硬式内镜阶段（1806～1932）
• 硬式内镜由德国人Philipp Bozzini首创，由一花瓶 状光源、蜡烛和一系列镜片组成，主要用于膀胱 和尿道检查。 • 1895年Rosenhein研制的硬式内镜由3根管子呈同 心圆状设置，中心管为光学结构，第二层管腔内 装上铂丝圈制的灯泡和水冷结构，外层壁上刻有 刻度反应进镜深度。 • 1911年Elsner对Rosenhein式胃窥镜作了改进，在 前端加上橡皮头做引导之用，但透镜脏污后便无 法观察成为主要缺陷，Elsner式胃镜1932年以前仍 处于统治地位。
微型内窥镜
最新型的M2A微型内窥镜，可以像 药丸一样服下
微型内窥镜
M2A微型内窥镜的内部结构：1、光学圆盖 2、透镜固 定环 3、透镜 4、照明发光二极管 5、互补金属氧化 物半导体成像器 6、电池 7、专用集成电路 8、天线
医用内窥镜分类
--按其发展及成像构造分类
• 硬管式内镜 • 光学纤维（软管式）内镜 • 电子内镜
硬式内镜阶段（1806～1932）
硬式内镜阶段（1806～1932）
半屈式内镜阶段（1932～1957）
• Schindler从1928年与优秀的器械制作师 Georg Wolf合作研制胃镜，最终在1932年获 得成功，定名为Wolf-Schinder式胃镜。之后， 许多人对其进行了改造，使之功能更为齐 全，更为实用。
虚拟内窥镜系统的主要技术组成——软件组成（2）
基于体绘制的虚拟内窥镜技术
原始图像 滤波 预处理 位置 分割
N
插值
路径规划 路径
录像方式
Y
动画
方向
透视体绘制
接 受
显 示
实时 模拟器
虚拟内窥镜系统的研究现状和难点（1）
• 虚拟内窥镜医学应用系统（Virtual Endoscopy Medical Application）：美国GE Research & Development Center开发了一套医学虚拟内窥 镜系统（VEMA）。
光导纤维内镜阶段（1957年至今）
电视内镜时代（1983年以后）
• 1983年Welch Allyn公司研制成功了电子摄 像式内镜。该镜前端装有高敏感度微型摄 像机，将所记录下的图像以电讯号方式传 至电视信息处理系统，然后把信号转变成 为电视显像机上可看到的图像。日本 Olympas厂随即推出相应型号胃镜，并占据 大部分市场。
视野受限 接触式 痛苦 器械很硬,造成穿孔的危险很大 操作难度较大，不能标准化
内窥镜 引导手术(1)
脑内窥镜手术需要有一个操作空间，而神经系
统中的某些疾病，如脑积水、颅内蛛网膜囊肿、脑 室内病变、脊髓空洞症等为脑内窥镜手术提供了一 个可操作空间，这些是单纯脑内窥镜手术的极好适 应证，而且近几年来的临床应用也进一步证实了应 用脑内窥镜技术治疗这些病变的安全性和有效性。
内窥镜影像--胃癌（腺癌）
内窥镜影像--贲门癌
内窥镜影像--溃疡性腺癌
内窥镜影像--息肉样腺癌
内窥镜影像--皮革状胃
内窥镜影像--早期胃癌
内窥镜 — 特点（1）
成像、检查：
清晰 显示直观 分辨率高 实时成像
手术：
创伤小、痛苦少 术中及术后痛苦小 手术彻底 操作精细
内窥镜 — 特点（2）
然而，脑内窥镜手术也有一定的局限性，由于脑 内窥镜管径小，视野狭窄，难以观察所需手术部 位的全貌，对周围组织的毗邻关系了解有限，手 术操作空间小，可用的手术器械也有限，给手术 操作带来困难，从而限制了脑内窥镜手术的临床 应用范围。随着脑内窥镜手术的深入开展和进一 步的经验积累，将进一步扩大脑内窥镜手术的适 应症、提高治疗效果。
虚拟内窥镜Virtual Endoscopy
光学内窥镜图像
虚拟结肠内窥镜图像
1、虚拟肠镜
2、羊的心脏虚拟漫游
虚拟内窥镜系统的发展及其应用
几何建模
第一代
高分辨率医学图像
第二代 第三代
人体器官、组织
生物、物理特性
虚拟内窥镜系统
• 应用
空腔结构器官 医学培训 医疗检查 辅助诊断
虚拟内窥镜系统的处理过程
数据采集、图像的组织分割、三维重建、路径规 划、实时绘制
虚拟内窥镜系统的主要技术组成——硬件组成
扫描设备 （ CT 、 MRI 等获取医学 图像数据）
图像预 处理 主计算机
重建对 象模型 表 面 模 型 体 素
计算漫 游路径 路 径 规 划 碰 撞 检 测
输入设备 （控制摄像 机在人体组 织的位置和 运动方向）
内窥镜成像
在一项霉菌副鼻窦炎手术中，医生 正使用左方的“长颈鹿钳”，把 “额前副鼻窦开口”的小骨块钳走， 为开口处清除障碍物。右方部位为 中鼻甲。
要点
• • • • • 内窥镜的发展 医用内窥镜分类 医用光学内窥镜介绍 医用电子内窥镜介绍 内窥镜影像临床诊断应用
内窥镜的发展
