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电子内镜的工作原理及维修

来源:镜头 时间:2023/8/29

随着半导体技术、微电子技术和光纤技术的飞速发展,内镜经历了从硬性光学内镜到光导纤维内镜再到电子内镜的发展过程。医用电子内镜作为插入人体体腔和脏器内腔进行直接观察和诊断治疗的医用电子光学仪器,已被广泛应用于医疗领域。内镜诊断与射线不同,它可以看到X线无法看到的病变,是人类窥视、治疗人体内器官的重要工具之一。结合医用内镜进行内外科诊疗,具有疗效显著和微创等优点,已得到医师和患者青睐和普遍认可。

1.内镜概述医用内镜是一种可以深入人体自然腔道或通过外科手术打开的孔道进行检查、诊断或治疗的医疗器械,是一种光学装置,通过它可以直接观察内脏器官的组织形态,提高诊断的准确性。

1.1发展历程早期在对疾病的认识及诊断的过程中,人们就试图借助器具来辅助观察,但由于条件及技术(尤其是光源的限制),内镜大多只能用于诊断泌尿系统方面的疾病。年,PhilipBozzini首先发明配有烛光照明的原始膀胱镜。随着内镜的发展,其结构发生了4次大的改进,分别为硬管式内镜、半可屈式内镜、纤维内镜、超声与电子内镜阶段。随着计算机水平的提高,其影像质量也发生质的飞越,不断向着小型化、多功能化、高画质的方向发展。目前全球知名的内镜厂商为美国史赛克、德国STORZ、日本奥林巴斯等。

硬管式内镜:是最早期的内镜构造,以蜡烛作为光源,主要用于检查泌尿系方面的疾病,构造简单,操作不便且不安全。

半可屈式内镜:随着光学系统的引进,硬管式内镜得到了发展和改善,年,第一台半可屈式胃窥镜问世,其前端具有可屈性,插入更加方便,它开辟了胃镜检查术的新纪元。

纤维内镜:其照明采用内光源,通过细玻璃纤维束来传导光源,并增加附属装置,如手术器械、摄影系统等,使纤维内镜不但可用于诊断,且可用于手术治疗。

超声与电子内镜:采用电荷耦合装置(chargecoupleddevice,CCD)代替内镜的光导纤维导像术,是内镜发展史上另一次历史性的突破。其图像主要通过前端弯曲部的CCD摄取,传送给图像处理器,将处理后的图像显示在电视监视器的屏幕上。比普通光导纤维内镜的图像更清晰,分辨力更高。

1.2分类根据材质不同,分为硬性镜和软性镜两类。硬性镜:内部主要由多组光学透镜组成,通过光学折射反射的原理将前端图像传输到目镜,如电子腹腔镜、宫腔电切镜等。软性镜:又分为纤维镜和电子镜,它是采用光纤束全反射传导,图像由前端的镜头或CCD获取,通过可弯曲的玻璃纤维传递,再经过信号转换,传递到外部,如胃镜、肠镜、支气管镜等。

按照观察窗在内镜头部的位置,分为前视式内镜、侧视式内镜和斜视式内镜。前视式内镜:又叫直视式内镜,即其观察窗位于正前方,便于正面观察病区,如胃镜。侧视式内镜:其观察窗位于镜头侧面,便于观察侧面病区,如十二指肠镜。斜视式内镜:即其观察窗位于镜头斜面,从正面、侧面均可观察到病区。

根据检查部位的不同,分为胃镜、小肠镜、膀胱镜、宫腔镜等。

2电子内镜的工作原理2.1基本构成一整套电子内镜摄像系统的组成除了电子内镜外,还包括监视器、图像处理装置、冷光源及台车等周边设备。其中电子内镜主要分为3个部分:插入部、操作部和导光插头部。电子内镜结构见图1。

插入部:包括插入管和弯曲管,其主要功能是进入患者体内,用于观察图像,其前端可提供治疗通道。插入管进入患者体内后,弯曲管能够实现角度的弯曲功能,其前端包括获取图像功能最重要的元器件CCD、具有冲洗镜面及体内送气功能的喷嘴、提供光亮照明的导光束、提供治疗通道出口的钳子管道口等。

