上海国际医疗器械展 |微创与精准的背后:内窥镜光学系统设计要点
2025-08-28
上海国际医疗器械展 指出,内窥镜光学系统设计需综合平衡临床需求、技术性能和使用场景,核心考虑因素包括以下几类:
成像质量核心参数
• 分辨率与清晰度:需满足临床对细微结构(如毛细血管、黏膜病变)的观察需求,通常通过优化透镜组、提升光纤束像素密度或匹配高规格图像传感器(如4K CMOS)实现。
• 视场角与景深:视场角决定观察范围(如腹腔手术需70°-120°,超细内镜可能需更广角度),景深需覆盖不同距离组织的清晰成像(避免频繁调焦影响操作)。
• 像差校正:减少畸变(避免组织形态失真)、色差(保证色彩还原准确)和场曲(确保画面边缘与中心同样清晰),尤其在超广角设计中需重点优化。
• 光照均匀性:通过光纤束排布、光源功率调节或镜头镀膜,避免光照不均导致的图像明暗差异,确保病变区域清晰可见。
微创性与适配性
• 尺寸限制:插入管直径需尽可能小(如神经内镜<2mm,胃肠镜约10mm),需在缩小光学元件(透镜、光纤)尺寸的同时,避免成像质量大幅下降。
• 柔性与刚性平衡:柔性内镜需保证光学系统在弯曲状态下光路稳定(如蛇骨结构带动镜头转向时,成像无偏移或模糊);硬性内镜则需兼顾刚性支撑与光路转向(如通过棱镜实现固定角度观察)。
• 生物相容性:光学元件表面材料需耐体液腐蚀、无毒性,且易于消毒(如耐受高温高压灭菌或化学消毒,避免影响透光率)。
功能拓展与临床需求
• 多模态成像兼容:需预留荧光成像、红外成像等功能的光路设计(如添加特定波长滤光片),实现“白光+特殊光”双模观察,辅助识别早期病变。
• 操作便利性:光学系统需配合器械通道设计(如内镜活检孔不遮挡光路),同时减少反光(如镜头增透膜),避免手术中器械干扰成像。
• 环境适应性:需应对体内复杂环境,如抗血液、黏液的光散射(通过涂层减少附着),在潮湿环境下保持光路稳定,避免起雾或模糊。
技术可行性与成本
• 材料与工艺:选择高透光率材料(如特种玻璃、生物相容性聚合物),并通过精密加工(如微纳透镜阵列、光纤束有序排列)实现设计目标,同时控制生产成本。
• 系统集成性:光学系统需与后续电路(如传感器、图像处理模块)匹配,确保光信号高效转化为数字图像,避免信号损耗或延迟。
内窥镜光学系统设计是“临床需求导向”与“技术可行性”的结合,核心是在微创前提下,实现清晰、稳定、多功能的体内成像。
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文章来源:亨亨艺光
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