• 内窥镜在200年里结构发生了4次大的改进，从最 初的硬管式内镜、半曲式内镜到纤维内镜，又到 如今的电子内镜，影像质量也发生了一次次质的 飞跃。最初Bozzine研制的第一台硬管内镜以烛光 为光源，后来改为灯泡作光源，而当今从内镜获 得的是彩色相片或彩色电视图像。这图像不再是 组织器官的普通影像，而是如同在显微镜下观察 到的微观像，微小病变清晰可辨，其影像质量已 达到了较高的水平。
医用电子内窥镜
--临床应用上的优点
• 大大提高了诊断能力。电子内窥镜具有很高的分辨能力， 可以观察到胃粘膜的微细结构；内镜视野宽阔，前端的弯 曲角度大，避免了盲区。 • 可利用电视信息中心调整红、蓝、绿不同颜色去观察不同 的组织结构，从而达到各种组织结构的最佳分辨能力。 • 把图像分析技术用于电子内镜检查，可以得到胃的血流图， 可以对病变进行定量分析，可以进行温度测定，还可以将 超声探头装在内镜前端进行腔内超声探察。 • 可以利用通信线路将电子内镜图像传至远方，进行临床疾 病的会诊。
对某些颅底肿瘤，如鞍区肿瘤、小脑桥脑角区肿 瘤或病变等还可在脑内窥镜辅助下进行显微神经 外科手术；另外，垂体腺瘤还可通过应用脑内窥 镜经单侧鼻腔蝶窦入路进行切除手术。因此，脑 内窥镜手术的开展为颅内疾病的治疗提供了更多 的选择。 脑内窥镜手术具有许多优点，仅需在颅 骨上开一个小的骨孔或小骨窗，手术损伤极小， 同时脑内窥镜技术与现代影像成像技术、超声导 引技术、立体定向技术等相结合，病灶可准确定 位，引导脑内窥镜准确到达病变部位进行操作， 避免了脑组织、神经和血管的切开、牵拉等损伤， 开可直视手术野和病变，避免颅内或脑内操作的 盲目性，还可简化手术操作，缩短手术时间，加 快病人术后康复，减少住院费用。
虚拟内窥镜系统的研究现状和难点（2）
• 虚拟结肠内窥镜（Virtual Colonoscopy）：Imatron Inc采用虚拟人（VHD）数据，模拟橡皮管、病人结肠 CT图像数据,使用3D体可视化技术，对人体结肠的内 表面进行虚拟成像和检查。
虚拟内窥镜系统的研究现状和难点（3）
• 虚拟耳窥镜（Virtual Otoscopy）:美国Boston Surgical Planning Lab.建立了一种虚拟耳窥镜系统，以三维形 式显示耳的解剖结构，通过CT和MRI图像数据重建耳 的内表面，来模拟传统内窥镜对内耳的检查过程。
内窥镜 引导手术(2)
鼻内窥镜为鼻科医生提供了一种全新的手术及检查方
法，于90年代初引入国内。由于鼻内窥镜照明好、清晰 度高，在鼻腔表麻后可以清楚地看到深在、狭小、不能 在额镜下直接窥视的结构。如中鼻道内的钩突、筛泡、 上颌窦开口、嗅裂、鼻咽部咽鼓管开口、腺样体组织等。 已成为鼻科疾病诊断、治疗的有效工具。主要用于鼻腔 鼻咽部的检查、恶性肿瘤的早期发现及各类鼻腔鼻窦疾 病的手术治疗。尤其适于鼻出血、慢性鼻副窦炎、鼻窦 鼻咽癌的早期诊断以及鼻息肉、鼻窦炎、鼻窦囊肿、鼻 腔肿瘤的手术治疗。具有创伤小、痛苦少、手术后不易 复发等优点，并有利于鼻腔鼻窦生理功能的恢复。
小儿支气管镜
医用内窥镜——胆道
胆道镜
医用内窥镜——泌尿系统
尿道膀胱镜
医用内窥镜——妇科
宫腔镜
医用内窥镜——关节
关节镜
医用内窥镜——脑室
脑室镜
医用光学内窥镜
• 由于光学系统的不断完善和改进，目前纤 维内窥镜已达到图像清晰，观察视野大， 内镜镜身细径化，操作方便，品种规格齐 全的程度。
医用光学内窥镜--基本结构
光学内镜
用内窥镜分类--按其功能分类
• • • • • • • • 用于消化道的内镜 用于呼吸系统的内镜 用于腹膜腔的内镜 用于胆道的内镜 用于泌尿系统的内镜 用于妇科的内镜 用于血管的内镜 用于关节的内镜
医用内窥镜——消化道
胃镜
直肠镜
医用内窥镜——呼吸系统
喉内窥镜
• 目前使用比较普遍的光学纤维胃镜为例，光学内 镜主要由①内镜先端部、②弯曲部、③导像管、 ④操作部、⑤导光管和⑥导光管接头组成。
医用光学内窥镜--成像原理
• 纤维内镜成像原理是将冷光源的光，传入导光束， 在导光束的头端（内镜的先端部）装有凹透镜， 导光束传入的光通过凹透镜，照射于脏器内腔的 粘膜面上，这些照射到脏器内腔粘膜面上的光即 被反射，这些反射光(即成像光线)再反射回观察 系统，按照先后顺序经过直角屋脊棱镜、成像物 镜、玻璃纤维导像束、目镜等一系列的光学反应， 便能观察到被检查脏器内腔粘膜的图像。
医用电子内窥镜
医用电子内窥镜--成像原理
• 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）。利 用电视信息中心装备的光源所发出的光，经内镜 内的导光纤维将光导入受检体腔内，CCD图像传 感器接受到体腔内粘膜面反射来的光，将此光转 换成电信号，再通过导线将信号输送到电视信息 中心，再经过电视信息中心将这些电信号经过贮 存和处理，最后传输到电视监视器中在屏幕上显 示出受检脏器的彩色粘膜图像。