LED手艺改善内窥镜应用 正在成为内窥镜的首选光源？磁吸灯轨道安装

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led手艺改善内窥镜应用 正在成为内窥镜的首选光源

2022-05-17    

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　　内窥镜是外科手术和诊断中用于考察人体内部的一种险些无创的医学装备(如图1所示)。这种方式最早泛起在19世纪，现在有了更多的应用，从耳鼻喉等外部器官检查到庞大的胃肠道、呼吸道和脊椎手术。

　　传统内窥镜使用硬管子导光，通过光学元件成像用于人眼考察。这种内窥手艺在人体内的插入深度有限。

　　随着光纤的泛起，内窥镜最先使用柔性导管，能够更深地插入身体中，险些不影响手术。光纤的光网络效率也更高，能够周详照明并考察剖解希望。而红绿蓝电子相机也取代人眼用作探测器，而光源则酿成了宽带氙灯和卤素灯。

　　近年来，LED手艺正在成为内窥镜的首选光源，由于其寿命长、稳固性高、而且更容易集成在内窥系统中。连系高速生长的微电子学和光学，LED照明为该领域带来了种种新的生长和应用。

　　已往几十年中，氙灯曾是内窥镜系统的黄金尺度。氙灯具有宽光谱局限，提供高亮、稳固的宽带输出和平均照明，不仅是许多生物医学应用的理想选择，更是极大地改善了内窥镜手艺和深度腔内手术照明。氙灯比传统白炽灯的寿命更长，性能比卤素灯更优越。

　　氙灯也具有更理想的相关色温(CCT，如图2所示)和显色指数(CRI)。CRI用于表征光源还原被考察物体颜色的利害。CRI越高，越能准确地还原物体颜色(如图3所示)。这一点对于医学专家很主要，由于他们能够凭证色差识别剖解情形。氙灯是考察组织真实颜色的理想照明光源，辅助提高诊断和治疗的准确度。

　　氙灯得益于多年的创新，它们具有很宽的输出功率局限——一样平常从80瓦到400瓦以上。氙灯的主要瑕玷是寿命不长，一样平常从500到1000小时。

　　由于LED光学引擎在亮度和宽波长局限的不停改善，以是越来越受到内窥镜系统的青睐。生产LED时能够定制相关色温，而且LED在整个寿命时代提供稳固的相关色温。LED寿命长，以是不用在内窥镜系统中频仍替换。

　　更先进的LED系统现场使用时可以自动调治相关色温。若是白光是各个RGB LED的合成，那么用户能够调治每种可见光颜色，获得恬静的白光或相关色温。可调特征能缓解手术时的眼睛疲劳，提高组织形态的对比度，更有利于考察。

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　　LED系统还能高效地与RGB相机耦合，由于RGB波长都可以周详调谐，从而获得最佳信噪比(如图4所示)。LED还能整形输出光谱，从而调治到最适合相机某人眼CCT和CRI值。在仪器使用中，可以调治每种颜色强度到达平衡，由于每种颜色强度都市随时间时间削弱。

　　自觉荧光手艺是1990年月末期泛起的一种方式，它通过引发细胞或组织的内源荧光来研究感兴趣的区域2,3。正常组织和癌变组织的发射光谱差异，心理学中以为这是疾病改变了化学因素。

　　2000年月初期泛起了色素内窥镜检查法4，这种手艺在内窥检查时使用生物染料染色感兴趣区域。常用的染料有亚甲蓝、甲苯胺蓝和结晶紫。每种染料都能用于特定类型的细胞染色，利便识别粘膜和组织的结构。

　　相比传统的内窥手艺，色素内窥镜和自觉荧光内窥镜都能提高形态分辨率。只管它们比传统内窥镜更迅速，它们也是非特异性的，增添假阳性诊断5。

　　手术中越来越多地使用荧光生物符号来区分形态或识别病变组织。ICG(吲哚菁绿)就是其中著名的一种，FDA已批准手术使用。

　　ICG使血浆卵白染色。其目的靶区是淋逢迎和血管，指导手术切除病变组织，这个手术在一样平常可见光下是很难做到的6。ICG荧光是被比可见光穿透深度更大的红外光引发的，允许考察深度组织和视网膜层级结构。

　　FDA近期批准的另一种化合物是ALA(氨基乙酰丙酸)5。ALA细胞中自然发生的一种化合物。外部控制ALA能够使ALA代谢物PpIX蕴蓄在肿瘤细胞中，稀奇是神经胶质瘤。

　　PpIX在400到410纳米光引发下发射红色荧光。增强的PpIX荧光能够用于手术区分肿瘤组织(红色)和正常组织(蓝色)，确保准确完整地切除肿瘤7。

　　荧光生物符号需要特定波长才气引发。现在，LED或激光器提供的窄带波长光能够与考察用照明光使用统一光路(如图5所示)。这样利便手术时更准确地考察组织。

　　可见光利便手术考察需要剖解的区域，引发生物符号的荧光用于辨识或切除组织。一个装置同时提供可见光和荧光引发，赋予手术多重手艺，从而更好地诊断和改善病患的治疗成效。

　　手艺和对比试剂不停生长，让医生拥有更好的工具完成庞大诊断和医学流程。对比试剂包罗白光燃料、内源自觉荧光或荧光符号物。开发这些符号物的挑战是临床试验中确保险些没有毒性。

　　荧光手艺的生长和LED和激光手艺生长一样快。科学家正在开发更好的燃料，从而符号特定组织，为定量而不是定性诊断和治疗提供足够的荧光。团结使用这些手艺是保证精准手术和削减周围组织创伤的要害，让病人更快康复。

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