《醫(yī)療器械概論》 第二篇第5章 醫(yī)用光學(xué)儀器

第五章醫(yī)用光學(xué)儀器楊鵬飛高級(jí)工程師理學(xué)院計(jì)算機(jī)教研室、寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科《醫(yī)療器械概論》第二篇第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)醫(yī)用顯微鏡第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡第四節(jié)眼科光學(xué)儀器目錄第五章醫(yī)用光學(xué)設(shè)備第五節(jié)醫(yī)用手術(shù)照明設(shè)備學(xué)習(xí)目標(biāo)第五章醫(yī)用光學(xué)設(shè)備

掌握

光學(xué)系統(tǒng)的基本組成和作用，手術(shù)顯微鏡的基本組成和工作原理，醫(yī)用內(nèi)鏡、眼壓計(jì)、檢眼鏡的結(jié)構(gòu)、原理與臨床應(yīng)用

熟悉

顯微電視圖像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和臨床應(yīng)用

了解

手術(shù)無(wú)影燈、冷光單孔手術(shù)燈的工作原理和臨床應(yīng)用光學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第五章醫(yī)用光學(xué)儀器第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)光是一種自然現(xiàn)象。我們看到客觀世界中五彩繽紛、斑駁陸離、瞬息萬(wàn)變的景象，是因?yàn)槲覀兊难劬邮樟宋矬w發(fā)射、反射或散射的光。人類感官所接收到的外界信息中，大約90%的信息由視覺(jué)獲得，視覺(jué)獲得的信息中約有80%傳入大腦。光波是視覺(jué)的載體。1.光學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)1666年，牛頓提出微粒說(shuō)，彈性粒子1678年，惠更斯提出波動(dòng)說(shuō)，彈性波1873年，麥克斯韋提出電磁波解釋，電磁波1905年，愛(ài)因斯坦提出光子假設(shè)20世紀(jì)：人們認(rèn)為光具有波粒二象性。1.光學(xué)基礎(chǔ)彈性粒子→彈性波

→電磁波

→波粒二象性人類對(duì)光的認(rèn)識(shí)第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、光譜儀、光學(xué)計(jì)量?jī)x器和技術(shù)、照相機(jī)（攝像機(jī)）、激光等。1.光學(xué)基礎(chǔ)人類對(duì)光的利用光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用眼科光學(xué)儀器顯微鏡醫(yī)用內(nèi)窺鏡醫(yī)用激光儀器紅外熱像儀第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)的基本組成光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)零件主要由透鏡、柱鏡、反射鏡及平行平板等組成。

一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)可以由一個(gè)或幾個(gè)部件組成，每個(gè)部件可以由一個(gè)或幾個(gè)透鏡組成，組成的部件稱為光組。

