專利名稱：經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)用外科手術(shù)用內(nèi)窺鏡，尤其涉及一種經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿 刺內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù)：
經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)是近年興起的一種治療泌尿系結(jié)石的新技術(shù)，它是利用特
殊內(nèi)腔鏡和腔內(nèi)碎石、取石設(shè)備通過經(jīng)皮腎造瘺來完成治療的。早在公元10世
紀(jì)阿拉伯就有經(jīng)皮膚戳孔取腎結(jié)石的傳統(tǒng)，但由于條件所限成功率較低， 一直
未能推廣應(yīng)用。直到本世紀(jì)70年代中期經(jīng)皮腎鏡問世后，此項技術(shù)才比較完善， 得以推廣應(yīng)用。我國則在本世紀(jì)80年代初期從國外引進(jìn)此項技術(shù)和設(shè)備，首先 在北京、廣州等地取得成功，繼而推向全國，目前國內(nèi)的絕大多數(shù)大中型醫(yī)院 都已開展了此項手術(shù)，但經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)需要的設(shè)備較為昂貴，技術(shù)要求也比
但;石時間長，且不二定徹底，效果不能立竿見影，因此目前不^為主要治療方法。
經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)一般是需要麻醉下進(jìn)行，首先在X線或超聲指導(dǎo)下穿刺腎 盂，但考慮設(shè)備造價、以及對患者和醫(yī)生的輻射傷害，醫(yī)生多不愿采用X線的 方式，然后將穿刺通道擴張至需要大小，經(jīng)此通道放入經(jīng)皮腎鏡，窺視下將結(jié) 石取出或用特殊碎石設(shè)備將結(jié)石擊碎后取出。
在手術(shù)進(jìn)行時，第一步在膀胱鏡的引導(dǎo)下，特別是對腎積水不顯著的患 者，將F5的軟性導(dǎo)管經(jīng)尿道、膀胱，再經(jīng)輸尿管，送至腎盂，以便在穿刺中可 以從外部向腎盂打水，這樣第一可以有利于B超下顯影，第二可以在穿刺中通 過加壓向腎盂打水觀察穿刺管出液情況以判斷穿刺到達(dá)部位是否正確，第三是 可以在穿刺成功后連續(xù)打入液體，防止腎盂傷口凝結(jié)血塊，第四是形成腎盂中 積水中空，利于經(jīng)皮腎鏡的使用。第二步是手術(shù)成敗關(guān)鍵建立從皮膚到腎盂 的通道， 一般在B超或X光機引導(dǎo)下進(jìn)行腎穿剌造瘺，穿剌時穿剌針外套一個 置留管，外徑約1.7mra，穿刺至腎盂、腎盞后，抽出穿刺針，置留管置留于經(jīng)皮 膚至腎盂、腎盞間，將-一細(xì)軟不銹鋼鋼絲通過置留管慢慢下入腎盂、腎盞間內(nèi)
并盤繞二三圈，然后抽出置留管，置留鋼絲，最后用三種以上直徑、頭部呈錐 形的擴張管套在置留鋼絲上，從細(xì)至粗反復(fù)擴展已有通道，直到擴張至需要直 徑，即完成了造瘺過程。穿刺造瘺一般在取石術(shù)同時進(jìn)行也可提前穿刺造瘺，
提前穿刺造瘺時，待竇道形成后再進(jìn)行經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)，竇道形成通常需要2 周左右。同時進(jìn)行的優(yōu)點是手術(shù)一次完成，住院時間短；缺點是可能會因出血 等原因影響手術(shù)操作，增加失敗的機會。提前造瘺再二次手術(shù)的缺點是住院時 間長，需兩次手術(shù)操作，但竇道形成后術(shù)中出血較少，視野清晰，手術(shù)成功率 高。第三步使用經(jīng)皮腎鏡通過造瘺通道，在直視觀察下進(jìn)行腎盂、腎盞及輸 尿管上段結(jié)石的尋找和取出或擊碎后取出，并完成手術(shù)。
