电子内镜窄带成像系统的关键技术分析

1、电子内镜窄带成像系统的关键技术分析电子内镜窄带成像系统的关键技术分析analyzethekeytechnologyofnarrowbandimagingsystem王功华,张平摘要】通过介绍窄带成像技术的原理,分析和讨论图像处理装置,冷光源及放大内镜的配置和荆州市中心医院器材科,湖北荆州技术参数.总结出窄带成像系统区别于普通电子内镜系统的滤光片,放大内镜,高清晰度数字电434020视等关键技术,并分别对各个关键技术进行分析,为医院购置和决策时提供指导作用.关键词】电子内镜窄带成像;窄带干涉滤光片;放大内镜;高清晰度数字电视wanggong-hua,zhangpingequipmentdepar

2、tment,jingzhoucentralhospital,jingzhouhubei434020,china0前言abstract:introducingtheprincipleofthenarrowbandimaging,thenanalyzinganddiscussingtheconfigurationandtechnicalparameteroftheimageprocessingequipment,coldlightsourceandmagnifyingendoscope.summarizingthekeytechnologyofthenarrowbandimaging,elsedi

3、scussthemseparalely,providetheinstructionforhospitalpurchasinganddecisionlastly.keywords:endoscopenaowbandimaging;narrowbandfilter;magnifyingendoscope;hdtv中图分类号th776.1文献标志码bdoi:10.3969.issn.16741633.2011.10.038文章编号16741633(2011)10010803电子内镜窄带成像(narrowbandimng,nbi)系统是一款新近研发并投入临床使用的电子染色内镜系统.它具有显着提高消化道

4、毛细血管形态的对比度和清晰地对浅表赘生物微血管形态改变及纹理进行可视化分析等功能,现已广泛用于诊断各种早期消化道肿瘤及胃肠病变,如诊断barrett食管,食管癌,慢性胃炎,结肠肿瘤等.因此,窄带成像技术将会被越来越多的消化内镜医生所接受,然而这套系统的关键技术和配置仍值得医院决策者学习和探讨.1窄带成像技术原理普通电子内镜的成像原理是:氙灯产生白光并透过以2030r/s速度旋转的红/绿/蓝(rgb)三原色滤光片照射到被摄物体上,由先端部电荷耦合器件(chargecoupleddevice,ccd)获取rgb的顺次信号,通过记忆装置变换成同时信号,在内镜的前端形成高品质的图像,再经过图像处理中心

5、进行图像处理,最后传送至监视器上供操作者观看的j.普通电子内镜采用的是广谱滤光片,覆盖了可见光400800nm波谱范围,与普通照明光类似;而窄带成像作者邮箱:jzzp?ohu.corn1082011年第26卷1onvol.26no.10技术采用了窄带干涉蓝/绿滤光片,产生中心波长分别为415nm及540nm,带宽为30nm的蓝绿窄带光波作为光源照明并进行成像的的13-41普通电子内镜与窄带战像系统滤光与波长对比,见图1.f一400500600700波k(ffff1)(b)窄带成像系统图1普通电子内镜和窄带是波谱范围2系统配置及技术参数nbi系统都属于olympusevisluceraspect

6、rum电子内镜系统,冷光源型号为clv一260sl,冈像处理中心型号为cv260sl.系统要求冷光源上安装有蓝绿色窄带滤光片,并且通过冷光源上的nbi按键可以与普通rgb滤光片自由切换及配套一根放大内镜,通过不同波长及带宽的rgb三色光激发消化道病变,获取对病变组织特异性和敏感性的图像信息.窄带成像系统要实现nbi功能,需具备如下基本配置及参数:图像处理器,见表1;冷光源,见表2;另外,需配置一条放大内镜,如h260,q260,q240系列内镜,q260基本配置,见表3.3关键技术分析nbi与普通电子内镜区别在于采用窄带干涉滤光片技术和配套使用放大内镜,使得消化道黏膜浅表血管和微血管与正常黏膜

7、边界清楚,图像对比度增加,并在高清晰的医用监视器上显示,供内镜医生观察病变.elinlcaleng;neerng表3q260放大内镜基本参数项目配置光学系统先端部插入部弯曲部有效长度全长钳子管道视野角140视野方向0直视景深3-100mm外径9.2mm外径9.2mrn弯曲角度上:210,下:90,右:100,左:1001030mrn1350nun内径2.8mm最小可视距离距先端部3nun视野内的附件插入方向表1图像处理装置cv260sl基本配置项目配置内容hdtv信号输出特殊光观察彩虹现象修正标准数字电视(sdtv)信号输出白平衡调节色调调节自动增益控制测光模式选择电子放大可以选择rgb或yp

8、bpr-出nbi,需与clv一260sl,套使用减小由于rgb信号之间的时间滞后而造成的色差,确保稳定,无闪烁图像vbs合成(ntsc),y/c和rgb;同步输出通过前面板上的whitebai按键可以进行自动白平衡调节通过前面板色调按键进行调节.r调节:7档;b调节:7档内镜先端部距离目标太远而是光线不足时,图像信号可以电子放大,自动调整图像亮度通过iris按键可以选择测光模式.平均测光:用于正常观察;峰值测光:聚焦在小面积明亮区域时使用;全自动测光:聚焦在图像中央观察时使用使用放大系列内镜时,通过前面板zoom按键可以通过3种放大模式进行选择表2冷光源clv一260sl基本配置项目配置内容特

