《医用光学仪器》PPT课件.ppt

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1、医用光学技术与仪器医用光学技术与仪器 医用光学仪器主要有医用光学仪器主要有医用光学仪器主要有医用光学仪器主要有眼科光学仪器、显微镜、医眼科光学仪器、显微镜、医眼科光学仪器、显微镜、医眼科光学仪器、显微镜、医用内窥镜和医用激光仪器四大类。用内窥镜和医用激光仪器四大类。用内窥镜和医用激光仪器四大类。用内窥镜和医用激光仪器四大类。眼科光学仪器主要有眼科光学仪器主要有眼科光学仪器主要有眼科光学仪器主要有眼前部、眼压、眼底、视野等多种检查仪器，特别是微眼前部、眼压、眼底、视野等多种检查仪器，特别是微眼前部、眼压、眼底、视野等多种检查仪器，特别是微眼前部、眼压、眼底、视野等多种检查仪器，特别是微电脑及电视

2、图像技术的应用，使传统的眼科光学仪器得电脑及电视图像技术的应用，使传统的眼科光学仪器得电脑及电视图像技术的应用，使传统的眼科光学仪器得电脑及电视图像技术的应用，使传统的眼科光学仪器得以迅速地更新换代。以迅速地更新换代。以迅速地更新换代。以迅速地更新换代。显微镜显微镜显微镜显微镜最早应用在医疗中，最早应用在医疗中，最早应用在医疗中，最早应用在医疗中，现代手现代手现代手现代手术显微镜配备了电视图像系统，称为显微外科电视系统。术显微镜配备了电视图像系统，称为显微外科电视系统。术显微镜配备了电视图像系统，称为显微外科电视系统。术显微镜配备了电视图像系统，称为显微外科电视系统。医用内窥镜是随着光导纤维的

3、出现而发展起来的，医用内窥镜是随着光导纤维的出现而发展起来的，医用内窥镜是随着光导纤维的出现而发展起来的，医用内窥镜是随着光导纤维的出现而发展起来的，广泛广泛广泛广泛应用于消化道、泌尿科、肺科、妇科、五官科、骨科中应用于消化道、泌尿科、肺科、妇科、五官科、骨科中应用于消化道、泌尿科、肺科、妇科、五官科、骨科中应用于消化道、泌尿科、肺科、妇科、五官科、骨科中的诊断和治疗。装有的诊断和治疗。装有的诊断和治疗。装有的诊断和治疗。装有CCDCCD摄像机及电视图像系统的内摄像机及电视图像系统的内摄像机及电视图像系统的内摄像机及电视图像系统的内窥镜又称窥镜又称窥镜又称窥镜又称电子内窥镜电子内窥镜电子内窥镜

4、电子内窥镜，可实时地显示脏器内的黑白或真，可实时地显示脏器内的黑白或真，可实时地显示脏器内的黑白或真，可实时地显示脏器内的黑白或真彩色图像。彩色图像。彩色图像。彩色图像。医用激光仪器医用激光仪器医用激光仪器医用激光仪器主要有主要有主要有主要有COCO2 2、氦氖、氦氖、氦氖、氦氖、YAGYAG及新及新及新及新发展起来的半导体激光器四大类型，发展起来的半导体激光器四大类型，发展起来的半导体激光器四大类型，发展起来的半导体激光器四大类型，主要用于治疗，其主要用于治疗，其主要用于治疗，其主要用于治疗，其次用于诊断。次用于诊断。次用于诊断。次用于诊断。医用光学技术与仪器医用光学技术与仪器 眼科光学仪器

5、眼科光学仪器 显微镜显微镜医用内窥镜医用内窥镜 医用激光仪器医用激光仪器红外热像仪红外热像仪 1 眼科光学仪器眼科光学仪器 眼科光学仪器属于精密光学仪器，主要有眼眼科光学仪器属于精密光学仪器，主要有眼眼科光学仪器属于精密光学仪器，主要有眼眼科光学仪器属于精密光学仪器，主要有眼底照相机、视野仪、验光仪、眼压仪、角膜曲率底照相机、视野仪、验光仪、眼压仪、角膜曲率底照相机、视野仪、验光仪、眼压仪、角膜曲率底照相机、视野仪、验光仪、眼压仪、角膜曲率仪、裂隙灯显微镜等。现代眼科光学仪器的名称仪、裂隙灯显微镜等。现代眼科光学仪器的名称仪、裂隙灯显微镜等。现代眼科光学仪器的名称仪、裂隙灯显微镜等。现代眼科光

6、学仪器的名称大都在原名称之前加上大都在原名称之前加上大都在原名称之前加上大都在原名称之前加上“电脑电脑电脑电脑”二字，二字，二字，二字，在传统的在传统的在传统的在传统的光学观察系统基础上加上电视摄像及微机自动控光学观察系统基础上加上电视摄像及微机自动控光学观察系统基础上加上电视摄像及微机自动控光学观察系统基础上加上电视摄像及微机自动控制、处理系统，制、处理系统，制、处理系统，制、处理系统，能进行程序自动控制、电视图像能进行程序自动控制、电视图像能进行程序自动控制、电视图像能进行程序自动控制、电视图像显示、计算机图像处理、数据测算及分析、参数显示、计算机图像处理、数据测算及分析、参数显示、计算机

