完美(中国)体育-中国医疗器械展｜LED技术改进内窥镜应用

2025-02-20

弁言：中国医疗器械展相识到，LED以其长命命、高不变性及利便集成的长处逐渐成为内窥镜的首选光源。LED联合进步前辈的微电子及光学元件，催生了许多新运用。

 

内窥镜是外科手术及诊断顶用在不雅察人体内部的一种险些无创的医学装备（如图1所示）。这类要领最早呈现于19世纪，如今有了更多的运用，从耳鼻喉等外部器官查抄到繁杂的肠胃道、呼吸道及脊椎手术。

图1. 利用相机将内窥镜图象显示于显示器上

图片来历： RealSharp

传统内窥镜利用硬管子导光，经由过程光学元件成像用在人眼不雅察。这类内窥技能于人体内的插入深度有限。

 

跟着光纤的呈现，内窥镜最先利用柔性导管，可以或许更深地插入身体中，险些不影响手术。光纤的光网络效率也更高，可以或许周详照明并不雅察剖解进展。而红绿蓝电子相机也代替人眼用作探测器，而光源则酿成了宽带氙灯及卤素灯。

 

最近几年来，LED技能正于成为内窥镜的首选光源，由于其寿命长、不变性高、并且更易集成于内窥体系中。联合高速成长的微电子学及光学，LED照明为该范畴带来了各类新的成长及运用。

图2. CCT（相干色温）展示。暖色红-橙光比拟冷色蓝-白光具备更低的色温。用在内窥镜的进步前辈LED体系答应用户调治每一种可见光颜色，获得令人恬静的CCT程度，从而降低眼睛疲惫。

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已往几十年中，氙灯曾经是内窥镜体系的黄金尺度。氙灯具备宽光谱规模，提供高亮、不变的宽带输出及匀称照明，不仅是许多生物医学运用的抱负选择，更是极年夜地改良了内窥镜技能及深度腔内手术照明。氙灯比传统白炽灯的寿命更长，机能比卤素灯更优胜。

 

氙灯也具备更抱负的相干色温（CCT，如图2所示）及显色指数（CRI）。CRI用在表征光源还有原被不雅察物体颜色的优劣。CRI越高，越能正确地还有原物体颜色（如图3所示）。这一点对于在医学专家很主要，由于他们可以或许按照色差辨认剖解环境。氙灯是不雅察构造真实颜色的抱负照明光源，帮忙提高诊断及医治的正确度。

图3. 显色指数（CRI）暗示一个光源比拟抱负光源再现颜色的优劣。CRI越高，光源越好。

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氙灯患上益在多年的立异，它们具备很宽的输出功率规模——一般从80瓦到400瓦以上。氙灯的重要错误谬误是寿命不长，一般从500到1000小时。

 

由于LED光学引擎于亮度及宽波长规模的不停改善，以是愈来愈遭到内窥镜体系的青睐。出产LED时可以或许定制相干色温，并且LED于整个寿命时期提供不变的相干色温。LED寿命长，以是不消于内窥镜体系中频仍改换。

 

更进步前辈的LED体系现场利用时可以自动调治相干色温。假如白光是各个RGB LED的合成，那末用户可以或许调治每一种可见光颜色，获得惬意的白光或者相干色温。可调特征能减缓手术时的眼睛疲惫，提高构造形态的对于比度，更有益在不雅察。

 

LED体系还有能高效地与RGB相机耦合，由于RGB波长均可以周详调谐，从而得到最好信噪比（如图4所示）。LED还有能整形输出光谱，从而调治到最合适相机某人眼CCT及CRI值。于仪器利用中，可以调治每一种颜色强度到达均衡，由于每一种颜色强度城市随时间时间削弱。

图4. RGB颜色组合答应零丁调治每一种颜色，获得更高的CRI及更多的CCT选项。图为X-Cite输出光谱。

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自觉荧光技能是1990年月末期呈现的一种要领，它经由过程引发细胞或者构造的内源荧光来研究感兴致的区域2,3。正常构造及癌变构造的发射光谱差别，心理学中认为这是疾病转变了化学身分。

 

2000年月早期呈现了色素内窥镜查抄法4，这类技能于内窥查抄时利用生物染料染色感兴致区域。经常使用的染料有亚甲蓝、甲苯胺蓝及结晶紫。每一种染料都能用在特定类型的细胞染色，利便辨认粘膜及构造的布局。

 

比拟传统的内窥技能，色素内窥镜及自觉荧光内窥镜都能提高形态分辩率。只管它们比传统内窥镜更敏捷，它们也长短特异性的，增长假阳性诊断5。

 

手术中愈来愈多地利用荧光生物标志来区别形态或者辨认病变构造。ICG（吲哚菁绿）就是此中闻名的一种，FDA已经核准手术利用。

 

ICG使血浆卵白染色。其方针靶区是淋逢迎及血管，指导手术切除了病变构造，这个手术于一般可见光下是很难做到的6。ICG荧光是被比可见光穿透深度更年夜的红外光引发的，答应不雅察深度构造及视网膜层级布局。

 

FDA近期核准的另外一种化合物是ALA（氨基乙酰丙酸）5。ALA细胞中自然孕育发生的一种化合物。外部节制ALA可以或许使ALA代谢物PpIX储蓄积累于肿瘤细胞中，尤其是神经胶质瘤。

 

PpIX于400到410纳米光引发下发射红色荧光。加强的PpIX荧光可以或许用在手术区别肿瘤构造（红色）及正常构造（蓝色），确保切确完备地切除了肿瘤7。

 

荧光生物标志需要特定波长才能引发。此刻，LED或者激光器提供的窄带波长光可以或许与不雅察用照明光利用统一光路（如图5所示）。如许利便手术时更正确地不雅察构造。

图5. 该光纤光引擎提供白光及近红外光，利便手术时更正确地不雅察构造。

图片来历： RealSharp

 

可见光利便手术不雅察需要剖解的区域，引发生物标志的荧光用在辨识或者切除了构造。一个装配同时提供可见光及荧光引发，付与手术多重技能，从而更好地诊断及改善病患的医治成效。

 

技能及对于比试剂不停成长，让大夫拥有更好的东西完成繁杂诊断及医学流程。对于比试剂包括白光燃料、内源自觉荧光或者荧光标志物。开发这些标志物的挑战是临床实验中确保险些没有毒性。

 

荧光技能的成长及LED及激光技能成长同样快。科学家正于开发更好的燃料，从而标志特定构造，为定量而不是定性诊断及医治提供足够的荧光。结合利用这些技能是包管精准手术及削减周围构造创伤的要害，让病人更快痊愈。

 

文章来历： RealSharp

 

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