腹腔鏡基礎(chǔ)知識介紹

1、腹腔鏡系統(tǒng)基礎(chǔ)知識介紹一、目錄第一章 醫(yī)用內(nèi)窺鏡定義及發(fā)展歷史第二章 腹腔鏡系統(tǒng)的基本組成第三章 腹腔鏡攝像系統(tǒng)第四章 氣腹機(jī)第一章 醫(yī)用內(nèi)窺鏡定義及發(fā)展歷史一、醫(yī)用內(nèi)窺鏡的定義醫(yī)用內(nèi)窺鏡泛指經(jīng)各種管道進(jìn)入人體，以觀察人體內(nèi)部狀況的醫(yī)療儀器，其最大的好處是微創(chuàng)。部份內(nèi)窺鏡同時具備治療的功能，如膀胱鏡、胃鏡、腦室鏡、支氣管鏡、腹腔鏡等，本文著重介紹的即為其中的一類腹腔鏡。二、醫(yī)用內(nèi)窺鏡的起源及發(fā)展1795年，德國Bozzini制成的 "Lichtleiter"(德文，意思是光線傳導(dǎo)裝置) ，用于探索人體的各個孔道和管腔，開創(chuàng)了內(nèi)窺鏡的起源。早期內(nèi)窺鏡都是從人體自然腔道進(jìn)入，如

2、泌尿科膀胱檢查、婦科宮腔檢查、五官科檢查等。人類運用內(nèi)鏡探測腹腔始于20世紀(jì)初，1901年，Von Ott將陰道后穹窿切開，利用頭鏡反射光照明使用膀胱鏡首次檢查了孕婦的盆腔，成為第一個穹窿鏡專家。1902年，Kelling向德國生物醫(yī)學(xué)會報告了通過膀胱鏡檢查人的食管和胃，以及通過膀胱鏡檢查狗的腹腔。直到1910年，瑞典Jacoaeus 首次報道用腹腔鏡檢查了人體的腹腔、胸腔、和心臟，完成了人類歷史上第一次真正意義的腹腔鏡檢查。由于Von Ott、Kelling和Jacoaeus在腹腔鏡臨床應(yīng)用研究方面的杰出貢獻(xiàn)，被稱為腹腔鏡之父。1960年KARL STORZ發(fā)明了第一臺醫(yī)用冷光源，為內(nèi)窺鏡顯

3、影帶來了光明。1964年，HOPKINS柱狀晶體鏡的發(fā)明是內(nèi)窺鏡發(fā)展的里程碑，這種柱狀晶體鏡具有：超廣角，大視野，無球形失真，亮度高等優(yōu)點。到了20世紀(jì)80年代，隨著內(nèi)窺鏡影像系統(tǒng)的誕生，人類完成了第一例腹腔鏡膽囊切除術(shù)，開啟了內(nèi)鏡治療的新篇章。 1991年2月19日，云南曲靖第二人民醫(yī)院荀祖武使用KARL STORZ設(shè)備完成了中國內(nèi)地第一例腹腔鏡膽囊切除手術(shù)，這是國內(nèi)第一例腹腔鏡外科手術(shù)。隨后腹腔鏡技術(shù)如雨后春筍一般在全國各地開展起來，手術(shù)的發(fā)展與手術(shù)器械、設(shè)備的發(fā)展密切相關(guān)，相互促進(jìn)，不斷拓展手術(shù)開展范圍，由最初的良性病變治療發(fā)展到惡性腫瘤切除，腹腔鏡成為一個又一個疾病診療的金標(biāo)準(zhǔn)。第二章

4、 腹腔鏡系統(tǒng)的基本組成腹腔鏡系統(tǒng)一般包含三部分：（一）設(shè)備類（如圖2-1），又可細(xì)分為成像系統(tǒng)、手術(shù)輔助設(shè)備。成像系統(tǒng)包括攝像主機(jī)、攝像頭、冷光源、監(jiān)視器等，是內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)內(nèi)窺鏡圖像照明、采集、處理、傳輸、顯示等，本文將著重介紹該部分設(shè)備；手術(shù)輔助設(shè)備包括氣腹機(jī)、電外科設(shè)備、沖洗灌注泵等，根據(jù)手術(shù)需要進(jìn)行選配。圖2-1 腹腔鏡設(shè)備系統(tǒng)（二）腹腔鏡鏡子，鏡子的主要作用是將體內(nèi)物像經(jīng)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)成像于體外。鏡子又可分為光學(xué)鏡（如圖2-2）、電子鏡（如圖2-3），光學(xué)鏡清晰度最高，一般腹腔鏡采用光學(xué)鏡，但也有部分廠家生產(chǎn)電子腹腔鏡，電子腹腔鏡是由電子軟鏡（如電子胃鏡、腸鏡等）發(fā)展起來。腹