7、图像处理、数据测算及分析、参数显示、计算机图像处理、数据测算及分析、参数显示及打印报告及资料存档等功能。除此之外，显示及打印报告及资料存档等功能。除此之外，显示及打印报告及资料存档等功能。除此之外，显示及打印报告及资料存档等功能。除此之外，一些新型的光学仪器也不断出现，如近年出现的一些新型的光学仪器也不断出现，如近年出现的一些新型的光学仪器也不断出现，如近年出现的一些新型的光学仪器也不断出现，如近年出现的利用共焦扫描激光技术对眼底成像的利用共焦扫描激光技术对眼底成像的利用共焦扫描激光技术对眼底成像的利用共焦扫描激光技术对眼底成像的 激光眼底扫激光眼底扫激光眼底扫激光眼底扫描照机描照机描照机描照

8、机。1.1 眼底照相机眼底照相机 眼底照相机是用来观察和记录眼底眼底照相机是用来观察和记录眼底眼底照相机是用来观察和记录眼底眼底照相机是用来观察和记录眼底视网视网视网视网膜状况的光学仪器，膜状况的光学仪器，膜状况的光学仪器，膜状况的光学仪器，它将眼底以黑白或彩色照片它将眼底以黑白或彩色照片它将眼底以黑白或彩色照片它将眼底以黑白或彩色照片的形式保存下来，是眼科医生的主要诊断工具。的形式保存下来，是眼科医生的主要诊断工具。的形式保存下来，是眼科医生的主要诊断工具。的形式保存下来，是眼科医生的主要诊断工具。现代眼底照相机装有微机及电视图像系统，可在现代眼底照相机装有微机及电视图像系统，可在现代眼底照

9、相机装有微机及电视图像系统，可在现代眼底照相机装有微机及电视图像系统，可在电视监视器屏幕上显示眼底图像，供多人同时观电视监视器屏幕上显示眼底图像，供多人同时观电视监视器屏幕上显示眼底图像，供多人同时观电视监视器屏幕上显示眼底图像，供多人同时观察及动态记录察及动态记录察及动态记录察及动态记录(录像录像录像录像)。（1 1 1 1）眼球）眼球）眼球）眼球 （2 2 2 2）接目物镜）接目物镜）接目物镜）接目物镜 （3 3 3 3）中空反射镜中空反射镜中空反射镜中空反射镜 （4 4 4 4）补偿透镜组）补偿透镜组）补偿透镜组）补偿透镜组 （5 5 5 5）成像物镜组（）成像物镜组（）成像物镜组（）成

10、像物镜组（6 6 6 6）分光棱镜）分光棱镜）分光棱镜）分光棱镜 （7 7 7 7）照相机胶片）照相机胶片）照相机胶片）照相机胶片 （8 8 8 8）反射镜）反射镜）反射镜）反射镜 （9 9 9 9）分划板）分划板）分划板）分划板 （10101010）目镜（）目镜（）目镜（）目镜（11111111）观察者或电视摄像机观察者或电视摄像机观察者或电视摄像机观察者或电视摄像机 （12121212）集光）集光）集光）集光镜镜镜镜 （13131313）环形光阑）环形光阑）环形光阑）环形光阑 （14141414）观察）观察）观察）观察照明白炽灯（照明白炽灯（照明白炽灯（照明白炽灯（15151515）聚光镜

11、）聚光镜）聚光镜）聚光镜 （16161616）聚光镜聚光镜聚光镜聚光镜 （17171717）照相闪光灯）照相闪光灯）照相闪光灯）照相闪光灯(1)(1)照照照照相相相相系系系系统统统统：由由由由接接接接目目目目物物物物镜镜镜镜、补补补补偿偿偿偿透透透透镜镜镜镜组组组组、成成成成像像像像系系系系统统统统、分光棱镜及分光棱镜及分光棱镜及分光棱镜及3535mmmm照相机组成。照相机组成。照相机组成。照相机组成。(2)(2)观察瞄准系统：由分光棱镜、反射镜、分划板及观察瞄准系统：由分光棱镜、反射镜、分划板及观察瞄准系统：由分光棱镜、反射镜、分划板及观察瞄准系统：由分光棱镜、反射镜、分划板及 观察目镜组成

12、的光路。观察目镜组成的光路。观察目镜组成的光路。观察目镜组成的光路。(3)(3)照明系统。照明系统。照明系统。照明系统。(4)(4)机架、调节机构及操纵手柄。机架、调节机构及操纵手柄。机架、调节机构及操纵手柄。机架、调节机构及操纵手柄。(5)(5)电电电电视视视视图图图图像像像像系系系系统统统统及及及及电电电电脑脑脑脑系系系系统统统统，在在在在观观观观察察察察目目目目镜镜镜镜位位位位置置置置装装装装有有有有 CCDCCD摄摄摄摄像像像像机机机机，并并并并由由由由5 5”单单单单色色色色监监监监视视视视显显显显示示示示图图图图像像像像。微微微微电电电电脑脑脑脑 系统可在屏幕上完成测算功能。此外微

