医疗器械概论讲解

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1、医疗器械概论 医学光学仪器 医用光学技术与仪器 医用光学仪器主要有眼科光学仪器、显微镜、医 用内窥镜和医用激光仪器四大类。眼科光学仪器主要有 眼前部、眼压、眼底、视野等多种检查仪器，特别是微 电脑及电视像技术的应用，使传统的眼科光学仪器得 以迅速地更新换代。显微镜最早应用在医疗中，现代手 术显微镜配备了电视像系统，称为显微外科电视系 统。医用内窥镜是随着光导纤维的出现而发展起来的， 广泛应用于消化道、泌尿科、肺科、妇科、五官科、骨 科中的诊断和治疗。装有CCD摄像机及电视像系统的 内窥镜又称电子内窥镜，可实时地显示脏器内的黑白或 真彩像。医用激光仪器主要有CO2、氦氖、YAG及 新发展起来的半

2、导体激光器四大类型，主要用于治疗， 其次用于诊断。 医用光学技术与仪器 眼科光学仪器 显微镜 医用内窥镜 医用激光仪器 红外热像仪 1 眼科光学仪器 眼科光学仪器属于精密光学仪器，主 要有眼底照相机、视野仪、验光仪、眼压仪、角 膜曲率仪、裂隙灯显微镜等。现代眼科光学仪器 的名称大都在原名称之前加上“电脑”二字，在 传统的光学观察系统基础上加上电视摄像及微机 自动控制、处理系统，能进行程序自动控制、电 视像显示、计算机像处理、数据测算及分 析、参数显示及打印报告及资料存档等功能。除 此之外，一些新型的光学仪器也不断出现，如近 年出现的利用共焦扫描激光技术对眼底成像的“激 光眼底扫描照机“。 1.

3、1 眼底照相机 眼底照相机是用来观察和记录眼底视网 膜状况的光学仪器，它将眼底以黑白或彩照片 的形式保存下来，是眼科医生的主要诊断工具。 现代眼底照相机装有微机及电视像系统，可在 电视监视器屏幕上显示眼底像，供多人同时观 察及动态记录 (录像)。 （1 1）眼球）眼球 （2 2）接目物镜）接目物镜 （3 3） 中空反射镜中空反射镜 （4 4）补偿透镜组）补偿透镜组 （5 5）成像物镜组（）成像物镜组（6 6）分光棱镜）分光棱镜 （7 7）照相机胶片）照相机胶片 （8 8）反射镜）反射镜 （9 9）分划板）分划板 （1010）目镜（）目镜（1111） 观察者或电视摄像机观察者或电视摄像机 （12

4、12）集光）集光 镜镜 （1313）环形光阑）环形光阑 （1414）观察）观察 照明白炽灯（照明白炽灯（1515）聚光镜）聚光镜 （1616） 聚光镜聚光镜 （1717）照相闪光灯）照相闪光灯 (1)照相系统：由接目物镜、补偿透镜组、成像系统、 分光棱镜及35mm照相机组成。 (2)观察瞄准系统：由分光棱镜、反射镜、分划板及 观察目镜组成的光路。 (3) 照明系统。 (4) 机架、调节机构及操纵手柄。 (5) 电视像系统及电脑系统，在观察目镜位置装有 CCD摄像机，并由5” 单监视显示像。微电脑 系统可在屏幕上完成测算功能。此外微电脑还能 自动决定摄影条件，在荧光摄影时能自动插入滤 镜。 利用

5、眼底照相机可获得眼底血管荧光 造影像。由前肘静脉注射荧光素钠造影剂 1015秒之后，眼底血管即可依照先动脉 ，后静脉，而后脉络膜血管的顺序显示荧 光。用连续摄影机拍摄其过程，从而对眼 底血管性状、眼底视网膜病变做出诊断。 1.2 激光眼底扫描成像 该系统采用共焦扫描激光(Confocal Scanning Laser)技术对眼底进行成像，通 过计算机分析，绘制出视盘表面的三维 地形。所以，此类仪器又叫扫描激光 眼底地形仪、视网膜层面分析仪、视 神经像处理系统等。 共焦扫描技术可在1秒内，对视盘 表面13mm的深度范围内，进行32个层面的共 焦扫描，每个层面采集256256个数据点。在 某一层面