實(shí)際工作中，常把幾個(gè)光組組合在一起，通常兩個(gè)光組的組合最常見(jiàn)，也是最基本的組合。2.光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)2.光學(xué)系統(tǒng)第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)的基本組成–透鏡正透鏡：凸透鏡，中心厚，邊緣薄，使光線會(huì)聚,也叫會(huì)聚透鏡會(huì)聚作用：出射光線相對(duì)于入射光線向光軸方向折轉(zhuǎn)負(fù)透鏡：凹透鏡，中心薄，邊緣厚，使光線發(fā)散，也叫發(fā)散透鏡發(fā)散作用：出射光線相對(duì)于入射光線向遠(yuǎn)離光軸方向折轉(zhuǎn)2.光學(xué)系統(tǒng)第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)光學(xué)系統(tǒng)的作用光學(xué)系統(tǒng)的基本作用是進(jìn)行光束變換，也就是接收由物體表面各點(diǎn)發(fā)出的同心光束（發(fā)散光束或會(huì)聚光束或平行光束），經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的一系列折射和反射后，變換成為一個(gè)新的同心光束，最終生成物體的像，被人眼或其他接收器接收。理想光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)、焦平面和主點(diǎn)、主平面都是表征光學(xué)系統(tǒng)特性的點(diǎn)和面，這些特殊的點(diǎn)和面又稱為光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn)和基面。焦點(diǎn)、焦平面、焦距（P198-199）。2.光學(xué)系統(tǒng)第一節(jié)光學(xué)基礎(chǔ)幾種常見(jiàn)的光學(xué)儀器放大鏡和目鏡放大鏡是用來(lái)觀察近距離微小物體的最簡(jiǎn)單的一種目視光學(xué)儀器，放大鏡總是與眼睛一起使用。目鏡是目視光學(xué)儀器的重要組成部分，它將物鏡所成的像放大后成像在人眼的遠(yuǎn)點(diǎn)，以便于人眼觀察，目鏡的作用相當(dāng)于一個(gè)放大鏡。顯微系統(tǒng)及其特性顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)由物鏡和目鏡兩部分組成，為了充分發(fā)揮其效能，還要有一個(gè)由聚光鏡組成的照明系統(tǒng)。攝影與投影系統(tǒng)攝影系統(tǒng)由感光底片或電荷耦合器件組成圖像接收裝置的系統(tǒng)，攝影物鏡是攝影系統(tǒng)中的主要光學(xué)元件，最常用的攝影系統(tǒng)是照相機(jī)和攝影機(jī)。醫(yī)用顯微鏡第二節(jié)第五章醫(yī)用光學(xué)儀器第二節(jié)醫(yī)用顯微鏡1.手術(shù)顯微鏡手術(shù)顯微鏡使醫(yī)生能看清精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)行肉眼所無(wú)法做到的微手術(shù)，使得治療范圍及手術(shù)愈合率大為提高，顯微外科可使手術(shù)成功率自69%提高到93%。手術(shù)顯微鏡由觀察系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和支架三大部分組成。其中，觀察系統(tǒng)和照明系統(tǒng)為其光路系統(tǒng)。第二節(jié)醫(yī)用顯微鏡為了滿足一機(jī)多用的要求，顯微鏡還設(shè)有為各種特殊用途而附加的裝置，如攝影，投影，熒光光源等帶有攝影裝置的顯微鏡叫做攝影顯微鏡。電視顯微鏡和電荷耦合器顯微鏡是以電視攝像靶或電荷耦合器作為接收元件的顯微鏡，在顯微鏡的實(shí)相面處裝入電視攝像靶或電荷耦合器取代人眼作為接收器，通過(guò)這些光電器件將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后對(duì)之進(jìn)行尺寸檢測(cè)、顆粒計(jì)數(shù)等工作。這類顯微鏡可以與計(jì)算機(jī)連用，這便于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和信息處理的自動(dòng)化，多應(yīng)用于需要進(jìn)行大量繁瑣的檢測(cè)工作的場(chǎng)合，從而構(gòu)成顯微電視圖像系統(tǒng)。2.顯微電視圖像系統(tǒng)第二節(jié)醫(yī)用顯微鏡（1）顯微鏡結(jié)構(gòu)：光學(xué)裝置、機(jī)械裝置。光學(xué)系統(tǒng)：包括物鏡、目鏡、聚光鏡和反光鏡等；機(jī)械裝置：包括底座、鏡臂、目鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、載物臺(tái)、粗調(diào)手輪、微調(diào)手輪等。2.顯微電視圖像系統(tǒng)第二節(jié)醫(yī)用顯微鏡（2）攝影系統(tǒng)：