13、电脑还能系统可在屏幕上完成测算功能。此外微电脑还能系统可在屏幕上完成测算功能。此外微电脑还能系统可在屏幕上完成测算功能。此外微电脑还能 自动决定摄影条件，在荧光摄影时能自动插入滤自动决定摄影条件，在荧光摄影时能自动插入滤自动决定摄影条件，在荧光摄影时能自动插入滤自动决定摄影条件，在荧光摄影时能自动插入滤 色镜。色镜。色镜。色镜。利利用用眼眼底底照照相相机机可可获获得得眼眼底底血血管管荧荧光光造造影影像像。由由前前肘肘静静脉脉注注射射荧荧光光素素钠钠造造影影剂剂1015秒秒之之后后，眼眼底底血血管管即即可可依依照照先先动动脉脉，后后静静脉脉，而而后后脉脉络络膜膜血血管管的的顺顺序序显显示示荧荧光

14、光。用用连连续续摄摄影影机机拍拍摄摄其其过过程程，从从而而对对眼眼底底血血管性状、眼底视网膜病变做出诊断。管性状、眼底视网膜病变做出诊断。1.2 激光眼底扫描成像激光眼底扫描成像 该系统采用该系统采用共焦扫描激光共焦扫描激光(Confocal Scanning Laser)技术对眼底进行成像，技术对眼底进行成像，通过计算机分析，绘制出视盘表面的三通过计算机分析，绘制出视盘表面的三维地形图。所以，此类仪器又叫扫描激维地形图。所以，此类仪器又叫扫描激光眼底地形图仪、视网膜层面分析仪、光眼底地形图仪、视网膜层面分析仪、视神经图像处理系统等。视神经图像处理系统等。共共共共焦焦焦焦扫扫扫扫描描描描技技技

15、技术术术术可可可可在在在在1 1秒秒秒秒内内内内，对对对对视视视视盘盘盘盘表表表表面面面面1313mmmm的的的的深深深深度度度度范范范范围围围围内内内内，进进进进行行行行3232个个个个层层层层面面面面的的的的共共共共焦焦焦焦扫扫扫扫描描描描，每每每每个个个个层层层层面面面面采采采采集集集集256256 256256个个个个数数数数据据据据点点点点。在在在在某某某某一一一一层层层层面面面面上上上上，如如如如处处处处于于于于共共共共焦焦焦焦点点点点部部部部位位位位的的的的反反反反射射射射成成成成像像像像是是是是清清清清晰晰晰晰的的的的，这这这这个个个个扫扫扫扫描描描描层层层层面面面面也也也也就

16、就就就是是是是此此此此共共共共焦焦焦焦部部部部位位位位的的的的高高高高度度度度，未未未未处处处处于于于于共共共共焦焦焦焦的的的的部部部部位位位位不不不不能能能能成成成成像像像像。通通通通过过过过3232个个个个层层层层面面面面的的的的扫扫扫扫描描描描及及及及计计计计算算算算机机机机图图图图像像像像处处处处理理理理，就就就就可可可可给给给给出出出出视视视视盘盘盘盘表表表表面面面面的的的的三维地形图，并计算出有关参数。三维地形图，并计算出有关参数。三维地形图，并计算出有关参数。三维地形图，并计算出有关参数。视视视视盘盘盘盘的的的的改改改改变变变变是是是是青青青青光光光光眼眼眼眼的的的的早早早早期期

17、期期诊诊诊诊断断断断唯唯唯唯一一一一的的的的客客客客观观观观指指指指标标标标。近近近近年年年年又又又又出出出出现现现现了了了了利利利利用用用用相相相相交交交交的的的的激激激激光光光光偏偏偏偏振振振振光光光光扫扫扫扫描描描描视视视视网网网网膜膜膜膜神神神神经经经经纤纤纤纤维维维维层层层层的的的的视视视视神神神神经经经经纤纤纤纤维维维维分分分分析析析析仪仪仪仪，对于青光眼的早期诊断更有用。对于青光眼的早期诊断更有用。对于青光眼的早期诊断更有用。对于青光眼的早期诊断更有用。1.3 电脑视野仪电脑视野仪 视视视视野野野野仪仪仪仪用用用用以以以以测测测测定定定定视视视视区区区区范范范范围围围围及及及及某

18、某某某视区有无功能损害。视区有无功能损害。视区有无功能损害。视区有无功能损害。视野仪已由早期的弧形动态视视野仪已由早期的弧形动态视视野仪已由早期的弧形动态视视野仪已由早期的弧形动态视野仪而发展的微机程序控制静态自野仪而发展的微机程序控制静态自野仪而发展的微机程序控制静态自野仪而发展的微机程序控制静态自动视野仪。电脑视野仪在球形屏幕动视野仪。电脑视野仪在球形屏幕动视野仪。电脑视野仪在球形屏幕动视野仪。电脑视野仪在球形屏幕积分球的白色背景上，分布有不同积分球的白色背景上，分布有不同积分球的白色背景上，分布有不同积分球的白色背景上，分布有不同亮度梯度的光刺激点。这些光刺激亮度梯度的光刺激点。这些光刺