經(jīng)皮腎鏡取石術(shù)通過直徑不到1厘米的通道就可以治療腎及輸尿管上段結(jié) 石，比之常規(guī)的手術(shù)治療對病人損傷小、打擊小、術(shù)后恢復(fù)快，而且通過留置 的腎造瘺管可以重復(fù)進(jìn)行治療殘留經(jīng)石，優(yōu)點是顯而易見的。
但是，這種取石術(shù)也存在著以下兩種關(guān)鍵的因素制約其在臨床中的運用 第一、由于腎臟內(nèi)的血管呈樹枝狀分布，造瘺時使用F5細(xì)針穿刺再逐步擴 開的目的在于避開血管，從血管枝間隙進(jìn)入，這樣在擴張時可以排開血管，造 瘺時出血就會較少，但現(xiàn)有取石術(shù)由于穿刺時不能判斷是否推開了血管還是穿 破了血管，導(dǎo)致不穿破血管的機率很低，術(shù)中經(jīng)常遇到出血，而且有時出血不 能被馬上發(fā)現(xiàn)，可能會在腎臟組織外形成積血，有一定危險性，并直接影響到 手術(shù)的成敗。
第二、 B超監(jiān)視的圖像是平面圖像，無縱深方向的立體感，不能實質(zhì)性解決 穿刺是否正對腎盞或腎盂的問題，由于一次成功的機率較低會導(dǎo)致手術(shù)中穿剌 過程往往要反復(fù)多次， 一般以中空的穿刺針內(nèi)可以排出清亮的液體即認(rèn)定為穿 進(jìn)入了腎盞或腎盂。在X線下進(jìn)行穿剌時立體判斷較準(zhǔn)，穿刺準(zhǔn)確度高，但患 者及醫(yī)生不可避免地會接受一定量的放射線照射，而且也會造成一定腎實質(zhì)損 傷，缺點明顯。
如果能夠設(shè)計一種在穿刺中可視、且可以通過電磁或超聲原理進(jìn)行方位引 導(dǎo)的內(nèi)窺鏡，上述制約該手術(shù)臨床運用的兩個限制點便可以迎刃而解。
但是，經(jīng)典內(nèi)窺鏡的四個重要組件應(yīng)包括物鏡、傳像單元、照明單元和目
鏡，基于本手術(shù)的臨床實際，如果使用經(jīng)典內(nèi)窺鏡的設(shè)計理念，則需要有一個 物距，如果在穿刺針前安排一個大的無阻擋的空間，則無法滿足越細(xì)小越不易
損傷血管的約束條件，若在細(xì)小的穿刺針內(nèi)安排一定物距，則針孔處(可視處) 將在視場中占極其細(xì)小的部分，視場周圍的絕大部分會被穿剌針的內(nèi)管占據(jù)， 但若將穿刺管處理成透明材料，現(xiàn)階段沒有能夠滿足既能穿刺，剛性和脆度又 是如此之好的塑料材料。這樣的話，觀察的視場會給人以狹小的感受，同時， 在針管前進(jìn)行的透明材料的封閉，不管透明材料安裝處理成何種角度，都無法 徹底消除由照明光源帶來的反射光斑，因而圖像的清晰度會大幅度降低，因此， 穿刺針的細(xì)小決定了不能形成一個中空的觀察區(qū)間(如通過沖水、沖氣、機械 擴張的方法和透明材料封閉等方式)。
復(fù)絲傳像光纖上的技術(shù)使我們有可能實現(xiàn)穿刺器的可視化，但其難點在于, 超細(xì)窺鏡的頭部既能完成穿刺又能進(jìn)行清晰觀察在結(jié)構(gòu)上較難實現(xiàn)，同時視野
也受一定限制；同時，由于穿刺過程的出血，如果要引入沖水功能，則沖水通 道又會增加對穿刺器械在直徑方面的空間要求，也會增加技術(shù)難度，因此要考 慮在不沖水下的可視難題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有經(jīng)皮腎取石術(shù)中所使用器械的穿刺準(zhǔn)確性差、出血多、手術(shù)失 敗率較高、安全性不高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種手術(shù)可視性好、穿刺準(zhǔn) 確性好、出血少、手術(shù)成功率較高、安全性高、無需沖水的經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿 刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺鏡。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿剌定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺鏡，包括主鏡體8、傳 像單元、照明單元和目鏡單元，其特殊之處是其還包括穿刺體，所述穿刺體 包括穿刺針12、置留管10;所述穿刺針12包括空心外管11，其前端部為帶斜