5、腔鏡的直徑有10mm、5mm等，工作長度：31cm/42cm/50cm等，最常用的一般是直徑10mm，工作長度31cm的腹腔鏡。鏡子可見范圍為視野角，鏡子軸方向與視野角中分線所成角度稱為視角，腹腔鏡的視角有0°、30°、45°、70°等，其中最常用的是0°及30°視角的鏡子，特別是30°鏡子可根據(jù)所需要的視野隨時轉(zhuǎn)動鏡子，能很好的暴露腹壁、盆腔等結(jié)構(gòu)。圖2-2 30°光學(xué)腹腔鏡圖2-3 電子腹腔鏡（三）器械，器械的種類非常多，常見的有分離鉗、抓鉗、剪刀、持針器、穿刺器、電鉤等，可根據(jù)手術(shù)需要及操作習(xí)慣進(jìn)行選擇。手術(shù)

6、器械是醫(yī)生雙手的延伸，因此好用的器械將有效縮短手術(shù)時間，降低醫(yī)生的疲勞度，讓手術(shù)做的更加精致。一般我們判斷器械是否好用，需看器械做工材質(zhì)是否精良、設(shè)計是否符合人體工程學(xué)，要求持握輕巧舒適，夾持穩(wěn)定，剪切鋒利，并有良好的力反饋。使用時需根據(jù)器械的類別做到專用，如分離鉗適合組織的分離而不適合夾持，不當(dāng)?shù)牟僮鲗⒂绊懯褂眯Ч⒖s短器械使用壽命。器械又根據(jù)所用能量的不同分為雙極（如圖2-4）、單極（如圖2-5）器械、超聲刀（如圖2-6）及非能量器械等。圖2-4 雙極器械圖2-5 單極器械圖2-6 超聲刀第三章 腹腔鏡攝像系統(tǒng)一、攝像系統(tǒng)基礎(chǔ)知識腹腔鏡攝像系統(tǒng)包含攝像頭、攝像主機(jī)、監(jiān)視器等，是腹腔鏡系統(tǒng)的

7、核心，也是區(qū)分系統(tǒng)檔次，決定圖像質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。目前市面上常見的攝像系統(tǒng)有：單晶片攝像系統(tǒng)、三晶片攝像系統(tǒng)、全高清攝像系統(tǒng)、“超高清”攝像系統(tǒng)以及3D腹腔鏡系統(tǒng)，攝像系統(tǒng)的發(fā)展基本上是按照從左往右依次出現(xiàn)，系統(tǒng)的檔次及價值也是從左往右逐漸升高。本章將介紹內(nèi)窺鏡攝像系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識。（一）CCD晶片內(nèi)窺鏡攝像頭的作用在于將鏡子傳輸過來的體內(nèi)影像（光學(xué)信號）轉(zhuǎn)換為電信號。而將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換為電信號的核心部件是CCD（光電耦合器）（如圖3-1），CCD晶片上存在很多光敏單元像素（pixel）。衡量CCD好壞的指標(biāo)有：像素數(shù)量、CCD尺寸、靈敏度、信噪比等，其中最核心的指標(biāo)是像素數(shù)量及CCD尺寸，像素數(shù)越

8、多，其提供的畫面分辨率也就越高，尺寸越大感光效果越好，圖像越清晰。最初內(nèi)窺鏡攝像頭里面只有一個CCD晶片，所有光信號通過一塊晶片處理，稱為單晶片攝像系統(tǒng)，其缺點是分辨率較低、色彩還原不好。為了解決這個問題誕生了三晶片攝像系統(tǒng)，其原理是通過一個棱鏡將光線分為紅、綠、藍(lán)三原色，通過三塊晶片分別處理，從而獲得更高的分辨率和色彩還原，如今主流的攝像系統(tǒng)，無論是標(biāo)清還是全高清攝像系統(tǒng)基本上都是采用這種三晶片技術(shù)。圖3-1 CCD晶片（二）模擬信號與數(shù)字信號內(nèi)窺鏡處理的電信號又分為：模擬信號和數(shù)字信號，數(shù)字信號擁有更高的保密性及抗干擾能力，是一種先進(jìn)的信號處理方式。早期攝像系統(tǒng)（如單晶片、三晶片攝像系統(tǒng)）