19、激亮度梯度的光刺激点。这些光刺激亮度梯度的光刺激点。这些光刺激点用发光二极管或导光纤维制作，点用发光二极管或导光纤维制作，点用发光二极管或导光纤维制作，点用发光二极管或导光纤维制作，在微机控制下显示不同的亮度梯度，在微机控制下显示不同的亮度梯度，在微机控制下显示不同的亮度梯度，在微机控制下显示不同的亮度梯度，给眼以刺激。根据病人分辨这些刺给眼以刺激。根据病人分辨这些刺给眼以刺激。根据病人分辨这些刺给眼以刺激。根据病人分辨这些刺激点的多少及亮度梯度，可自动打激点的多少及亮度梯度，可自动打激点的多少及亮度梯度，可自动打激点的多少及亮度梯度，可自动打印出视野范围的大小、功能缺损的印出视野范围的大小、

20、功能缺损的印出视野范围的大小、功能缺损的印出视野范围的大小、功能缺损的部位及缺损的程度，定量显示出二部位及缺损的程度，定量显示出二部位及缺损的程度，定量显示出二部位及缺损的程度，定量显示出二维视野状态，进一步有三维立体定维视野状态，进一步有三维立体定维视野状态，进一步有三维立体定维视野状态，进一步有三维立体定量显示视野改变的结果。量显示视野改变的结果。量显示视野改变的结果。量显示视野改变的结果。1.4 电脑角膜曲率仪电脑角膜曲率仪 角角角角膜膜膜膜的的的的曲曲曲曲率率率率是是是是影影影影响响响响眼眼眼眼屈屈屈屈光光光光状状状状态态态态的的的的重重重重要要要要因因因因素素素素。配配配配戴戴戴戴角

21、角角角膜膜膜膜接接接接触触触触镜镜镜镜、白白白白内内内内障障障障术术术术后后后后置置置置入入入入人人人人工工工工晶晶晶晶体体体体的的的的度度度度数数数数的的的的选选选选择择择择，以以以以及及及及近近近近视视视视眼眼眼眼手手手手术术术术放放放放射射射射状状状状角角角角膜膜膜膜切切切切开开开开等都需要等都需要等都需要等都需要测测测测定角膜曲率。定角膜曲率。定角膜曲率。定角膜曲率。角膜曲率计是利用角膜角膜曲率计是利用角膜角膜曲率计是利用角膜角膜曲率计是利用角膜的反射性质来测量角膜曲率的反射性质来测量角膜曲率的反射性质来测量角膜曲率的反射性质来测量角膜曲率半径的。半径的。半径的。半径的。在角膜前的一特

22、定在角膜前的一特定在角膜前的一特定在角膜前的一特定位置放一特定大小的物体，位置放一特定大小的物体，位置放一特定大小的物体，位置放一特定大小的物体，该物体经角膜反射后产生像，该物体经角膜反射后产生像，该物体经角膜反射后产生像，该物体经角膜反射后产生像，测量此像的大小即可计算出测量此像的大小即可计算出测量此像的大小即可计算出测量此像的大小即可计算出角膜前表面的曲率半径。角膜前表面的曲率半径。角膜前表面的曲率半径。角膜前表面的曲率半径。1.5 电脑眼压仪电脑眼压仪 老老式式的的眼眼压压仪仪是是一一种种带带有有仪仪表表指指示示的的机机械械装装置置。现现代代眼眼压压仪仪由由微微机机控控制制，测测量量探探

23、头头上上带带有有压压力力传传感感器器，压压力力信信号号经经放放大大由由A/D转转换换为为数数字字信信号号，由由微微机机处处理理后后显显示示出出4分分钟钟的的眼眼压压变变化化曲曲线线，依依据据此此曲曲线线可可判判定定房房水水生生成成、排排出出量量以以及及眼眼压压的的水水平平，用用以以判判定定有有无无早早期期青青光光眼眼。因因为为眼眼内内房房水水循循环环失失调调则则导导致致眼眼内内压压异异常，从而发生青光眼。常，从而发生青光眼。1.6光学显微镜的成像原理光学显微镜的成像原理 物体物体物体物体ABAB发出的光线经物镜发出的光线经物镜发出的光线经物镜发出的光线经物镜OO1 1放大后成一倒立实像放大后成

24、一倒立实像放大后成一倒立实像放大后成一倒立实像ABAB，再，再，再，再经目镜经目镜经目镜经目镜OO2 2放大后，就可以获得一个经放大后，就可以获得一个经放大后，就可以获得一个经放大后，就可以获得一个经两次放大两次放大两次放大两次放大的倒立虚像的倒立虚像的倒立虚像的倒立虚像A BA B，该虚像成在观察者的明视距离处。，该虚像成在观察者的明视距离处。，该虚像成在观察者的明视距离处。，该虚像成在观察者的明视距离处。显微镜原理与结构显微镜原理与结构光学显微镜的成像原理 显微镜的成像光路如图，它通过目镜、物镜等光学器件构成放大光路，而使所得虚像AB的距离恰好等于人眼的明视距离250毫米，以获得将标本放大