面的尖刺狀；所述目鏡單元包括目鏡罩2、目鏡鏡頭3和目鏡玻璃1，所述目鏡 鏡頭3和目鏡玻璃1設(shè)置在目鏡罩2內(nèi)；所述傳像單元包括設(shè)置在穿刺針12的 空心外管11內(nèi)部的復(fù)絲傳像棒9，所述復(fù)絲傳像棒9的成像面17為斜面且與空 心外管11的前端部構(gòu)成實心尖刺；所述照明單元包括可與主鏡體8連接的光束 夾頭14、設(shè)置在光束夾頭14上并可與外界光源連接的光束接口 15、設(shè)置在光 束接口 15內(nèi)的光錐16、可將外部光源經(jīng)過光錐16后傳送至復(fù)絲傳像棒9的成 像面17的傳光部件；所述穿刺體固定設(shè)置在主鏡體8前端；所述主鏡體8的后 端與目鏡單元固連。
上述復(fù)絲傳像棒9的成像面17與空心外管11的端部構(gòu)成的實心尖刺包括 設(shè)置在尖刺最前方的正向穿刺面41和背向穿刺面42、分別設(shè)置在正向穿刺面 41左右兩側(cè)的側(cè)向穿刺面44、設(shè)置在正向穿刺面41后方的輔助穿刺面43，所 述正向穿刺面41的穿刺角ot的范圍為11° 14° ，所述背向穿刺面42的背向 穿刺角(3的范圍為30° 5° ,所述側(cè)向穿刺面44的側(cè)向穿刺角S1和S2的范 圍為11° 14° ，側(cè)向偏轉(zhuǎn)角cpl和cpl的范圍為60° 10° ,所述輔助穿刺 面43的輔助穿刺角7的范圍為40° 10° 。
上述傳光部件包括傳光光纖束13;所述傳光光纖束13的后端與光錐16的 端面連接；所述傳光光纖束13的前端比復(fù)絲傳像棒9短且以月牙狀分布在復(fù)絲 傳像棒9的周圍，所述內(nèi)置光纖束13的前端構(gòu)成一個與復(fù)絲傳像棒9的成像面 17相適配的斜面；所述傳光光纖束13的前端構(gòu)成的斜面上靠近復(fù)絲傳像棒9的 一圈涂有透明環(huán)氧膠31,其余部分填充有黑色環(huán)氧膠30;
上述穿刺內(nèi)窺鏡還包括方位探測器20,所述方位探測器20為超聲波探測器、 電信號探測器或磁信號探測器，其包括信號發(fā)射單元、信號接收單元26和信號 處理單元24以及設(shè)置在主鏡體8外圓周用于絕緣的基套22;所述信號發(fā)射單元 為內(nèi)置信號發(fā)射單元23或外置信號發(fā)射單元25。
上述穿刺內(nèi)窺鏡還包括方位探測器20，所述方位探測器20為超聲波探測器、 電信號探測器或磁信號探測器，其包括信號發(fā)射單元、信號接收單元26和信號 處理單元24以及設(shè)置在主鏡體8外圓周用于絕緣的基套22;所述信號發(fā)射單元 為內(nèi)置信號發(fā)射單元23或外置信號發(fā)射單元25;
所述復(fù)絲傳像棒的出像面5為斜面；
所述傳光部件包括傳光光纖束13;所述傳光光纖束13的后端開口于光錐 16的端面，其前端與復(fù)絲傳像棒9靠近出像面5 —端的外圓側(cè)面相膠合，其膠 合角度與復(fù)絲傳像棒9軸線相對于出像面5的光學(xué)反射線方向相一致；所述復(fù) 絲傳像棒9的成像面外圓周側(cè)填充有黑色環(huán)氧膠30;
所述目鏡單元包括可將圖像清晰成像至目鏡1的轉(zhuǎn)像鏡頭4。 上述穿刺內(nèi)窺鏡還包括方位探測器20，所述方位探測器20為超聲波探測器、 電信號探測器或磁信號探測器，其包括信號發(fā)射單元、信號接收單元26和信號 處理單元24以及設(shè)置在主鏡體8外圓周用于絕緣的基套22;所述信號發(fā)射單元 為內(nèi)置信號發(fā)射單元23或外置信號發(fā)射單元25;
