內(nèi)窺鏡的歷史經(jīng)歷了從硬性光學(xué)內(nèi)窺鏡到光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡再到電子內(nèi)窺鏡的過(guò)程。隨著半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，1983年美國(guó)人首先發(fā)明了電 子內(nèi)窺鏡并應(yīng)用于臨床，被認(rèn)為是內(nèi)窺鏡發(fā)展史上的第三個(gè)里程碑。電子內(nèi)窺鏡不是通過(guò)光學(xué)鏡頭或光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)圖像，而是通過(guò)裝在內(nèi)窺鏡先端被稱為微型攝像機(jī) 的光電耦合元件CCD將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，再�?jīng)過(guò)圖像處理器"重建"高清晰度的、色彩逼真的圖像。

圖像質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著內(nèi)窺鏡的使用效果，也標(biāo)志著內(nèi)窺鏡技術(shù)不斷提高、不斷完善的發(fā)展進(jìn)程。電子內(nèi)窺鏡的出現(xiàn)，使圖像質(zhì)量提高到一個(gè)嶄新的水平，因此在工業(yè)上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1、 圖像質(zhì)量

圖像質(zhì)量是電子內(nèi)窺鏡的本質(zhì)和最重要的性能指標(biāo)，也是用電子技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行合成再處理的技術(shù)基礎(chǔ)，圖像質(zhì)量可分為清晰度(分辨率，由像素?cái)?shù)量決 定)、色彩還原性(逼真程度)和觀察的舒適性(圖像穩(wěn)定性、對(duì)比度和亮度等)幾個(gè)方面。決定電子內(nèi)窺鏡圖像質(zhì)量的核心部件是光電耦合元件(CCD)，它如 同電子內(nèi)窺鏡的心臟，其基本構(gòu)造是在對(duì)敏感的半導(dǎo)體硅片上采用高精度的光刻技術(shù)分割出數(shù)十萬(wàn)個(gè)柵格，每一個(gè)柵格代表一個(gè)成像元素，像素?cái)?shù)越多，圖像的分辨 率越高，畫(huà)面越清晰。

CCD只能感受光信號(hào)的強(qiáng)弱，電子內(nèi)窺鏡的彩色還原是通過(guò)在CCD的攝像光路中添加彩色濾光片，并對(duì)彩色視頻信號(hào)進(jìn)行處理后獲得的。彩色濾光片的放置有以下兩種方式。

(1)順次方式。將一塊帶有同樣面積的紅、綠、藍(lán)三種原色濾光片的圓盤(pán)置于照明光源前，當(dāng)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，紅、綠、藍(lán)三種色光順次照射被射物 體，CCD攝像時(shí)所產(chǎn)生的三種強(qiáng)弱信號(hào)也依次有時(shí)間間隔地傳送并儲(chǔ)存在圖像處理器中。采用順次方式CCD的電子內(nèi)窺鏡的優(yōu)點(diǎn)是由于三色光分別照射，像素?cái)?shù) 相當(dāng)于原來(lái)的3倍，因而可提高分辨率，而且內(nèi)窺鏡易于做得細(xì)且硬性部短，缺點(diǎn)是濾光盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)引起的圖像閃爍，以及由于紅、綠、藍(lán)依次攝像引起的套色不準(zhǔn) 而出現(xiàn)的彩虹現(xiàn)象。目前在中國(guó)市場(chǎng)上的電子內(nèi)窺鏡都是采用像素分別為8.1萬(wàn)和6.25萬(wàn)的順次式黑白CCD。

(2)同步方式。在CCD的受光面上鑲嵌原色和補(bǔ)色的濾光片，當(dāng)白色光源照射到被射物體，由它發(fā)出的光作用到CCD時(shí)，由于鑲嵌式濾光片的作用 直接產(chǎn)生彩色信號(hào)，傳送并儲(chǔ)存在圖像處理器中。采用同步方式CCD的電子內(nèi)窺鏡的優(yōu)點(diǎn)是圖像清晰，亮度高，色彩還原性好，缺點(diǎn)是技術(shù)難度高。由于鑲嵌式濾 光片的置入，為縮小內(nèi)窺鏡的直徑和縮短先端硬性部增加了技術(shù)難度。目前在中國(guó)市場(chǎng)上電子內(nèi)窺鏡采用了像素為41萬(wàn)的同步式彩色CCD，最高像素?cái)?shù)達(dá)85 萬(wàn)。

根據(jù)以上分析，同步方式CCD的技術(shù)難度要高于順次方式CCD，但所獲得的圖像質(zhì)量要明顯優(yōu)于采用順次方式的CCD。目前采用同步方式CCD技術(shù)，具有857Y像素的電子內(nèi)窺鏡處于世界領(lǐng)先水平，標(biāo)志著電子內(nèi)窺鏡技術(shù)的又一次飛躍。

2、 視頻處理器

視頻(圖像)處理器的作用是將電子內(nèi)窺鏡CCD提供的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼的數(shù)字信號(hào)，并可用多種方式記錄和保存圖像，如用錄像機(jī)錄制的方 式保存清晰的動(dòng)態(tài)圖像;用35mm照相機(jī)在監(jiān)視器圖像凍結(jié)的狀態(tài)下拍攝保存靜止圖像;用激光光盤(pán)記錄動(dòng)態(tài)或靜止的圖像;用軟盤(pán)記錄靜止圖像等。

3 、電子內(nèi)窺鏡的構(gòu)造

CCD的大小、形狀和構(gòu)造是決定內(nèi)窺鏡粗細(xì)和先端硬性部長(zhǎng)短的關(guān)鍵。在電子內(nèi)窺鏡先端部安裝CCD的方法有兩種，一種是CCD的受光面垂直于物 鏡光軸方向，使CCD直接接受從物鏡射來(lái)的光，是一種最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在這種情況下，必須使用超小型的CCD，這樣可使先端的硬性部最短。另一種就是CCD 的受光面平行于物鏡光軸，物鏡射來(lái)的光通過(guò)一個(gè)900(的轉(zhuǎn)向棱鏡照射到CCD受光面上。這種方法可以使內(nèi)窺鏡的先端部變細(xì)，但硬性部變長(zhǎng)，而CCD的面 積可以擴(kuò)大，CCD的像素?cái)?shù)可大大提高。

為了獲得更清晰、更精美的圖像質(zhì)量，目前的電子內(nèi)窺鏡逐漸趨向于采用第二種方法安裝CCD，這無(wú)疑在技術(shù)上增加了CCD的加工和工藝難度，隨著 電子內(nèi)窺鏡技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，高像素?cái)?shù)CCD的體積會(huì)越做越小，滿足于工業(yè)需要的各種細(xì)徑電子內(nèi)窺鏡應(yīng)運(yùn)而生，幾乎可涉及各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，一些具有大 孔徑或雙孔道及抬鉗等特殊裝置的治療用電子內(nèi)窺鏡的出現(xiàn)，再加上一系列配套輔助器械的研制與開(kāi)發(fā)，為電子內(nèi)窺鏡在應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。