操作部:包括控制角度及锁定功能的大小旋钮和卡锁、可预先设定功能的遥控按钮、控制吸引的吸引按钮、控制送水送气的送水/送气按钮、提供治疗附件通道口的钳口阀等。

导光插头部:包括电气接头、光导接口、送水/送气接头及各种电缆线和管道等,其主要功能是传达电器信号,将光、水、空气通道分别与主机和光源连接。

2.2工作原理内镜通过导光纤维传递冷光源发出的光,物镜将检查部位成像给CCD,CCD接收到被摄物反射的光,将光信号转换成电信号,再经由电缆传输至图像处理中心,图像处理中心将这些电信号经贮存和处理,最后在监视器上显示出受检部位图像。电子内镜的核心部件是CCD,它决定了电子内镜图像质量。根据CCD的不同和电子图像信号处理方式的不同,图像的生成可分为以下两种方式:(1)顺次式扫描。由单色CCD和可转动的滤光片组成,滤光片旋转时,红、绿、蓝3种色光分别照射,像素数相当于原来的3倍,提高分辨力,多用于系列的系统。(2)同步式扫描。由彩色CCD和RGB滤光片组成,由RGB滤光片的作用直接产生彩色信号。这种方式图像清晰,亮度高,色彩还原性好,多用于系列的系统。

3维修案例根据维修过程是否需要拆卸内镜先端插入部和操作部,将内镜的维修分为大维修和小维修。常见的内镜故障现象主要包括图像不良、管道堵塞或漏水、角度弯曲异常等。

3.1奥林巴斯胃镜:预设的遥控按钮失灵判断过程及故障原因:先进入用户菜单,重新检查遥控按钮的设置,确保已经正确设置;再检查电气接头,确保遥控信号传递被未断针、变形或氧化;重新按压遥控按钮,其中有3号冻结按钮明显感觉不到按压感,判断故障原因是该按钮的压杆脱离固定位置,造成短路,使按钮失灵。

故障排除:轻轻提拔3号按钮使压杆复位,在正确连接后,恢复正常。

注意事项:对内镜做侧漏时,要特别注意,因为漏水可能使电气接头处按钮信号线短路以及按钮本身短路,从而造成按钮失灵无效。

3.2奥林巴斯GIF-XP胃镜:图像偏暗判断过程及故障原因:先对镜子做白平衡,发现亮度并未改善,检查内镜导光束确定无折断,或部分折断,再检查监视器亮度及对比度设置、光源亮度等级的设定是否正确及灯泡寿命,以上可能性均排除之后,将该镜子换到另外一套主机上观察,仍然存在该现象,将镜子切换到NBI模式,可以明显感觉到图像更暗,仔细观察发现在盖玻璃表面覆盖了一层附着物。

故障排除:用纱布蘸取95%乙醇,用指甲压着,顺着喷嘴方向,稍微用力擦拭盖玻璃,擦掉盖玻璃表面的一层附着物,再重新连接镜子,恢复正常亮度。

注意事项:在内镜使用前先对内镜进行点检,需定期对内镜的内部除尘,使用前对主机、光源、监视器的各项功能正确设定,注意灯泡的使用寿命。

3.3送水/送气功能不良,镜子在患者腔体内,无法将腔体充分撑开

判断过程及故障原因:先从外观检查,确定喷嘴未变形或堵塞、外观插入管/导管软管无压痕变形、送水/送气接头及AW按钮密封圈都未缺损或变形等,再检查确认光源气泵压力均正常,检查水瓶确保水瓶内的水在正常的刻度线范围内,旋开,发现水瓶盖内部没有密封圈。

故障排除:找到与水瓶型号匹配的密封圈,正确安装连接后,故障排除。

注意事项:确认水瓶密封圈和水瓶接插头密封情况以及水瓶管路通畅,且要防止旋错纹。

随着科学技术的发展,内镜也在不断向着小型化、多功能化及高像质的方向发展,其设计与制造也越来越现代化、合理化及智能化。电子内镜在诊断及治疗疾病过程中,操作简单、方便、易于掌握,能最大限度降低患者的不适感。同时随着周边设备、附件品种的多样化,超声、微波、高频电刀等设备辅助,内镜图像工作站也相应发展起来,使内镜功能增多,使用更方便,也为教学、科研提供可靠资料。

在将来,随着内镜技术的不断成熟进步,产品类别的不断增加,其应用范围将越来越广,尤其是超声内镜、激光内镜及三维内镜、在临床上适用于各种外科手术的多功能手术内镜以及可帮助完成一些精细手术、代替人手的智能手术器械等。

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