电子内窥镜的工作原理
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发布时间：2022-04-28 23:12
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时间：2022-06-25 01:26
整套电子内窥镜系统主要由内镜(endoscopy) 、电视信息系统中心(video information system center) 和电视监视器(television monitor) 三个主要部分组成。另外，CCD耦合腔镜、腔内冷光照明系统（目前为LED光源）、视频处理系统、和显示打印系统是电子内窥镜的主要结构的组成部分。电子内镜的构成还配备一些辅助装置，如录像机、照相机、吸引器以及用来输入各种信息的键盘和诊断治疗所用的各种处置器具等。电子内窥镜在国内大中型医院内镜室的诊断和治疗活动中起着十分重要的作用。具有分辨率高、易于诊断、管径细、使用寿命长等优点。主要缺点是易损坏，一般用户不能修理，厂家维修费用高。
从详细部件构成上，电子内窥镜主要包括先端弯曲部、插入部、操作部、电气接头部。先端弯曲部是内窥镜的最前端，由送水/送气喷嘴、导光束、物镜、钳子管道出口、弯曲橡皮等组成。插入部外面是带刻度的外皮，内部包裹着导光束、导像束、送水/送气管、钳子管道和鼓轮钢丝。操作部是医生检查、治疗时手持操作的部分，主要包括角度控制转子、卡锁、功能按钮、吸引活塞、送水/送气活塞、钳子管道入口等。电气接头部是电子内窥镜连接冷光源和图像处理系统的部件，由电气接头、导光接头、送水/送气接头、吸引接头组成。而在诊治活动中动作最频繁的部位: 一是操作部，包括有送气/送水按钮、吸引按钮、活捡通道、角度钮等。二是镜身，镜身为一根易弯曲的插入管，由钢丝网管及蛇型钢管制成，在小于1cm的管径内容纳有导向束、导光束、活检/吸引通道、注气/注水管道及控制角度的钢丝等。外包有聚胺酯塑料管， 此管具有密封和防腐蚀作用， 以防止水和胃液的进入和腐蚀。这两个频繁工作的部件一旦损坏，必须请专业人员用专用工具和专用配件才能进行修复，造价高，时间长。因此，正确地操作和精心的维护保养，对防止和减少电子内窥镜的故障发生，延长其使用寿命具有重要意义。
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时间：2022-06-25 01:27
电子内窥镜的成像主要依赖于镜身前端装备的微型图像传感器(charge coupled device，CCD)，CCD就象是深入人体腔内的一台*机，它将光能转变为电能，再经过图像处理器“重建”高清晰度的、色彩*真的图像显示在监视器屏幕上。
下面以医用电子内窥镜为例详细介绍下工作原理：
医用电子内窥镜成像系统主要包括四部分（图1）：1）光学成像系统，2）CCD驱动、图像采集、编码电路（驱动CCD、控制图像采集与编码），3）彩色图像畸变实时校正系统（用于实时在线校正内窥镜光学系统的畸变），4）视频驱动亮度控制系统（调节光源的发光亮度）。
图1：医用电子内窥镜成像系统构成
光源发出的光通过传光束（光纤）照射到人体内腔，从腔内反射的光进入光学系统，在高分辨率彩色面阵CCD上成像由CCD驱动电路控制CCD采集图像，经编码电路输出标准彩*信号。亮度控制系统根据CCD输出的视频信号调节光源的亮度，确保输出图像上没有白色高亮度区域。由于光学系统存在畸变，CCD输出带有畸变的视频信号，图像畸变校正系统对其进行在线实时校正，并输出校正后的标准彩*信号。
内窥镜采用电荷耦合器件CCD作为图像传感器。CCD图像传感器具有光电转换功能， 又具有信号电荷存储、转移和读出功能，其工作过程可分为四步:
第一步是光积分期，即曝光时间，这时CCD像元把入射光量子按比例地转换成光生电荷，完成光—电转换。
第二是在光积分的同时，把每个像元产生的光电荷暂时存储在相应的光敏二极管势阱中， 实现信号电荷存储。
第三是在曝光结束后，把存储的光生电荷沿CCD移位寄存器转移到输出区， 完成电荷转移。
第四是在读出放大器中把每个光生电荷依次转变成相应的视频信号，完成信号读出，因此CCD图像传感器可以看成一个光—电变换器，它能把一幅空间分布的光学图像变换成按时间顺序分布的视频电压信号。
当光学图像经过物镜成像在CCD传感器上时，在CCD器件上将感生与投射光强相对应的光电荷(光电效应)，这些光电荷将存储在二极管的势阱中，经过一定时间的积累，在驱动脉冲的作用下，各光敏元的电荷包同时并行地向移位寄存器各单元转移，在光敏元进行下一次光电荷积累的同时，在读出脉冲的作用下，寄存器内的电荷包开始沿移位寄存器向输出端转移，从而获得光电信号输出，由此输出的光电信号经过同步电路、同步叠加电路叠加、消除脉冲干扰、直流电平恢复与控制、线性放大、输出功率放大、二值化处理等电路处理，从而得到全电视信号输出。进一步的处理， 则是按使用场合和技术要求的不同而分别进行了。
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时间：2022-06-25 01:27