6、上，如处于共焦点部位的反射成像是 清晰的，这个扫描层面也就是此共焦部位的高 度，未处于共焦的部位不能成像。通过32个层 面的扫描及计算机像处理，就可给出视盘表 面的三维地形，并计算出有关参数。 视盘的改变是青光眼的早期诊断唯 一的客观指标。近年又出现了利用相交的激光 偏振光扫描视网膜神经纤维层的视神经纤维分 析仪，对于青光眼的早期诊断更有用。 1.3 电脑视野仪 视野仪用以测定视区范 围及某视区有无功能损害。 视野仪已由早期的弧形 动态视野仪而发展的微机程序控制 静态自动视野仪。电脑视野仪在球 形屏幕积分球的白背景上，分布 有不同亮度梯度的光刺激点。这些 光刺激点用发光二极管或导光纤维 制作，

7、在微机控制下显示不同的亮 度梯度，给眼以刺激。根据病人分 辨这些刺激点的多少及亮度梯度， 可自动打印出视野范围的大小、功 能缺损的部位及缺损的程度，定量 显示出二维视野状态，进一步有三 维立体定量显示视野改变的结果。 1.4 电脑角膜曲率仪 角膜的曲率是影响眼 屈光状态的重要因素。配戴角 膜接触镜、白内障术后置入人 工晶体的度数的选择，以及近 视眼手术放射状角膜切开等都 需要测定角膜曲率。 角膜曲率计是利用 角膜的反射性质来测量角膜曲 率半径的。在角膜前的一特定 位置放一特定大小的物体，该 物体经角膜反射后产生像，测 量此像的大小即可计算出角膜 前表面的曲率半径。 1.5 电脑眼压仪 老式的眼

8、压仪是一种带有仪表指示 的机械装置。现代眼压仪由微机控制， 测量探头上带有压力传感器，压力信号 经放大由A/D转换为数字信号，由微机处 理后显示出4分钟的眼压变化曲线，依据 此曲线可判定房水生成、排出量以及眼 压的水平，用以判定有无早期青光眼。 因为眼内房水循环失调则导致眼内压异 常，从而发生青光眼。 1.6光学显微镜的成像原理 物体AB发出的光线经物镜O1放大后成一倒立实像AB，再 经目镜O2放大后，就可以获得一个经两次放大的倒立虚像A B，该虚像成在观察者的明视距离处。 显微镜原理与结构 光学显微镜的成像原理 显微镜的成像光路如 ，它通过目镜、物镜等光学 器件构成放大光路，而使所 得虚像A

9、“B“的距离恰好等于 人眼的明视距离250毫米 ，以获得将标本放大10200 倍的可见影像。 显微镜原理与结构 显微镜的光学参数 镜检时，我们希望能看到反差适度、清晰明了的理想像。 这不仅要求所观察的标本适于某种显微镜的镜检方法，同时 也要求将显微镜的各项技术性能充分发挥出来。 光学显微镜主要的技术参数包括：数值孔径、分辨率、放大 率焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离和像亮度与视场 亮度等。这些参数在观测过程中必须达到最佳状态。 各项技术参数使用过程中彼此之间既相互联系又相互制约， 每个参数都有其自身的合理界限。在使用时，应根据镜检的 目的和实际情况加以协调，以适应最佳分辨率为准绳，争取 达到最

10、好的镜检效果。 显微镜原理与结构 显微镜的光学参数-放大率 放大率 是指物体经物镜、目镜两次成像后眼睛 所能看到像的大小对原物体大小的比值。 显微镜配有放大倍数不同的物镜和目镜，各厂家 均已在物镜和目镜上标出各自的放大倍数，两者 相乘即可。 如在双目镜或三目镜筒内增加棱镜，有的棱镜也 有放大倍数，因此显微镜的总放大率应加以考 虑。 显微镜原理与结构 Magnification 1000mm 35 mm slide 24x35 mm M = 1000 mm 35 mm = 28 投影出去的像是我们人眼在 250mm处看到像的28倍 如果我们用一个10倍的放大镜观察投影像，我 们可以得到一个280