25、10200倍的可见影像。显微镜原理与结构显微镜原理与结构显微镜的光学参数l l镜检时，我们希望能看到反差适度、清晰明了的理想图像。镜检时，我们希望能看到反差适度、清晰明了的理想图像。镜检时，我们希望能看到反差适度、清晰明了的理想图像。镜检时，我们希望能看到反差适度、清晰明了的理想图像。这不仅要求所观察的标本适于某种显微镜的镜检方法，同时这不仅要求所观察的标本适于某种显微镜的镜检方法，同时这不仅要求所观察的标本适于某种显微镜的镜检方法，同时这不仅要求所观察的标本适于某种显微镜的镜检方法，同时也要求将显微镜的各项技术性能充分发挥出来。也要求将显微镜的各项技术性能充分发挥出来。也要求将显微镜的各项技

26、术性能充分发挥出来。也要求将显微镜的各项技术性能充分发挥出来。l l光学显微镜光学显微镜光学显微镜光学显微镜主要的技术参数主要的技术参数主要的技术参数主要的技术参数包括：包括：包括：包括：数值孔径、分辨率、放大数值孔径、分辨率、放大数值孔径、分辨率、放大数值孔径、分辨率、放大率焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离和图像亮度与视场率焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离和图像亮度与视场率焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离和图像亮度与视场率焦深、视场宽度、覆盖差、工作距离和图像亮度与视场亮度亮度亮度亮度等。这些参数在观测过程中必须达到最佳状态。等。这些参数在观测过程中必须达到最佳状态。等。这些参数在观测过程中

27、必须达到最佳状态。等。这些参数在观测过程中必须达到最佳状态。l l各项技术参数使用过程中彼此之间既相互联系又相互制约，各项技术参数使用过程中彼此之间既相互联系又相互制约，各项技术参数使用过程中彼此之间既相互联系又相互制约，各项技术参数使用过程中彼此之间既相互联系又相互制约，每个参数都有其自身的合理界限。在使用时，应根据镜检的每个参数都有其自身的合理界限。在使用时，应根据镜检的每个参数都有其自身的合理界限。在使用时，应根据镜检的每个参数都有其自身的合理界限。在使用时，应根据镜检的目的和实际情况加以协调，以适应最佳分辨率为准绳，争取目的和实际情况加以协调，以适应最佳分辨率为准绳，争取目的和实际情况

28、加以协调，以适应最佳分辨率为准绳，争取目的和实际情况加以协调，以适应最佳分辨率为准绳，争取达到最好的镜检效果。达到最好的镜检效果。达到最好的镜检效果。达到最好的镜检效果。显微镜原理与结构显微镜原理与结构显微镜的光学参数显微镜的光学参数-放大率l l放大率放大率 是指物体经物镜、目镜两次成像后眼睛所是指物体经物镜、目镜两次成像后眼睛所是指物体经物镜、目镜两次成像后眼睛所是指物体经物镜、目镜两次成像后眼睛所能看到像的大小对原物体大小的比值。能看到像的大小对原物体大小的比值。能看到像的大小对原物体大小的比值。能看到像的大小对原物体大小的比值。l l显微镜配有放大倍数不同的物镜和目镜，各厂家显微镜配有

29、放大倍数不同的物镜和目镜，各厂家显微镜配有放大倍数不同的物镜和目镜，各厂家显微镜配有放大倍数不同的物镜和目镜，各厂家均已在物镜和目镜上标出各自的放大倍数，两者均已在物镜和目镜上标出各自的放大倍数，两者均已在物镜和目镜上标出各自的放大倍数，两者均已在物镜和目镜上标出各自的放大倍数，两者相乘即可。相乘即可。相乘即可。相乘即可。l l如在双目镜或三目镜筒内增加棱镜，有的棱镜也如在双目镜或三目镜筒内增加棱镜，有的棱镜也如在双目镜或三目镜筒内增加棱镜，有的棱镜也如在双目镜或三目镜筒内增加棱镜，有的棱镜也有放大倍数，因此显微镜的总放大率应加以考虑。有放大倍数，因此显微镜的总放大率应加以考虑。有放大倍数，因

30、此显微镜的总放大率应加以考虑。有放大倍数，因此显微镜的总放大率应加以考虑。显微镜原理与结构显微镜原理与结构Magnification1000mm35 mm slide24x35 mmM=1000 mm35 mm=28投影出去的图像是我们人眼在250mm处看到图像的28倍如果我们用一个10倍的放大镜观察投影图像，我们可以得到一个280倍的图像，但我们减少10倍的视场范围。如：一台投影仪p显微镜的光学参数显微镜的光学参数-孔径角孔径角l l 孔径角孔径角孔径角孔径角(镜口角镜口角镜口角镜口角)，是物镜光，是物镜光，是物镜光，是物镜光轴上的物体点与物镜前透镜轴上的物体点与物镜前透镜轴上的物体点与物镜