9、都是模擬信號，攝像頭將光信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后傳輸?shù)街鳈C(jī)處理，再以模擬信號輸出。最先進(jìn)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)從圖像采集到處理到輸出都要求是數(shù)字信號，從而可獲得最真實的圖像效果。（三）信號輸出方式攝像主機(jī)將信號處理后輸出到監(jiān)視器需采用一種輸出方式。常見的模擬信號輸出方式有BNC（同軸電纜）、S-Video（又稱Y/C線）、VGA、RGB，一般來說從左往右圖像的分辨率及顏色還原會越來越好，老型號的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還會采用以上這些模擬接口傳輸信號。數(shù)字信號輸出方式有DV、SDI、HDMI、DVI（如圖3-2）等，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)一般采用DVI接口，其優(yōu)點是傳輸速度快，圖像信息不經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換，無干擾信號引入，圖像的清晰度和細(xì)

10、節(jié)表現(xiàn)力大大提升。圖3-2 DVI接口影響內(nèi)窺鏡成像質(zhì)量的因素是多方面的，其遵循木桶原理，最終的成像效果是由系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)決定的，攝像主機(jī)、鏡子、顯示器、光源、連接方式、輸出接口、傳輸距離等都是其中一環(huán)，只有整合了最佳組合才能獲得完美的圖像效果。二、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)配置要求醫(yī)院在計劃引進(jìn)腹腔鏡設(shè)備時，哪些因素是我們必須重點考慮的呢？（一）內(nèi)窺鏡已進(jìn)入全面普及1080P全高清時代自2007年世界上第一臺全高清內(nèi)窺鏡系統(tǒng)誕生以來，經(jīng)過近10年的發(fā)展，已經(jīng)開始全面普及，可以說全高清內(nèi)窺鏡系統(tǒng)將是醫(yī)院腹腔鏡的基礎(chǔ)配置。根據(jù)中華人民共和國廣播電影電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及中華人民共和國電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對高清的定義，全高清

11、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)是指：圖像采集及顯示的分辨率都為1920×1080，逐行掃描（P）；16:9圖像采集及顯示；全數(shù)字化信號傳輸(攝像頭攝像主機(jī)監(jiān)視器)；刷新速率：50/60 Hz。1920×1080圖像分辨率帶來更加細(xì)膩、清晰的圖像細(xì)節(jié)，幫助醫(yī)生分辨細(xì)微的血管、神經(jīng)等組織結(jié)構(gòu)，提升手術(shù)安全性及精準(zhǔn)度。逐行掃描(p) 較隔行掃描(i) 減少了圖像滯后現(xiàn)象，避免了行間閃爍和垂直邊沿鋸齒化現(xiàn)象。16:9的圖像帶來更大的顯示范圍，幫助醫(yī)生更早發(fā)現(xiàn)手術(shù)器械，提高手術(shù)安全性，該顯示比例符合人體工程學(xué)人眼的視覺比例，可降低視覺疲勞。全數(shù)字信號傳輸保證了能獲得最真實的圖像效果，避免噪點干擾、顏色失

12、真帶來的手術(shù)安全隱患。較高的刷新速率避免了滯后、拖尾等現(xiàn)象的出現(xiàn)，且不容易出現(xiàn)視覺疲勞。（二）標(biāo)配2倍以上光學(xué)變焦功能隨著手術(shù)術(shù)式不斷拓展，內(nèi)窺鏡鏡子的種類在不斷涌現(xiàn)。除了標(biāo)準(zhǔn)10mm、31cm長的腹腔鏡以外，臨床可能還會用到5.5mm、50cm長的單孔腹腔鏡或5mm、21cm長的經(jīng)肛門內(nèi)窺鏡等。同時部分醫(yī)院要求腔鏡設(shè)備統(tǒng)管共用，不同科室可能會用到不同種類的內(nèi)窺鏡。而不同長短粗細(xì)鏡子對攝像頭焦距提出了不同的要求，為了解決這個問題，攝像頭需要配置2倍以上光學(xué)變焦功能才能做到完美兼容。同時光學(xué)變焦也解決了內(nèi)窺鏡圖像放大的問題，做到放大圖像不影響清晰度（類似單方相機(jī)）。部分內(nèi)窺鏡系統(tǒng)配置的電子變焦放