11、倍的像，但我们减少10倍的 视场范围。 如：一台投影仪 p 显微镜的光学参数-孔径角 孔径角(镜口角)，是物镜光 轴上的物体点与物镜前透镜 的有效直径所形成的角度。 孔径角越大，物镜的光通量 就越高。 它与物镜前透镜的有 效直径成正比，但与焦点的 距离成反比。 显微镜原理与结构 显微镜的光学参数-数值孔径 数值孔径：物体与物镜间媒 质的折射率n与物镜孔径角的 一半的正弦值的乘积。 干物镜的数值孔径始终小于1 ，浸液（水、油）物镜增大n 值，值，结果增大数值孔径 值 。 显微镜原理与结构 数值孔径 Resolving power is directly related to numerical

12、aperture. 分辨能力直接与数值孔径有关 The higher the NA the greater the resolution数值孔径越 高，分辨能力越强。 Resolving power:分辨能力 a The ability of an objective to resolve two distinct lines very close together 物镜分辨两个非常接近的两条线的能力 a = 0.61/n sin u (n=the lowest refractive index between the object and first objective element) (

13、hopefully 1) u is 1/2 the angular aperture of the objective A m NA=n(sin m) Light cone (n=refractive index) 6.2 手术显微镜 (显微外科电视系统) 手术显微镜的产生 和手术水平的提高形成了一 门崭新的学科显微外科。 显微外科应用手术显微镜进 行精细的手术（如小血管的 对接缝合），被广泛地应用 于眼科、耳鼻喉科、外科、 妇科、整形外科中。 传统的手术显微 镜是双目立体显微镜，观察 时有立体感，以保证手术精 确顺利。放大倍数1.680倍 可变，有足够大的工作距离 (9cm40cm)，物镜视

14、场较大 (通常l5mm40mm)。现代手 术显微镜上装有电视像系 统，又称为显微外科电视系 统。 手术显微镜结构形式很多，有可移动式 及固定式两大类。可移动式又有立柱式和夹 持式两种，固定式又有吊式、墙式、桌式等 多种。手术显微镜的组成由观察系统、照 明、支架及照相、电视摄像显示系统组成。 其中观察系统有两支独立的光路以一定的夹 角对物体成像，所以从两个目镜观察到的是 立体像。照相机或电视摄像系统通过光学接 口与手术显微镜相连，在电视监视器上显示 手术情况，可供多人共览、会诊、教学科研 及录像机记录存档。 Neurosurgery 基本结构： 1、观察系统：包括小物镜和大物镜两种。其作用是为了

15、形成立体像， 必须有两支？独立对物体成像，供双眼观察。 2、照明系统：要满足足够的物面照度。 、支架系统：能稳定地完成机械工作。 内窥镜内窥镜 ENDOSCOPY内窥镜 Endoscopy, is the examination of internal body cavities using a specialized medical instrument called an endoscope.内窥镜是用来 检测人体内腔道的特殊 医疗仪器。 Physicians use endoscopy to diagnose, monitor, and surgically treat various

16、medical problems.病理学 家使用内窥镜诊断，监 测和手术处理各种医学 问题。 医用内窥镜按结构可分为四类： 1.硬性内窥镜 硬性内窥镜的发展已经历了漫长的 历史。早在1795年Bozzine就首次制造出一个以 烛光为光源的硬件内窥镜，可观察到直肠和子 宫内腔。硬性内窥镜以金属管为外壳，内装有 物镜，目镜、棱镜、反光镜等光学元件的硬性 直管性内窥镜。其种类主要有腹腔镜、宫腔 镜、尿道膀恍镜、关节镜、胸腔镜、脑颅镜、 直肠镜、鼻窦镜等。 2.软性内窥镜 软性内窥镜出现于20世纪50年代 光纤出现以后，它以柔韧的光纤传导 光源和影像，称为光导纤维内窥镜。 主要种类有胃肠镜、肺镜、肾结石镜 等。 光导纤维内窥镜分 头端(医生手持操纵端) 、远端(插入脏器端)及 弯曲部分三部分组成。 弯曲部分是密封的软性 套管，内有两种光导纤 维光束，导光束和传像 束，它们都是由