所述傳光部件包括傳光光纖束13和半反半透方棱鏡6;所述傳光光纖束13
的后端開口于光錐16的端面，其前端與半反半透方棱鏡6的側(cè)端面相膠合；所
述復(fù)絲傳像棒9的出像面5與半反半透方棱鏡6的上端面相膠合；所述復(fù)絲傳 像棒9的成像面外圓周側(cè)填充有黑色環(huán)氧膠30。
本發(fā)明優(yōu)點在于
1、 本發(fā)明在手術(shù)穿刺造瘺的穿刺針內(nèi)設(shè)置內(nèi)窺鏡的傳像單元與照明單元， 實現(xiàn)了在手術(shù)中邊穿剌邊實時觀察的目的，同時在穿剌過程中能準(zhǔn)確判斷穿刺 針?biāo)竭_(dá)部位是否存在血管，從而可以有效地避開腎臟內(nèi)的血管，避免則手術(shù) 中穿破血管造成非預(yù)期的意外多量出血情況，減少了盲穿手術(shù)過程中存在的潛
在風(fēng)險；具有出血少、手術(shù)成功率較高、安全性高的優(yōu)點。
2、 本發(fā)明在內(nèi)窺鏡的鏡體上安裝一個具有超聲、電或磁探測的方位探測器， 探測器的測量基準(zhǔn)軸線與穿剌針重合。利用手術(shù)中需要向腎盂、腎盞引入一細(xì) 管打水的過程，對細(xì)管上加裝信號(聲源或電磁波)發(fā)射單元，或直接利用腎盂、 腎盞打水后形成的小水囊，或利用腎盂、腎盞結(jié)石的超聲回聲特性，當(dāng)穿剌時 沒有指向腎盂、腎盞時，探測器可以測出腎盂、腎盞的方位與實際測量基準(zhǔn)軸 線(穿刺針指向)在空間上的夾角，在顯視器上模擬光點就在X和Y方向上偏移 屏幕中心，偏移距離與偏角成正比，這樣手術(shù)的操作者可以根據(jù)屏幕顯示來調(diào) 整穿刺內(nèi)窺鏡的方向，使模擬光點靠近屏幕中心，從而回至正確穿刺方向上。 由于安裝了方位探測器，本發(fā)明可以解決穿刺造瘺時穿刺方向是否正好指向腎 盞或腎盂，因此，結(jié)合上述第一點，本儀器可以有效地解決傳統(tǒng)造瘺時影響手 術(shù)成敗的兩個重要的限制性因素，使得穿刺可以一次性到位，減小反復(fù)性。
3、 本發(fā)明穿刺時復(fù)絲傳像棒成像面與人體組織由于穿刺力的存在而良好接 觸，可以有效地擠壓實時觀察到的組織表面(即穿刺造成的組織斷開面)，排擠 血水和壓迫止血，從而清理了觀察面的血液，解決了在不沖水的情況下視場出 血污染的可視化難題。
4、 本發(fā)明復(fù)絲傳像棒端面和待觀察組織良好接觸后，無論端面是否與復(fù)絲 傳像棒中軸線垂直、無論端面是否拋光至光學(xué)鏡面，只要滿足良好接觸，就可 以成像，因此，本發(fā)明可以將穿刺的一端復(fù)絲傳像棒處理成斜面，形成穿刺角a, 如圖4所示，這種外形正好與現(xiàn)在的穿剌針外形(將一空心不銹鋼管磨成斜面從 而形成尖銳的穿刺頭)很好地保持了一致，另外的背向穿刺角P在使得穿刺破入
組織點正好處在視場的邊緣，避免穿刺破入組織點不處在視場的盲區(qū)出現(xiàn)，輔
助穿刺角7和左右方向的側(cè)向穿刺角S1和S2使內(nèi)窺鏡獲取更加鋒利的穿刺能力。 5、本發(fā)明照明效果好，沒有影響觀察效果的雜光。本發(fā)明采用特殊的照明 方式，保證了射向視場的光分量可以均勻進(jìn)入復(fù)絲傳像棒中的每一單絲以照明 視場，其余部分用不透明黑色環(huán)氧膠與空心外管固定，避免不需要觀察的區(qū)域 也被照亮，從而產(chǎn)生影響觀察的雜光。


圖1為本發(fā)明第一種穿刺內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明第二種穿刺內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明第三種穿刺內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明產(chǎn)品外形示意圖； 