13、大圖像時分辨率將下降（類似手機(jī)攝像頭）。因此我們建議配置2倍以上光學(xué)變焦攝像頭。（三）便捷的手術(shù)圖像存儲功能時代的進(jìn)步讓醫(yī)生外出交流的機(jī)會越來越多，高清的手術(shù)照片及視頻資料保存變得越來越重要。隨時存儲的手術(shù)視頻也方便了主刀醫(yī)生對手術(shù)過程的回顧以及年輕醫(yī)生的帶教。攝像主機(jī)整合圖像采集模塊和USB接口，醫(yī)生可自己通過攝像頭按鍵遙控實現(xiàn)高清圖片的抓取及影像的錄入，方便的同時保障了數(shù)據(jù)的安全，該項功能現(xiàn)已逐漸成為了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的基本配置。（四）最高電氣安全保護(hù)醫(yī)學(xué)設(shè)備是一類特殊的商品，安全是該類商品永恒的話題。醫(yī)學(xué)儀器的電氣安全主要是指儀器在使用時防止電擊的性能，它是醫(yī)學(xué)儀器安全性的重要組成部分。在國際

14、電工技術(shù)委員會（ICE）通則中，根據(jù)設(shè)備防止電擊的程度進(jìn)行分類，通常分為B型、BF型和CF型（B是body：軀體，C代表cor：心臟，F(xiàn)表示floating：絕緣）。根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)對醫(yī)用電氣設(shè)備的安全通用要求，BF型適用于體表、體腔的手術(shù)；CF型適用于心臟的手術(shù)；若要用于心臟手術(shù)和電除顫術(shù)必須達(dá)到CF一類，即最高電氣安全等級保護(hù)。內(nèi)窺鏡的電安全等級越高對于一些特殊患者的處理也越安全。綜上所述，隨著醫(yī)學(xué)與科技的進(jìn)步，對內(nèi)窺鏡相應(yīng)有了以上這些要求，這是我們配置腔鏡設(shè)備，保障手術(shù)順利開展所必須考慮的。三、腹腔鏡系統(tǒng)新進(jìn)展前面章節(jié)對腹腔鏡設(shè)備基本配置要求做了介紹，而腔鏡技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是滿足以

15、上這些基本要求。一些新的影像增強(qiáng)、輔助診斷功能不斷涌現(xiàn)出來，讓腹腔鏡診療技術(shù)不斷向前發(fā)展。創(chuàng)新一：攝像系統(tǒng)自帶影像增強(qiáng)功能更高的清晰度及組織識別度是微創(chuàng)外科永恒的追求。最新的腔鏡設(shè)備整合了影像增強(qiáng)功能，讓我們突破視覺的極限，看的更加“清晰”。如通過寬動照明技術(shù)，把暗部照亮，而亮的地方亮度不變，從而讓腔鏡畫面的亮度變得更加均勻，不易遺漏潛在威脅；優(yōu)化解析技術(shù)提升了組織細(xì)節(jié)和層次感，讓畫面展現(xiàn)出精致細(xì)節(jié)及銳利質(zhì)感；電子染色功能利用光譜過濾原理，有針對性地對黏膜下血管進(jìn)行顯示，增加了辨識度。這些影像增強(qiáng)功能不需要特殊光源或顯影劑，方便醫(yī)生診斷的同時不會增加額外負(fù)擔(dān)。創(chuàng)新二：雙路影像處理普通的腔鏡設(shè)備

16、一套系統(tǒng)只能處理一路信號，若要做雙鏡聯(lián)合（如宮腹腔鏡聯(lián)合、膽道鏡和腹腔鏡聯(lián)合等）則需要兩套腔鏡設(shè)備才能實現(xiàn)，增加采購成本的同時還占用太多手術(shù)室空間。新的內(nèi)窺鏡設(shè)備可以同時處理兩路信號，在一個顯示屏上同時顯示兩幅不同的腔鏡畫面，從而實現(xiàn)單平臺雙鏡聯(lián)合。該功能還可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)畫面與影像增強(qiáng)后畫面的雙像對比呈現(xiàn)。創(chuàng)新三：模塊化設(shè)計模塊化是工業(yè)設(shè)計新方向，他可以根據(jù)用戶自身的實際需求自由組合搭配模塊，從而實現(xiàn)豐儉由人。它的另一個好處是帶來無限升級可能，若我們需要新的功能的時候在之前基礎(chǔ)上增加相應(yīng)模塊即可（如2D升級3D），讓設(shè)備隨時升級，不易淘汰。創(chuàng)新四：新3D，讓手術(shù)觸手可及三維成像（three-di

