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科普丨近千年来,内窥镜如何走向高清?
2023-04-28
漫谈内窥镜的起源与发展
近年来,随着微创手术技术的发展,微小创伤和美观成为了当代外科疾病治疗的发展方向,相关的器械与设备层出不穷,其中内窥镜作为重要的微创诊疗器械,也在飞速革新。同样,内镜外科技术也已经渗透到外科学领域几乎所有分支学科,成为医学发展中不可忽视的重要部分。

人体是一个神奇而复杂的生物系统,承载着生命的奥秘。从古至今,人类对人体奥秘的探索从未停止。

“如何更加精确地观察人体内部?”

“如何更加精准、微创的为患者解决病痛?”

带着这样的问题,让我们一起去追溯内窥镜的起源与发展。

硬管式内窥镜


黑科技如内窥镜,其实早在古希腊时期就已经有了最初的雏形。据记载,有着医药之父之称的希波克拉底在著作中就曾描述过一种直肠诊视器,与我们今天所使用的器械十分相似。类似的器械还曾在庞贝古城遗迹中被挖掘出来过,这些诊视器被用于检查宫颈、直肠以及耳、鼻内,使用自然光线以观察人体内器官。

在前人的不断尝试和探索中,直到1805年,来自意大利的Philipp Bozzini试图直接通过管道观察活体内部情况,并制作出了被称为Lichtleiter(导光器)的一种原始内镜,可用以观察耳朵、尿道、直肠、宫颈、口腔或伤口。

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Lichtleiter


在这之后的半个世纪里,被誉为“内窥镜之父”的法国医生Desormeaux制作了用以观察尿道和膀胱的特殊器具,内窥镜(endoscope)这一名词也正是由此而来。

然而这款内窥镜仅仅是雏形,各方面都不完善。直到1880年,著名科学家爱迪生发明了白炽灯,在有了稳定的照明光源后,内窥镜有了突破性的进步与发展。

随着技术的发展,硬管式内窥镜已经逐渐无法满足医生在临床诊疗中日益增长的需求,内窥镜开始走入半可屈式内窥镜阶段。

1932年,德国科学家Schindler与器械制作师Wolf合作研制开发出第一台半柔性胃镜,这也是历史上第一台半可屈式内窥镜,可以通过可屈的前端进入到人体一些弯曲的结构内部,以便更好观察。这款产品也成为了后续二十多年中胃镜领域的金标准。

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但随着应用的普及,这款产品的缺陷也逐渐显露——白炽灯作为一种热光源,在使用时容易灼伤人体内部脏器,也存在出现电气故障的风险;且因为半可屈式内窥镜在使用上只有前端可弯曲,从医生的使用感和成像效果来说都十分有限。

这些棘手的难题,直到1952年法国科学家Fourestier、Gladu和Valmiere携手制造出了冷光源玻璃纤维照明装置,才得到了明显改善,这也为内窥镜走入柔性纤维时代奠定了坚实的基础。


光纤维内窥镜


20世纪60年代后,“纤维光学”开始成为热门学科,美国研制的新材料“玻璃纤维”得到了各个领域的广泛关注,纤维间光传导的理论研究也取得了飞跃性进展。

内窥镜领域迅速着眼应用这款新型材料,1957年,来自南非的Hirschowitz医生接棒,在玻璃光纤传输光线理论的启发下,带领团队研发出第一台柔性光导纤维内窥镜。

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Hirschowitz医生


这种内窥镜中有效利用了弯曲的玻璃纤维能传导光线至另一端的特点,成功实现了对胃内情况的直接观察。具有柔软弯曲、照明效果好、操作简便等特点,一经问世便得到了迅速的应用和发展。

同时,内窥镜的应用领域也开始逐渐拓展至消化道、支气管、胆道等多个领域。除了诊断之外,内窥镜还能用于“治疗”,这也为其在临床诊疗一线确立了不可或缺的牢固地位。


电子内窥镜


1983年,由美国Welch Allyn公司研制的电子内窥镜诞生——使用固态图像传感器CCD的摄像机装到内窥镜上,通过光电信号的转换,内窥镜一端观察到的内脏画面就可以清晰地出现在显示器屏幕上,实现术中多人同时观察。

电子内窥镜除了分辨率高、图像清晰、色彩鲜明和强度高、寿命长等显著优点外,还能够对图像资料进行存储,该项技术的突破,极大地提升了产品的安全性和诊断精度,有效降低了误诊、漏诊率,拥有其他形式内窥镜无法替代的优点。

同时,其应用覆盖范围也更加全面,加速推动现代外科医学诊疗步入数字化时代。


高清内窥镜


2000年以后,内窥镜逐步走入“高清”时代。“高清内窥镜系统”问世,内窥镜在成像上也不断得到更多尖端技术武装,图像精度得到了大幅提升,无论是细微血管和黏膜表层结构,还是组织结构上的细微色彩变化,在高清内窥镜的“扫描”下都难以隐藏。同时,设备还兼具了视频拍摄、图像电子放大等功能,让诊疗更高效。


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远赛医疗4K超高清荧光内窥镜摄像系统,搭载全链路4K显影与荧光导航成像技术,攻坚突破了核心 “卡脖子”技术,为临床带来精准的色彩还原,并配合多模式荧光管理,让病灶定位一目了然。不仅如此,配合自研图像增强算法、分割边界、多模式图像融合并加以颜色显影算法,在手术过程中,血管和组织构造更加凸显,降低医生操作难度。鉴荧彩,观无穷!


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