圖5為本發(fā)明穿刺針的端部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明第一種穿刺內(nèi)窺鏡的穿刺針的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明第二種和第三種穿刺內(nèi)窺鏡的穿刺針的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1—目鏡玻璃；2—目鏡罩；3—目鏡鏡頭；4—轉(zhuǎn)像鏡頭；5—出像面; 6-半反半透方棱鏡；8—主鏡體；9一復(fù)絲傳像棒；IO—置留管；ll一空心外管； 12—-穿刺針；13—傳光光纖束；14一光束夾頭；15—光束接口； 16—光錐；17
—成像面；20—方位探測器；22—基套；23—內(nèi)置信號發(fā)射單元；24—信號處 理單元；25—外置信號發(fā)射單元；26—信號接收單元；30-黑色環(huán)氧膠；31-透 明環(huán)氧膠；41一正向穿剌面；42—背向穿刺面；43—輔助穿刺面；44一側(cè)向穿刺面。
具體實施例方式
經(jīng)典內(nèi)窺鏡由于在物鏡前存在觀察空間，允許照明光纖良好地照明視場， 而當(dāng)復(fù)絲傳像棒與需要觀察面良好接觸后，若使用經(jīng)典的內(nèi)窺鏡照明方式，照 明光將無法進(jìn)入貼附了復(fù)絲傳像棒的觀察面，本發(fā)明采用以下三種結(jié)構(gòu)方式可 以解決這一問題。
如圖l、圖4和圖6所示，本發(fā)明第一種經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀 察式穿刺內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)包括主鏡體8、穿刺體、傳像單元、照明單元和目鏡單元, 穿刺體包括穿剌針12、置留管10;穿刺針12包括空心外管11，其前端部為帶 斜面的尖刺狀；目鏡單元包括目鏡罩2、目鏡鏡頭3和目鏡玻璃1，所述目鏡鏡
頭3和目鏡玻璃1設(shè)置在目鏡罩2內(nèi)，目鏡罩可以和攝像機探測器及光學(xué)耦合 部分實現(xiàn)快速結(jié)合與分離，以便于內(nèi)窺鏡鏡體部分的高溫高壓消毒；傳像單元 包括設(shè)置在穿刺針12的空心外管11內(nèi)部的復(fù)絲傳像棒9,復(fù)絲傳像棒9的成像 面17為斜面且與空心外管11的前端部構(gòu)成實心尖刺；照明單元包括可與主鏡 體8連接的光束夾頭14、設(shè)置在光束夾頭14上并可與外界光源連接的光束接口 15、設(shè)置在光束接口 15內(nèi)的光錐16、可將外部光源經(jīng)過光錐16后傳送至復(fù)絲 傳像棒9的成像面17的傳光部件；傳光部件包括傳光光纖束13;傳光光纖束 13的后端與光錐16的端面連接，其前端比復(fù)絲傳像棒9短且以月牙狀分布在復(fù) 絲傳像棒9的周圍，傳光光纖束13的前端構(gòu)成的斜面與復(fù)絲傳像棒9的成像面 17保持大約相同的斜角；傳光光纖束13的前端構(gòu)成的斜面上靠近復(fù)絲傳像棒9 的一圈涂有透明環(huán)氧膠31，其余部分涂有黑色環(huán)氧膠30;穿刺體固定設(shè)置在主 鏡體8前端；主鏡體8的后端與目鏡單元固連。
參見圖l，為了實現(xiàn)穿刺定向，第一種結(jié)構(gòu)的穿刺內(nèi)窺鏡還可包括方位探測 器20，方位探測器20可采用超聲波探測器、電信號探測器或磁信號探測器，其 包括信號發(fā)射單元、信號接收單元26和信號處理單元24以及設(shè)置在主鏡體8 外圓周用于絕緣的基套22;信號發(fā)射單元為內(nèi)置信號發(fā)射單元23或外置信號發(fā) 射單元25。