31、前透镜轴上的物体点与物镜前透镜的有效直径所形成的角度。的有效直径所形成的角度。的有效直径所形成的角度。的有效直径所形成的角度。孔径角越大，物镜的光通量孔径角越大，物镜的光通量孔径角越大，物镜的光通量孔径角越大，物镜的光通量就越高。就越高。就越高。就越高。它与物镜前透镜的有效直它与物镜前透镜的有效直它与物镜前透镜的有效直它与物镜前透镜的有效直径成正比，但与焦点的距离径成正比，但与焦点的距离径成正比，但与焦点的距离径成正比，但与焦点的距离成反比。成反比。成反比。成反比。显微镜原理与结构显微镜原理与结构显微镜的光学参数显微镜的光学参数-数值孔径数值孔径l l数值孔径数值孔径数值孔径数值孔径：物体与物

32、镜间媒质：物体与物镜间媒质：物体与物镜间媒质：物体与物镜间媒质的折射率的折射率的折射率的折射率n n与物镜孔径角的一与物镜孔径角的一与物镜孔径角的一与物镜孔径角的一半半半半 的正弦值的乘积。的正弦值的乘积。的正弦值的乘积。的正弦值的乘积。l l干物镜的数值孔径始终小于干物镜的数值孔径始终小于干物镜的数值孔径始终小于干物镜的数值孔径始终小于1 1，浸液（水、油）物镜增大，浸液（水、油）物镜增大，浸液（水、油）物镜增大，浸液（水、油）物镜增大n n值，值，值，值，值，结果值，结果值，结果值，结果增大数值孔径增大数值孔径增大数值孔径增大数值孔径值值值值 。显微镜原理与结构显微镜原理与结构数值孔径l

33、lResolving power is directly related to numerical Resolving power is directly related to numerical aperture.aperture.分辨能力直接与数值孔径有关分辨能力直接与数值孔径有关分辨能力直接与数值孔径有关分辨能力直接与数值孔径有关l lThe higher the NA the greater the resolutionThe higher the NA the greater the resolution数值孔径数值孔径数值孔径数值孔径越高，分辨能力越强。越高，分辨能力越强。越高，分

34、辨能力越强。越高，分辨能力越强。l lResolving power:Resolving power:分辨能力分辨能力分辨能力分辨能力 a aThe ability of an objective to resolve two distinct lines very close The ability of an objective to resolve two distinct lines very close together together 物镜分辨两个非常接近的两条线的能力物镜分辨两个非常接近的两条线的能力a=0.61a=0.61/n sin n sin u u (n=the low

35、est refractive index between the object and first(n=the lowest refractive index between the object and first objective element)(hopefully 1)objective element)(hopefully 1)u u is 1/2 the angular aperture of the objective is 1/2 the angular aperture of the objectiveAmNA=n(sin m)Light cone(n=refractive

36、 index)6.2 手术显微镜手术显微镜(显微外科电视系统显微外科电视系统)手手手手术术术术显显显显微微微微镜镜镜镜的的的的产产产产生生生生和和和和手手手手术术术术水水水水平平平平的的的的提提提提高高高高形形形形成成成成了了了了一一一一门门门门崭崭崭崭新新新新的的的的学学学学科科科科显显显显微微微微外外外外科科科科。显显显显微微微微外外外外科科科科应应应应用用用用手手手手术术术术显显显显微微微微镜镜镜镜进进进进行行行行精精精精细细细细的的的的手手手手术术术术（如如如如小小小小血血血血管管管管的的的的对对对对接接接接缝缝缝缝合合合合），被被被被广广广广泛泛泛泛地地地地应应应应用用用用于于于于眼

37、眼眼眼科科科科、耳耳耳耳鼻鼻鼻鼻喉喉喉喉科科科科、外外外外科科科科、妇妇妇妇科科科科、整形外科中。整形外科中。整形外科中。整形外科中。传统的手术显微镜是双传统的手术显微镜是双传统的手术显微镜是双传统的手术显微镜是双目立体显微镜，观察时有立目立体显微镜，观察时有立目立体显微镜，观察时有立目立体显微镜，观察时有立体感，以保证手术精确顺利。体感，以保证手术精确顺利。体感，以保证手术精确顺利。体感，以保证手术精确顺利。放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数1.6801.680倍可变，有倍可变，有倍可变，有倍可变，有足够大的工作距离足够大的工作距离足够大的工作距离足够大的工作距离 (9(9cm40cm)cm4