采用像質(zhì)好、有利于攝影的物鏡。若將攝影底片位置改用電視攝像機(jī)的靶面來(lái)替代，便成為電視顯微鏡?？赏ㄟ^(guò)光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)放大、傳輸處理，最后再屏幕上顯示出來(lái)，可滿足多人觀察。若將攝影裝置改成電影攝影機(jī)，便成為電影攝影顯微鏡，配上逐格器控制拍攝時(shí)間間隔，可以將東、植物的細(xì)胞變化過(guò)程記錄下來(lái)，便于對(duì)連續(xù)變化的過(guò)程進(jìn)行仔細(xì)觀察、分析和研究，也能滿足多人觀察。2.顯微電視圖像系統(tǒng)第二節(jié)醫(yī)用顯微鏡（3）顯微電視圖像系統(tǒng)的演進(jìn)：基于布氏顯微鏡發(fā)展而來(lái)。2.顯微電視圖像系統(tǒng)光電放大器生物顯微鏡計(jì)算機(jī)圖像采集系統(tǒng)彩色圖像顯示器彩色打印機(jī)供電系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)圖像采集系統(tǒng)的高倍生物顯微鏡成象系統(tǒng)將生物顯微鏡下已放大2~100倍的光學(xué)圖像再經(jīng)光學(xué)放大、電子變焦及數(shù)碼放大后變成數(shù)字電子圖像，放大倍率提高到1000~30000倍；采用計(jì)算機(jī)圖像采集系統(tǒng)，可進(jìn)行顯微圖像的存檔、計(jì)算、處理、分類、打印與遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ堋ＭǔＳ缮镲@微鏡、光電放大器、計(jì)算機(jī)圖像采集系統(tǒng)、彩色圖像顯示器、打印機(jī)及供電系統(tǒng)組成。醫(yī)用內(nèi)鏡第三節(jié)第五章醫(yī)用光學(xué)儀器第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡1.醫(yī)用內(nèi)鏡的組成原理內(nèi)鏡是用來(lái)檢測(cè)人體內(nèi)腔道的特殊醫(yī)療儀器。（1）硬性內(nèi)鏡。（2）纖維內(nèi)鏡。（3）電子內(nèi)鏡。第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡1.醫(yī)用內(nèi)鏡的組成原理硬性內(nèi)鏡硬性內(nèi)鏡的發(fā)展已經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史。早在1795年Bozzine就首次制造出一個(gè)以燭光為光源的硬件內(nèi)鏡，可觀察到直腸和子宮內(nèi)腔。硬性內(nèi)鏡以金屬管為外殼，內(nèi)裝有物鏡，目鏡、棱鏡、反光鏡等光學(xué)元件的硬性直管性內(nèi)鏡。其種類主要有腹腔鏡、宮腔鏡、尿道膀恍鏡、關(guān)節(jié)鏡、胸腔鏡、腦顱鏡、直腸鏡、鼻竇鏡等。第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡1.醫(yī)用內(nèi)鏡的組成原理纖維內(nèi)鏡的光學(xué)系統(tǒng)纖維內(nèi)鏡纖維內(nèi)鏡是軟性內(nèi)鏡，出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代光纖出現(xiàn)以后，它以柔韌的光纖傳導(dǎo)光源和影像。主要種類有胃鏡、腸鏡、支氣管鏡、腎結(jié)石鏡等。第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡1.醫(yī)用內(nèi)鏡的組成原理纖維內(nèi)鏡光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡分頭端(醫(yī)生手持操縱端)、遠(yuǎn)端(插入臟器端)及彎曲部分三部分組成。彎曲部分是密封的軟性套管，內(nèi)有兩種光導(dǎo)纖維光束，導(dǎo)光束和傳像束，它們都是由3萬(wàn)~5萬(wàn)根光導(dǎo)纖維組成的光導(dǎo)纖維束。導(dǎo)光束用于照明，它將來(lái)自光源的光傳輸?shù)絻?nèi)窺鏡的末端以照明視場(chǎng)。導(dǎo)光束一般有兩個(gè)，兩端都安裝有導(dǎo)光透鏡。傳像束有一個(gè)，遠(yuǎn)端裝有物鏡，頭端裝有目鏡，傳像束的每根光導(dǎo)纖維在內(nèi)窺鏡頭尾兩端的相對(duì)位置總是一致的，因此在目鏡上重建一幅拼成的圖像的位置不會(huì)混亂。第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡1.醫(yī)用內(nèi)鏡的組成原理電子內(nèi)鏡1983年由美國(guó)Welch-Allyn公司首次推出的，被稱為第三代內(nèi)鏡。電子內(nèi)鏡由光源、視頻圖像系統(tǒng)及外科工作鉗道組成。