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內視鏡 - Heterogeneous Integration

內視鏡

出自Heterogeneous Integration

目錄

什麼是內視鏡

內視鏡試用一根細長的光學鏡頭深入人體內,再藉由鏡頭的投影,將影像訊號傳到螢幕顯示器上,讓醫生可以很清楚看到體內的構造,在進行治療的時候,可以利用各種細長器械並且避開血管跟神經較少的地方,進行開刀治療,也因為避開了大多數的神經與血管,所以傷口小,出血量也小,神經組織自我修復的速度也比較快,也就能使患者可以很快的恢復正常生活。


內視鏡的原理

內視鏡原理是將攝影裝置經由一個細長的鏡頭,連結電纜和光源機如圖一所示。光源機可透過鏡頭提供光源,照亮欲見物體的視野。電纜則連結攝影裝置與電視螢幕,而顯示欲見之物體。

圖片:Endoscopy1-1.PNG


內視的架構

內視的架構

內視鏡的架構大致分為下面三項:

1. 照明系統:照明系統是將光線導入體內,照亮所要看的部位。早期是將小燈泡放在內視鏡前端,現代則將光源置於體外,然後再經由光纖系統導入體內。

2. 影像傳輸:硬式內視鏡利用一系列透鏡將影像傳送到接目鏡,軟式鏡則利用光纖傳出影像,或將光電耦合元件(CCD)置於內視鏡前端,再將數位化的影像信息傳出。

3. 工作管道:向現在有一些內視鏡都內附有工作管道,功過管道就可以沖水,把血水沖掉,讓視野更加清晰,不然也可供手術或切片用的器械進出操作,這些管道稱為工作管道。

內視鏡依照應用的部位,可區分如下:

圖片:Endoscopy1-2.PNG


內視鏡的發展與應用

內視鏡的發明主要是為了不需要開膛剖腹就可以檢查內臟而發明的,這樣的想法必須追朔到十九世紀中葉,有位德國的外科醫生找來馬戲團吞劍表演者,試著要把一根五、六十公分的硬管子插到這位表演者的胃裡,想藉由這樣的方式來觀看胃部,但是卻因為光線不足,而導致不能夠順利成功。然而1864年Kussmaul所設計的內視鏡原型就是這種構想的代表作。

有了前面失敗的例子,後面的醫生知道,如果說可以把管子稍為的彎一個角度,再搭配照明設備跟透鏡片的話,這樣對類似袋狀的胃進行觀察就會比較方便,這樣相關的設計理念在一百多年後的今天,仍然應用在目前廣汛使用的腹腔鏡及膀胱鏡上。

在二十世紀初期內視鏡設計的改進,是將以直線進行的光線藉由曲折鏡面的改變而轉彎,所以在中空的管子內填塞各式的透鏡,來操控光源及影像的進行方向。主要也是在於側視型式以及電燈光源的應用。

管體半可曲型式的胃鏡是在1932年發明,但是他的彎曲程度仍然有限,所以在二十世紀中期如果要進行內視鏡檢查的話,仍難必須要具備特技表演的本事,所以內視鏡檢查在當時對於病人跟醫護人員仍都是一件痛苦的事情。

1952年舒維茨醫生是第一個使用完全柔性的光導纖維內視鏡,光導纖維內視鏡是由一條細長柔軟的管子,在管子內安置了一束光纖,兩端也課有一個透鏡,如果要檢查的話,只要將管子一端插入人體內部待查的器官,然後再從另一端就可以看見器官內部的情況,但是光纖的容易斷裂,斷裂光纖的所在會在影像中呈現黑色的斑點,當這些黑色斑點的密度達到一個程度時,就必需更換光纖。所以內視鏡的使用壽命一直是個受關切的話題。

電子晶片技術近年來有著快速的進步,感光晶片的大小隨著技術越變越小,小到可以放在內視鏡的前端時,電子內視鏡就這樣出現了。雖然感光晶片取代了容易斷掉的光纖,不過最令人驚奇的是即時影像能夠呈現在螢幕上。

因此未了改善電子內視鏡的解析度,從第一代Olympus-2XX系列開始,所使用的彩色影像觀察技術,是利用將紅、綠、藍三元色影像結合重組的原理。這種序列式三原色掃描灰階晶片,對比於全彩感光晶片,同樣大小之灰階單色感光晶片會有四倍的解析度。

但是這種序列性彩色機制的電子內視鏡也不是沒有缺點的,在觀察時目標之移動,會造成三原色影像之位移,會導致靜態影像記錄上的輝影,會造成相當的困擾。


內視鏡治療術與內視鏡輔助器械

由於內視鏡可直接觀察,再加上光纖的細微化,在不算粗大的內視鏡管徑結構中,就可以有較大的空間來建置操作管路,來做組織切片的操作檢查與治療。

內視鏡治療是用高週波電氣燒灼術,其電氣燒灼原理就是利用導電線圈綁住要切割分開的組織,最小的接觸導電截面積,會有最高的電阻,電流的通過因而產生最多的熱能,這熱能會將接觸的組織凝固,己經凝固的組織在受到機械力擠壓時會碎裂而分離,因而達到類似刀子切割的效果。

像這樣的電刀原理最大進步是在於注射液態藥物,撐起平坦的黏膜病灶,配合掛在內視鏡前端的吸引環,所進行的黏膜切除術。在最近發展的內視鏡黏膜下剝離術,應用了前端包覆著絕緣體的尖端絕緣電刀,再配合針狀電刀,進行肌肉層上的塊狀黏膜及黏膜下病灶的完整切除,已經將內視鏡本來只侷限於觀察的功能現在已經達到可以內視鏡手術的境界。

結論

內視鏡檢查是一種稍具侵略的檢查,在診斷的過程中,多多少少都會讓病人引起噁心、想吐、不舒服等症狀,而且人體的內臟又十分的柔軟脆弱,如果稍微不小心的話,就有可能被內視鏡所傷,所以醫生必須要很熟悉內視鏡的特性,也必須要有熟練的操作技巧,就算面對比較不容易完成檢查的病例,也必須要沉住氣的檢查,盡所有可能的減少不必要的碰撞。然後對於一些容易緊張、怕痛的病人,就可以給予適量的麻醉或鎮定劑,如果病人有嘔吐感或是窒息感的話,就可以利用局部麻醉,來使病人放鬆心情,也比較好檢查

參考文獻

[內視鏡-整形外科診所]

[ 無線膠囊內視鏡三維定位磁浮控制系統之初步研究]

光電科技於消化道醫療之應用

輝雄診所

胃腸內視鏡

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