本發(fā)明涉及一種醫(yī)用內(nèi)窺鏡，具體涉及一種前后視場電子內(nèi)窺鏡，適用于微創(chuàng)外科手術。

背景技術：

內(nèi)窺鏡泛指經(jīng)各種管道進入人體，以觀察人體內(nèi)部狀況的醫(yī)療儀器。利用內(nèi)窺鏡可以看到X射線不能顯示的病變，因此它對醫(yī)生非常有用。部份內(nèi)窺鏡同時具備治療的功能，如膀胱鏡、胃鏡、大腸鏡、支氣管鏡、腹腔鏡等，隨著微創(chuàng)手術技術的發(fā)展，內(nèi)窺鏡已越來越多的應用于微創(chuàng)外科手術中。

目前國內(nèi)外電子內(nèi)窺鏡能觀察的視野范圍一般為60°到120°，如《90°視向角口腔內(nèi)窺鏡》，其視向角90°，視場角為62°，可以實現(xiàn)側(cè)向的觀察，但只能觀察單側(cè)向，前方一部分視場和另一側(cè)視場也為視野盲區(qū)，顧此失彼。纖維內(nèi)窺鏡由成千上萬的玻璃纖維傳遞光成像，利用光導纖維的柔軟性可以在前端自由的彎曲和轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)全視場的觀察,消除后方視野的盲區(qū)，然而玻璃纖維易折斷，這樣圖像傳輸受到阻礙，影響對病變部位的觀察，且光纖內(nèi)窺鏡成像效果不如硬質(zhì)鏡。日本推出的WARP型膠囊內(nèi)窺鏡，在內(nèi)窺鏡兩端各放置一個CCD，可進行全方位的觀察，但是膠囊內(nèi)窺鏡僅限于對消化道的檢查，并不能應用于微創(chuàng)外科手術。

因此，國內(nèi)外目前還沒有一種適用于微創(chuàng)外科手術的、可以同時觀察前方視場和后方視場，且不易折斷或破損的內(nèi)窺鏡。由于內(nèi)窺鏡無法同時觀察前方視場和后方視場，微創(chuàng)外科手術中過程中一般只通過內(nèi)窺鏡觀察前方視野，無 法及時了解后方視野的情況，如發(fā)生后方出血等緊急情況，不能第一時間發(fā)現(xiàn)并及時處理，存在很大的隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種前后視場電子內(nèi)窺鏡，其可以同時觀察前方視察和后方視場，解決了傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡顧此失彼的缺點，同時也解決了玻璃纖維易折斷的缺點，可以很好的應用于微創(chuàng)外科手術。

本發(fā)明的目的是通過以下方案實現(xiàn)的：

一種前后視場電子內(nèi)窺鏡，其物鏡前端探頭部分由LED冷光源、光學系統(tǒng)、CCD組成，光學系統(tǒng)由依次同軸排列的復合透鏡、第一單透鏡、雙膠合透鏡及第二單透鏡組成，在所述復合透鏡的透鏡前端面設有一層環(huán)形反射膜。

進一步地，所述復合透鏡形狀為負透鏡和彎月透鏡的組合形狀，其透鏡前表面為凸球面，透鏡內(nèi)表面為凹球面，透鏡外表面也為凸球面，復合透鏡的透鏡前端面為環(huán)形。

采用以上方案后，前方物體發(fā)出的光通過復合透鏡的透鏡前表面進入光學系統(tǒng)，在透鏡內(nèi)表面出射，依次經(jīng)過第一單透鏡、雙膠合透鏡和第二單透鏡后，成像在CCD的中心區(qū)域；后方物體發(fā)出的光通過復合透鏡的透鏡外表面進入光學系統(tǒng)，照射到復合透鏡的環(huán)形反射膜上反射，發(fā)射后經(jīng)過透鏡內(nèi)表面出射，然后依次經(jīng)過第一單透鏡、雙膠合透鏡和第二單透鏡，最后成像在CCD的邊緣區(qū)域，通過后期的計算機的分區(qū)處理將圖像區(qū)分顯示。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明可以使醫(yī)療人員可以在微創(chuàng)手術過程中同時觀察前方視察和后方視場例如腹腔手術中，可以提供清晰的后方視野，避免手術中后方視野的缺失，給病人造成毛細血管和其他組織的誤損傷；內(nèi)窺鏡采用 球面設計，降低成本；采用CCD成像分辨率高，徑向尺寸小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明前后視場電子內(nèi)窺鏡結構原理圖

圖2為內(nèi)窺鏡物鏡復合透鏡結構圖

圖3為圖2的左視圖

圖4為ZEMAX軟件設計本發(fā)明透鏡中采用的一號單透鏡體結構圖

圖5為ZEMAX軟件設計本發(fā)明透鏡中采用的二號單透鏡體結構圖

圖中：

Ⅰ-復合透鏡 Ⅱ-第一單透鏡 Ⅲ-雙膠合透鏡 Ⅳ-第二單透鏡 Ⅴ-CCD A-前方物體 B-后方物體 1-環(huán)形反射膜 2-透鏡外表面 3-透鏡前表面 4-透鏡內(nèi)表面 5-外形結構安裝部位 P-機械結構固定位置