電子內(nèi)鏡是在光導(dǎo)纖維內(nèi)鏡的基礎(chǔ)上加視頻圖像系統(tǒng)組成的，但它不需要傳像束和目鏡，而是在物鏡后裝一個(gè)CCD攝像頭，由導(dǎo)線引出電信號(hào)，傳送到視頻處理器經(jīng)處理后，顯示在彩色監(jiān)視器上。屏幕上的圖像還可以記錄在錄像機(jī)上，或用視頻激光打印機(jī)打印出來(lái)，或存儲(chǔ)在磁盤上，由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理。第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡1.醫(yī)用內(nèi)鏡的組成原理電子內(nèi)鏡1983年由美國(guó)Welch-Allyn公司首次推出的，被稱為第三代內(nèi)鏡。電子內(nèi)鏡由光源、視頻圖像系統(tǒng)及外科工作鉗道組成。電子內(nèi)鏡是在光導(dǎo)纖維內(nèi)鏡的基礎(chǔ)上加視頻圖像系統(tǒng)組成的，但它不需要傳像束和目鏡，而是在物鏡后裝一個(gè)CCD攝像頭，由導(dǎo)線引出電信號(hào)，傳送到視頻處理器經(jīng)處理后，顯示在彩色監(jiān)視器上。屏幕上的圖像還可以記錄在錄像機(jī)上，或用視頻激光打印機(jī)打印出來(lái)，或存儲(chǔ)在磁盤上，由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理。第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡（1）冷光源：非球面冷光鏡（聚光效率高）。（2）導(dǎo)光系統(tǒng)：各種透鏡或?qū)Ч馐鴮⑽锵癖３謭A形真實(shí)地傳遞到其輸出端。（3）光學(xué)成像系統(tǒng)：成像從輸入端到輸出端（保持原形，真實(shí)）。（4）機(jī)械部分：分為檢查用內(nèi)鏡、手術(shù)用內(nèi)鏡兩種。2.核心技術(shù)第三節(jié)醫(yī)用內(nèi)鏡（1）視場(chǎng)角。（2）內(nèi)鏡外徑。（3）工作長(zhǎng)度。（4）彎曲角度。3.技術(shù)指標(biāo)眼科光學(xué)儀器第四節(jié)第五章醫(yī)用光學(xué)儀器第四節(jié)眼科光學(xué)儀器眼科光學(xué)儀器分為檢查儀器和治療儀器兩大類；檢查儀器又可分為常規(guī)檢查儀器、驗(yàn)光儀器和特殊檢查儀器。光學(xué)部分分為照明系統(tǒng)和觀察系統(tǒng)；常規(guī)檢查儀器有視力表、裂隙燈顯微鏡、檢眼鏡、眼壓計(jì)、視野計(jì)等；驗(yàn)光設(shè)備有角膜曲率計(jì)、檢影鏡、綜合驗(yàn)光儀；特殊檢查設(shè)備有角膜地形圖、視覺(jué)電生理儀、眼底熒光造影、超聲波眼部檢查儀等。眼科光學(xué)儀器第四節(jié)眼科光學(xué)儀器（1）臨床上測(cè)量眼壓以求早期診斷和治療青光眼是眼科的重要手段之一。（2）眼壓計(jì)（eyepressuremeter）有接觸式和非接觸式眼壓計(jì)。1.眼壓計(jì)眼壓計(jì)光學(xué)系統(tǒng)第四節(jié)眼科光學(xué)儀器（3）眼壓計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理1）定位系統(tǒng)。2）角膜壓平與測(cè)量系統(tǒng)。3）計(jì)時(shí)系統(tǒng)。1.眼壓計(jì)1.眼壓計(jì)第四節(jié)眼科光學(xué)儀器（1）檢眼鏡的結(jié)構(gòu)：直接檢眼鏡分為照明系統(tǒng)和觀察系統(tǒng)；間接檢眼鏡與直接檢眼鏡不同的是照明系統(tǒng)與觀察系統(tǒng)分離。（2）檢眼鏡的工作原理。（3）檢眼鏡的功能和應(yīng)用。（4）檢眼鏡檢查方法。2.檢眼鏡第四節(jié)眼科光學(xué)儀器（1）眼底照相機(jī)的基本組成及原理。（2）眼底照相機(jī)的功能：眼底照相機(jī)主要對(duì)眼底血液循環(huán)檢查有著重要的臨床意義。3.眼底照相機(jī)醫(yī)用手術(shù)照明設(shè)備第五節(jié)第五章醫(yī)用光學(xué)儀器第五節(jié)醫(yī)用手術(shù)照明設(shè)備手術(shù)無(wú)影燈種類較多，但是主要有單孔立式，四孔、七孔立式，四孔、五孔吊式，九孔吊式，十二孔吊式，母子吊式及組合式等。其中，母子吊式手術(shù)無(wú)影燈一般為母十二孔、子五孔。1.手術(shù)無(wú)影燈第五節(jié)醫(yī)用手術(shù)照明設(shè)備主要光源材料是冷光板，其產(chǎn)生的熱量極少，有效避免手術(shù)中產(chǎn)生的熱量對(duì)手術(shù)過(guò)程的干擾，作為手術(shù)室輔助照明燈，還能滿足層流手術(shù)室內(nèi)對(duì)影響層流的主要因素?zé)嵩醇罢系K物的控制要求，有效解決了老式手術(shù)燈無(wú)法滿足高標(biāo)準(zhǔn)凈化手