在圖1中，復(fù)絲傳像棒9在垂直于其圓柱面方向的一定角度范圍內(nèi)允許光 線的射入，并沿每--根光纖內(nèi)部產(chǎn)生光分量，因此將復(fù)絲傳像棒9的外表黑皮 剝除，將傳光光纖束13用黑色環(huán)氧膠30排絲在其一圈，光纖端部清除黑膠， 暴露端面以保證出光，光纖在垂直軸線方向上呈月牙形排列，以保證復(fù)絲傳像 棒9的一邊與空心外管11內(nèi)壁良好接觸，這樣，穿刺的破入組織點正好處在視 場邊緣處。用黑色環(huán)氧膠30排絲固定，照明光線在向目鏡1方向無分量傳輸， 只向視場方向傳遞，這樣可以消除影響圖像清晰度的雜光；光纖與復(fù)絲傳像棒9 斜面保持一致的斜角，其前端用透明環(huán)氧膠31點膠一圈(較小的寬度)，這樣向 視場的光分量可以均勻進(jìn)入像棒中的每一單絲以照明視場，其余部分用不透明 黑色環(huán)氧膠30與空心外管固定，避免不需要觀察的區(qū)域也被照亮，從而產(chǎn)生影 響觀察的雜光。
圖2、圖4和圖7是本發(fā)明第二種經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿 刺內(nèi)窺鏡，包括方位探測器20、主鏡體8、穿刺體、傳像單元、照明單元和目
鏡單元，方位探測器20為超聲波探測器、電信號探測器或磁信號探測器，其包 括信號發(fā)射單元、信號接收單元26和信號處理單元24以及設(shè)置在主鏡體8外 圓周用于絕緣的基套22;所述信號發(fā)射單元為內(nèi)置信號發(fā)射單元23或外置信號
發(fā)射單元25;復(fù)絲傳像棒的出像面5為斜面；傳光部件包括傳光光纖束13;傳
光光纖束13的后端開口于光錐16的端面，其前端與復(fù)絲傳像棒9靠近出像面5 --端的外圓側(cè)面相膠合，其膠合角度與復(fù)絲傳像棒9軸線相對于出像面5的光 學(xué)反射線方向相一致；復(fù)絲傳像棒9的成像面外圓周側(cè)填充有黑色環(huán)氧膠30; F〗鏡單元包括可將圖像清晰成像至目鏡1的轉(zhuǎn)像鏡頭4。其余結(jié)構(gòu)與第一種結(jié)構(gòu) 內(nèi)窺鏡類似。
在圖2中，將復(fù)絲傳像棒9的出像面5磨45度角并精拋至光學(xué)鏡面，在復(fù) 絲傳像棒9軸線與此斜面形成的反射角方向粘合一傳光光纖束13,不再進(jìn)入空 心外管ll,此時引入照明光，復(fù)絲傳像棒9的內(nèi)斜面形成一個沿其軸向向下的 反射，從而照亮穿刺針12頭部接觸面的表面，照明光的另一部分會透過復(fù)絲傳 像棒9斜面沿原方向出射，因此內(nèi)窺鏡主鏡體8及其裝配的相關(guān)件應(yīng)留出出射 光缺口，并處理成黑色，以避免反射雜光進(jìn)入后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)。但此種應(yīng)用需要 注意的是由于復(fù)絲傳像棒9出像面5為斜面，但其出像方向不發(fā)生改變，目 鏡罩2仍需置放在軸線上，無法放置與斜面垂直的方向。目鏡罩2的景深較短， 無法將斜面在整個軸向范圍內(nèi)的圖像清晰地成像，因此需要在復(fù)絲傳像棒9和 目鏡罩2之間設(shè)置一個景深和放大倍數(shù)足夠匹配的轉(zhuǎn)像鏡頭4，從而確保斜面圖 像能夠由目鏡罩2清晰成像。由于引入了這個轉(zhuǎn)像鏡頭4，系統(tǒng)的綜合分辨率較 前一種應(yīng)用實例要低，但由于不引入傳光光纖束13，在空心外管ll外徑相同的 情況下，其視場范圍可以相對地得以擴大。
圖3、圖4和圖7是本發(fā)明第三種經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿 刺內(nèi)窺鏡，包括方位探測器20、主鏡體8、穿刺體、傳像單元、照明單元和目 鏡單元，傳光部件包括傳光光纖束13和半反半透方棱鏡6;傳光光纖束13的后 端開口于光錐16的端面，其前端與半反半透方棱鏡6的側(cè)端面相膠合；復(fù)絲傳 像棒9的出像面5與半反半透方棱鏡6的上端面相膠合；復(fù)絲傳像棒9的成像 面外圓周側(cè)填充有黑色環(huán)氧膠30。其余部件與第一種結(jié)構(gòu)內(nèi)窺鏡類似。