38、0cm)，物镜视场较大物镜视场较大物镜视场较大物镜视场较大 (通常通常通常通常l5mm40mm)l5mm40mm)。现代现代现代现代手术显微镜上装有电视图像手术显微镜上装有电视图像手术显微镜上装有电视图像手术显微镜上装有电视图像系统系统系统系统，又称为显微外科电视，又称为显微外科电视，又称为显微外科电视，又称为显微外科电视系统。系统。系统。系统。手术显微镜结构形式很多，有可移动式手术显微镜结构形式很多，有可移动式手术显微镜结构形式很多，有可移动式手术显微镜结构形式很多，有可移动式及固定式两大类。可移动式又有立柱式和夹及固定式两大类。可移动式又有立柱式和夹及固定式两大类。可移动式又有立柱式和夹及

39、固定式两大类。可移动式又有立柱式和夹持式两种，固定式又有吊式、墙式、桌式等持式两种，固定式又有吊式、墙式、桌式等持式两种，固定式又有吊式、墙式、桌式等持式两种，固定式又有吊式、墙式、桌式等多种。手术显微镜的组成由观察系统、照明、多种。手术显微镜的组成由观察系统、照明、多种。手术显微镜的组成由观察系统、照明、多种。手术显微镜的组成由观察系统、照明、支架及照相、电视摄像显示系统组成。其中支架及照相、电视摄像显示系统组成。其中支架及照相、电视摄像显示系统组成。其中支架及照相、电视摄像显示系统组成。其中观察系统有两支独立的光路以一定的夹角对观察系统有两支独立的光路以一定的夹角对观察系统有两支独立的光路

40、以一定的夹角对观察系统有两支独立的光路以一定的夹角对物体成像，所以从两个目镜观察到的是立体物体成像，所以从两个目镜观察到的是立体物体成像，所以从两个目镜观察到的是立体物体成像，所以从两个目镜观察到的是立体像。照相机或电视摄像系统通过光学接口与像。照相机或电视摄像系统通过光学接口与像。照相机或电视摄像系统通过光学接口与像。照相机或电视摄像系统通过光学接口与手术显微镜相连，在电视监视器上显示手术手术显微镜相连，在电视监视器上显示手术手术显微镜相连，在电视监视器上显示手术手术显微镜相连，在电视监视器上显示手术情况，可供多人共览、会诊、教学科研及录情况，可供多人共览、会诊、教学科研及录情况，可供多人共

41、览、会诊、教学科研及录情况，可供多人共览、会诊、教学科研及录像机记录存档。像机记录存档。像机记录存档。像机记录存档。内窥镜内窥镜 ENDOSCOPY内窥镜内窥镜 Endoscopy,is the Endoscopy,is the examination of internal examination of internal body cavities using a body cavities using a specialized medical specialized medical instrument called an instrument called an endoscope.e

42、ndoscope.内窥镜是用来内窥镜是用来内窥镜是用来内窥镜是用来检测人体内腔道的特殊检测人体内腔道的特殊检测人体内腔道的特殊检测人体内腔道的特殊医疗仪器。医疗仪器。医疗仪器。医疗仪器。Physicians use endoscopy Physicians use endoscopy to diagnose,monitor,and to diagnose,monitor,and surgically treat various surgically treat various medical problems.medical problems.病理病理病理病理学家使用内窥镜诊断，学家使用内窥镜

43、诊断，学家使用内窥镜诊断，学家使用内窥镜诊断，监测和手术处理各种医监测和手术处理各种医监测和手术处理各种医监测和手术处理各种医学问题。学问题。学问题。学问题。全反射，光学纤维全反射，光学纤维若若则则与入射光线相比，折射光线将偏离法线。与入射光线相比，折射光线将偏离法线。当当 时，时，当当 时，就不再有折射光线而光全时，就不再有折射光线而光全部被反射。这种对光线只有反射而无部被反射。这种对光线只有反射而无 折射的现象叫全反射。折射的现象叫全反射。称为临界角。称为临界角。n2=1的空气相对于的空气相对于n1=1.5的玻璃而言，的玻璃而言，临界角临界角 光光学学纤纤维维：使使光光线线沿沿着着弯弯曲曲

44、路路程程传传播播的的光光学学元元件件，由由直直径径约约几几微微米米的的多多根根或或单单根玻璃纤维组成的，每根纤维也分内外两层，内层根玻璃纤维组成的，每根纤维也分内外两层，内层 左右，左右，左右。左右。可得：可得：对于空气中的纤维对于空气中的纤维 则：则：为为了了使使更更大大范范围围内内的的光光束束能能在在纤纤维维中中传传播播，我我们们应应选选择择n1和和n2的的差差值值较较大的材料去制造光学纤维。大的材料去制造光学纤维。医用内窥镜按结构可分为四类：医用内窥镜按结构可分为四类：医用内窥镜按结构可分为四类：医用内窥镜按结构可分为四类：1.1.1.1.硬性内窥镜硬性内窥镜硬性内窥镜硬性内窥镜 硬硬硬