具體實施方式

以下結合附圖詳細介紹本發(fā)明的技術方案：

如圖1所示，一種前后視場電子內(nèi)窺鏡，其物鏡前端探頭部分由LED冷光源、光學系統(tǒng)、CCD組成，LED冷光源發(fā)光照射到病變部位，經(jīng)病變部位將光反射后進入光學系統(tǒng)，成像在CCD上，通過數(shù)據(jù)線與計算機相連接，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號通過計算機的后期處理后顯示在監(jiān)視器上，同時可以進行儲存并打印出來。其中，光學系統(tǒng)由依次同軸排列的復合透鏡、第一單透鏡、雙膠合透鏡及第二單透鏡組成。

如圖2、圖3所示，本發(fā)明的技術方案主要是對電子內(nèi)窺鏡的光學系統(tǒng)結構 進行改良，現(xiàn)有內(nèi)窺鏡的第一片透鏡都是單透鏡，而本發(fā)明為了滿足后方視場的觀察需要，將第一片透鏡設計為復合透鏡。復合透鏡形狀為負透鏡和彎月透鏡的組合形狀，其透鏡前表面3為凸球面，透鏡內(nèi)表面4為凹球面，透鏡外表面2也為凸球面，復合透鏡的透鏡前端面為環(huán)形，且透鏡前端面設有一層環(huán)形反射膜1。

采用以上方案后，前方物體發(fā)出的光通過復合透鏡的透鏡前表面3進入光學系統(tǒng)，在透鏡內(nèi)表面4出射，依次經(jīng)過第一單透鏡、雙膠合透鏡和第二單透鏡后，成像在CCD的中心區(qū)域(區(qū)域i)；后方物體發(fā)出的光通過復合透鏡的透鏡外表面2進入光學系統(tǒng)，照射到復合透鏡的環(huán)形反射膜1上反射，發(fā)射后經(jīng)過透鏡內(nèi)表面4出射，然后依次經(jīng)過第一單透鏡、雙膠合透鏡和第二單透鏡，最后成像在CCD的邊緣區(qū)域(區(qū)域ii)，通過后期的計算機的分區(qū)處理將圖像區(qū)分顯示。

對于反射膜的選擇，選擇反射率大于85％的高反射膜。如果反射率太低會使進入系統(tǒng)的光能量不夠，在像面上的相對照度不夠，形成的圖像不清晰，對部位的清晰度有影響。

以下介紹本發(fā)明的技術效果：

首先通過MTF(Modulation Transfer Function，調(diào)制傳遞函數(shù))曲線值：MTF表現(xiàn)了一個鏡頭對所攝物體對比度的再現(xiàn)能力，MTF曲線值分為低頻、中頻和高頻，其分別表示畫面輪廓，畫面層次和畫面細節(jié)。在0.6線視場，對高頻和中頻有所要求，本發(fā)明MTF值在中頻50lp/mm大于0.5，在高頻100lp/mm大于0.3，前方視場物鏡在100lp/mm空間截止頻率處MTF值在0.75以上且接近衍射極限，滿足像質(zhì)要求。后方視場物鏡在100lp/mm空間截止頻率處MTF值在0.7以上也接近衍射極限滿足成像質(zhì)量的要求。無論是中頻還是高頻均符合設 計的要求。完全滿足1/10CCD對分辨率的要求。

電子內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的點列圖分析，如果彌散斑的直徑大于5um，那么系統(tǒng)能分辨的最小尺寸將大于5um，而CCD能分辨的最小尺寸是5um，這樣設計的系統(tǒng)與所選擇的CCD就不相符。CCD的像元尺寸是5um，該系統(tǒng)的最大彌散斑半徑分別為0.403um和1.615um，其直徑均小于5um。所以該系統(tǒng)符合設計要求。

以下介紹本發(fā)明在ZEMAX軟件中的設計過程：

ZEMAX軟件中沒有現(xiàn)成的復合透鏡結構，因此，采用兩個單透鏡體組合的形式來實現(xiàn)復合透鏡結構。兩個單透鏡體的結構形狀如圖4、圖5所示，一號單透鏡體為凹平透鏡，二號單透鏡體為彎月透鏡，在ZEMAX軟件中將凹平透鏡和彎月透鏡以背對背(兩透明弧面相疊)形式組合，獲得復合透鏡結構雛形。

對于單透鏡，需要用機械結構來固定。而機械結構只能安裝在圖2中外形結構安裝部位5的部位。這樣后方視場的光就會被系統(tǒng)的機械結構遮擋無法實現(xiàn)。所以采用圖5所示的結構。機械結構可以固定在機械結構固定位置P處。后方視場的光也可以從透鏡外表面2出進入系統(tǒng)。

在ZEMAX中的用其觀察照片時，成像質(zhì)量良好，只是在邊緣處存在較小的畸變，這對系統(tǒng)并無影響，可通過后期計算機會對畸變做進一步的處理。