缆是内镜与冷光源的相连接部分，导光光缆的末端是导光连接部，包括导光束插 杆、注气插管和多个接线柱，将它插入光源的内镜插座，使光源部分与内镜相连接。在连接部上有不燃气体接口，可与 二氧化碳瓶连接；有送 气或送水接口与贮水瓶相通；有回归电路接口与高频电发生器的回归电路连接，防止内镜治 疗时泄漏电流以保证安全；有吸引接口与吸引器相连。( 三 ) 纤维内镜的附属器械1. 活检钳 用于钳取活体组织，为病理学和细菌血检查提供标本。活检时，活检钳经操纵

12、部下方活检管开口插入，通过活检管出口伸入腔内，夹下组织块做病理学检查。活检钳是由一根长的 弹簧钢丝构成， 一端为钳瓣， 另一端是钳瓣张开闭合的控制结构。 为了获得较大的活组织块， 要求钳瓣开启度大，闭合紧密，有些钳瓣正中有针，当打开活检钳瓣时，里面针可以刺入病 变部位，使钳取时不会滑脱；要求弹簧钢丝有一定的弹性、式当的硬度及光滑表面，可在镜 但弯曲时仍能顺利插入。2. 细胞刷 细胞刷由弹簧钢丝外套和末端的微型尼龙刷组成，可经活检管导插入腔内，在病灶部位刷取细胞作细胞学检查。附鞘细胞刷在头端装有可以前后移动的头鞘，刷取细胞标本后，头 鞘向前推出套在刷头，在退出细胞刷，保留刷取得细胞不脱落。3. 冲洗、吸引器 是一较长的塑料导管。经活检管开口插入后，直视下从细水清洗病灶表面附着物，利于识别病变。也可通过此管吸出腔内体液作进一步检查。伴腔内出血时，可从此管吸出血液帮 助观察病灶。也可从此管注入