45、硬性性性性内内内内窥窥窥窥镜镜镜镜的的的的发发发发展展展展已已已已经经经经历历历历了了了了漫漫漫漫长长长长的的的的历历历历史史史史。早早早早在在在在17951795年年年年BozzineBozzine就就就就首首首首次次次次制制制制造造造造出出出出一一一一个个个个以以以以烛烛烛烛光光光光为为为为光光光光源源源源的的的的硬硬硬硬件件件件内内内内窥窥窥窥镜镜镜镜，可可可可观观观观察察察察到到到到直直直直肠肠肠肠和和和和子子子子宫宫宫宫内内内内腔腔腔腔。硬硬硬硬性性性性内内内内窥窥窥窥镜镜镜镜以以以以金金金金属属属属管管管管为为为为外外外外壳壳壳壳，内内内内装装装装有有有有物物物物镜镜镜镜，目目目目

46、镜镜镜镜、棱棱棱棱镜镜镜镜、反反反反光光光光镜镜镜镜等等等等光光光光学学学学元元元元件件件件的的的的硬硬硬硬性性性性直直直直管管管管性性性性内内内内窥窥窥窥镜镜镜镜。其其其其种种种种类类类类主主主主要要要要有有有有腹腹腹腹腔腔腔腔镜镜镜镜、宫宫宫宫腔腔腔腔镜镜镜镜、尿尿尿尿道道道道膀膀膀膀恍恍恍恍镜镜镜镜、关关关关节节节节镜镜镜镜、胸胸胸胸腔腔腔腔镜镜镜镜、脑脑脑脑颅颅颅颅镜镜镜镜、直直直直肠肠肠肠镜镜镜镜、鼻鼻鼻鼻窦镜等。窦镜等。窦镜等。窦镜等。2.2.软性内窥镜软性内窥镜 软性内窥镜出现于软性内窥镜出现于20世纪世纪50年代年代光纤出现以后，它以柔韧的光纤传导光纤出现以后，它以柔韧的光纤传

47、导光源和影像，称为光导纤维内窥镜。光源和影像，称为光导纤维内窥镜。主要种类有胃肠镜、肺镜、肾结石镜主要种类有胃肠镜、肺镜、肾结石镜等。等。光导纤维内窥镜分光导纤维内窥镜分光导纤维内窥镜分光导纤维内窥镜分头端头端头端头端(医生手持操纵端医生手持操纵端医生手持操纵端医生手持操纵端)、远端远端远端远端(插入脏器端插入脏器端插入脏器端插入脏器端)及弯及弯及弯及弯曲部分三部分组成。弯曲部分三部分组成。弯曲部分三部分组成。弯曲部分三部分组成。弯曲部分是密封的软性套曲部分是密封的软性套曲部分是密封的软性套曲部分是密封的软性套管，内有两种光导纤维管，内有两种光导纤维管，内有两种光导纤维管，内有两种光导纤维光束

48、，导光束和传像束，光束，导光束和传像束，光束，导光束和传像束，光束，导光束和传像束，它们都是由它们都是由它们都是由它们都是由3 3万万万万55万根光万根光万根光万根光导纤维组成的光导纤维导纤维组成的光导纤维导纤维组成的光导纤维导纤维组成的光导纤维束。导光束用于照明，束。导光束用于照明，束。导光束用于照明，束。导光束用于照明，它将来自光源的它将来自光源的它将来自光源的它将来自光源的光传输到内窥镜的末端以照明视场。导光束一般有两个，光传输到内窥镜的末端以照明视场。导光束一般有两个，光传输到内窥镜的末端以照明视场。导光束一般有两个，光传输到内窥镜的末端以照明视场。导光束一般有两个，两端都安装有导光透

49、镜。传像束有一个，远端装有物镜，两端都安装有导光透镜。传像束有一个，远端装有物镜，两端都安装有导光透镜。传像束有一个，远端装有物镜，两端都安装有导光透镜。传像束有一个，远端装有物镜，头端装有目镜，传像束的每根光导纤维在内窥镜头尾两头端装有目镜，传像束的每根光导纤维在内窥镜头尾两头端装有目镜，传像束的每根光导纤维在内窥镜头尾两头端装有目镜，传像束的每根光导纤维在内窥镜头尾两端的相对位置总是一致的，因此在目镜上重建一幅拼成端的相对位置总是一致的，因此在目镜上重建一幅拼成端的相对位置总是一致的，因此在目镜上重建一幅拼成端的相对位置总是一致的，因此在目镜上重建一幅拼成的图像的位置不会混乱。的图像的位置

50、不会混乱。的图像的位置不会混乱。的图像的位置不会混乱。一般来说，内窥镜套管还有一般来说，内窥镜套管还有12个个工作钳道，以便插入外科器械；另外还工作钳道，以便插入外科器械；另外还有送气有送气/送水孔道，以清洗镜面和充气送水孔道，以清洗镜面和充气及清洗操作部位。内窥镜头端部有操纵及清洗操作部位。内窥镜头端部有操纵件，可操纵插入管远端的弯曲头能上、件，可操纵插入管远端的弯曲头能上、下、左、右四个方向强烈弯角，以便观下、左、右四个方向强烈弯角，以便观察脏器内的任何位置察脏器内的任何位置(不同用途的内窥不同用途的内窥镜，远端结构不一样镜，远端结构不一样)。3.3.3.3.电子内窥镜电子内窥镜电子内窥镜