9、殊光观察自动亮度调节模式自动曝光送专专泵压力开关送水方式前面板指示灯(应急灯)前面板指示灯(滤光片)设定存储照明检查灯灯泡平均寿命点亮方式亮度调节照明冷却颜色转换应急灯应急灯平均寿命nbi.此功能需与cv260slfi?套使用伺服光圈模式17档横隔膜式气泵4级(关,低,中,高)气压送水或可拆卸式水瓶指示应急灯是否缺失,接触不良或者正在使用指示关闭光源后,设定(滤光片设定除外)仍可被保存300w氙气短弧灯(无臭氧)持续照明约500h(间断使用则寿命稍有不同)开关调节器光路光圈控制强制空气冷却使用专用滤光片可以实现12v35w卤素灯(反光镜)约500h2011年第26卷10期)ll01093.1滤

10、光片技术窄带十涉滤光片是窄带成像技术的核心部件,它是一种带通滤波器,利用电介质多层膜和金属膜的干涉作用】,可以从入射光中,选取特定的波长,其半峰值带宽(峰值的112)为l40nm.nbi系统中采用的是带宽为30nm的蓝,绿滤光片,当氙灯产生的白光照射到滤光片上时,它只允许中心波长分别为415nm及540nm,带宽为30nm的蓝绿复合光通过,其他波长的光线全部截止.电子内镜系统采用的是rgb广谱滤光片,允许400800nm的rgb三色可见光通过.而窄带成像系统中不仅使得rgb色光的带宽窄带化,而且截止了红色光成分,其主要原因是红光照射到消化道黏膜表面或浅表血管及微m管会发生大量的漫反射,并被cc

11、d接收,这样图像的对比度和边界的清晰度不如蓝绿双色窄带光.当然采川rgb三色窄带光图像的对比度效果肯定优于普通的广谱滤光片.3.2放大内镜技术尽管应用nbi观察消化道病变边界和微血管更加清晰,但是仅仪依靠普通的不具备放大功能电子胃肠镜观察早期癌或腺管开口,微血管形态是不够的,它还需要联合放大内镜或具有高清晰分辨率的ccd的内镜一起使用.放大内镜的结构和原理类似于显微镜,只是在物镜与导光束或物镜与ccd之间装有不同放大倍数的镜头,同时像素更密集,其参考单位是约0.1mm的点状或线状微细形态l6】.新型放大内镜为变焦内镜,可放大60170倍,接近实体显微镜的放大倍数,可重点观察隐窝,腺管开口形态或

12、粘膜下血管形态,对早期粘膜病变的诊断效果明显优于普通内镜.在窄带成像系统选型初期,可以根据实际情况选购具有高分辨率ccd的内镜,这样结合图像处理器的电子放大功能就可以实现窄带成像功能.随着这项技术应用逐渐广泛和成熟,可再选择共焦放大内镜.3.3hdtv成像技术hdtv,现已广泛应用于高清晰电子内镜系统中.该技术从图像或视频信号的采集,传输,接收处理及显示,全部实现了数字化,同时其信号的抗噪能力大大加强.hdtv规定了视频至少具备720线非交错式逐行(72op)或1080线交错式隔行(1085)扫描,而dvd标准为480线.美国的高清标准主要有两种格式,分别为1280720p/601102011

13、年第26卷10期vol.26no.10和1920x1080i/60,采用隔行扫描模式;欧洲倾向于1920x108050,是通过两次扫描来完成的,每场实际扫描线数只有1,2,即1080/2=540线.其中以72op为最高格式,需要的行频支持为45khz,采用的是逐行扫描模式.一幅完整画面一次显示完成,单次扫描线数可达720线,水平扫描达到1280点,同时由于场频为60hz,画面既稳定清晰又不闪烁.hdtv成像技术拥有普通视频系统2倍以上的扫描线和平行像素,逼真的成像性能可以将毛细血管和细微的黏膜结构准确清晰的显示在屏幕上,从而增加检查效率,减少漏诊率.因此,要实现窄带成像系统的高清晰数字化,从信

14、号采集开始到显示结束,所有装置或部件都必须与hdtv兼容,否则难以实现真正的高清.尽管窄带成像技术提升了消化道早期肿瘤或其他病变的诊断效率,增加了早期发现病变的可能性,但是它仍然不能作为诊断胃肠疾病的金标准.作为医院的消化内镜的从业者或相关技术人员,在学习和理解这项技术时,要怀着科学,客观的态度真正认识它.只有掌握了窄nbi的真正内涵,我们才能够对其进行科学合理的选择和应用,并为医院服务,造福于广大患者.i参考文献】【1】张平,董卫国,汤绍迁.电子内镜窄带成像技术与智能分光比色技术的对比研究u1冲国医疗设备,2(鹏,24(11):5557.【2】吕庆友,官丽梅.医用内窥镜使用与维修技术im1.沈阳:辽宁科学技术出版社,2006:7475.张平,董卫国,汤绍迁.电子内镜窄带成像与自体荧光成像系统的选型研究卟医疗.y-k装备,2011,32(1):101104.i41郭涛,钱家