17、mensionalimaging，3D成像）技術(shù)在20世紀(jì)90年代即已應(yīng)用于腹腔鏡手術(shù)系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)腹腔鏡二維圖像在空間定位和辨認(rèn)解剖結(jié)構(gòu)方面的不足，讓手術(shù)操作更加精準(zhǔn)，縫合打結(jié)等精細(xì)操作更加得心應(yīng)手，節(jié)約了手術(shù)時間，提升了手術(shù)安全性，并能縮短了年輕醫(yī)師掌握腔鏡技術(shù)的學(xué)習(xí)曲線。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，3D腹腔鏡越來越受到重視，在歐美乃至全國都得到廣泛的應(yīng)用。 3D腹腔鏡是對傳統(tǒng)腔鏡技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和有益補充，是內(nèi)窺鏡的發(fā)展方向。最新的3D腹腔鏡秉承3“qing” 技術(shù)，完美貼合臨床需求：清晰，從采集到輸出都是1080P分辨率，加上攝像系統(tǒng)的影像增強(qiáng)功能，讓組織纖毫畢現(xiàn)；輕便，使用方法與普通內(nèi)鏡相

18、同，不改變手術(shù)操作習(xí)慣；清潔，支持高溫高壓滅菌，符合感控要求，方便接臺。新的3D腹腔鏡系統(tǒng)還解決了鏡子旋轉(zhuǎn)的問題，有利于腹壁、肝臟背側(cè)等解剖部位的顯示，方便醫(yī)生手術(shù)操作。四、內(nèi)窺鏡攝像系統(tǒng)使用注意事項以KARL STORZ公司 IMAGE 1 S“超高清”攝像系統(tǒng)為例，攝像頭上棕色聚焦環(huán)用于調(diào)節(jié)圖像清晰度，藍(lán)色光學(xué)變焦環(huán)用于圖像的放大縮小。圖3-4攝像頭按鍵功能可以根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)設(shè)，常規(guī)設(shè)置為左鍵拍照，右鍵錄像。圖3-5攝像頭不能高溫高壓或浸泡，可采用環(huán)氧乙烷和低溫等離子消毒滅菌。為了延長攝像頭的壽命，建議使用一次性無菌套。攝像頭連線盤繞存放，勿過于彎曲，禁止提線倒垂攝像頭。圖3-6攝像頭插頭

19、禁止熱插拔圖3-7攝像插頭表面和主機(jī)插座內(nèi)連接前要先處理干凈干燥（橡皮擦、無水酒精）。圖3-8氙燈冷光源氙燈光量旋鈕僅能調(diào)節(jié)出光量的大小，不能調(diào)節(jié)燈泡本身發(fā)光的亮度，所以調(diào)小出光并不能延長燈泡的壽命。需注意頻繁開關(guān)氙燈的次數(shù)和間隔的時間，保持良好的通風(fēng)散熱環(huán)境，光源兩側(cè)進(jìn)出風(fēng)口勿放置雜物。在滿足手術(shù)視野的情況下，應(yīng)盡量把光源的亮度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)小，避免損壞光纖和鏡子等。術(shù)中鏡子放在鋪單上時要將光源亮度調(diào)節(jié)旋鈕關(guān)閉或?qū)⑽镧R端前方鋪單移開，避免點燃鋪單。不要過度彎曲光纖，應(yīng)盤成大圓圈存放。光纖可以采用液體浸泡、環(huán)氧乙烷、低溫等離子等消毒滅菌方式或用一次性無菌套。光纖和鏡子的匹配原則：粗光纖配大鏡子,細(xì)光纖配小鏡子。圖3-9 纖維導(dǎo)光束盤繞方式故障現(xiàn)象：導(dǎo)光束導(dǎo)光性差故障原因：導(dǎo)光束靠近接頭處外皮破裂后導(dǎo)致部份光纖折斷。圖3-10預(yù)防措施：扶鏡子時注意其位置，請參考下圖：圖3-11關(guān)于圖像模糊問題醫(yī)生在手術(shù)過程中可能會遇到圖像模糊不清的狀況，