在圖3中，在復(fù)絲傳像棒9的出像面5粘接一個由二個直角棱鏡膠合在一 起的半反半透方棱鏡6，其中一個直角棱鏡的斜面鍍有半反半透膜層(允許光線部分透射部分反射的膜層)，在復(fù)絲傳像棒9軸線與此斜面形成的反射角方向粘 合一傳光光纖束13，不再進(jìn)入空心外管ll，此時引入照明光，半反半透方棱鏡 6斜面形成一個沿其軸向向下的反射，從而照亮穿刺針12頭部接觸面的表面， 照明光的另一部分會透過半反半透方棱鏡6斜面沿原方向出射，因此內(nèi)窺鏡主 鏡體8及其裝配的相關(guān)件應(yīng)留出出射光缺口，并處理成黑色，以避免反射雜光 進(jìn)入后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)，半反半透方棱鏡6的相應(yīng)部分應(yīng)使用黑色環(huán)氧膠進(jìn)行良好 封閉，以避免雜光對像質(zhì)的干擾。采用這一結(jié)構(gòu)的最主要問題在于復(fù)絲傳像棒9 出像面和半反半透方棱鏡6的膠合面會產(chǎn)生一個強烈地反光，從而將有效圖像 湮沒，肉眼將無法直接觀察到圖像，由于這一反光是與照明光源的光強成正比 的一個噪聲源，只要對每一支裝配好的內(nèi)窺鏡進(jìn)行事先測量和校對， 一般是在 CCD圖像探測器的處理電路中采用噪聲消除技術(shù)，從而大幅提高信噪比，提取出 有效的圖像信號，顯示在監(jiān)視器中。使用這一技術(shù)，由于存在反射噪聲源，以 及半反半透膜會將一部分有效的圖像信號反射掉，因此圖像的亮度與銳度相對 會低，噪聲消除不徹底會降低系統(tǒng)的分辨率，但由于不引入傳光光纖束13，在 空心外管11外徑相同的情況下，其視場范圍可以相對地得以擴大。
參見圖5，以上各種結(jié)構(gòu)的穿刺內(nèi)窺鏡復(fù)絲傳像棒9的成像面17與空心外 管11的端部構(gòu)成的實心尖刺包括設(shè)置在尖剌最前方的正向穿刺面41和背向穿 刺面42、分別設(shè)置在正向穿刺面41左右兩側(cè)的側(cè)向穿刺面44、設(shè)置在正向穿 刺面41后方的輔助穿刺面43，正向穿刺面41的穿刺角a的范圍為11° 14 ° ，背向穿刺面42的背向穿刺角p的范圍為30° 5° ，側(cè)向穿刺面44的側(cè) 向穿刺角S1和S2的范圍為11° 14° ，側(cè)向偏轉(zhuǎn)角cpl和cpl的范圍為60° 10° ，輔助穿刺面43的輔助穿刺角7的范圍為40° 10° 。
在內(nèi)窺鏡的主鏡體8上設(shè)計有接受傳光的光束接口 15，可以和外接冷光源 通過導(dǎo)光束連接起來。
本發(fā)明部分結(jié)構(gòu)的參數(shù)如下復(fù)絲傳像棒單絲直徑4 12拜；當(dāng)單絲直徑
較小時，分辨率高，成本較貴，當(dāng)穿刺針一次性使用時，復(fù)絲傳像棒選擇塑料
像纖，單絲直徑為12mjh，分辨率相對較低，但價格便宜，適宜作為一次性穿刺 針的首選器件。空心外管11直徑d: 00. 5 4. 0mm;空心外管11使用硬度較高、 耐磨損的不銹鋼材料(如4Crl3或3Crl3等)，這樣可以保證內(nèi)窺鏡的反復(fù)使用， 但這也有--定的時限，當(dāng)針尖鈍化時，可以由專業(yè)人員對針尖部進(jìn)行適當(dāng)研磨
拋光，從而恢復(fù)其銳度。如果空心外管ll為一次性使用，其硬度、耐磨損要求 較低，不使用特殊的不銹鋼材料，可使用一般的制針材料?？招耐夤?1長度L:
80 220mm;置留管10直徑D: 00.8 4.2mm;置留管10長度1: 70 210mm;
穿刺角(X: 11° 14° ;背向穿刺角p: 30° 5° ;輔助穿刺角7: 40° 10° ; 側(cè)向穿刺角S1和S2: 11° 14° ;側(cè)向偏轉(zhuǎn)角(pl和(pl: 60° 10° 。
本發(fā)明原理與經(jīng)典內(nèi)窺鏡的成像原理與結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明不使用物鏡進(jìn) 行成像，而是利用了復(fù)絲傳像棒的一個重要特性與其端面良好貼附的物體的 表面形態(tài)和色彩等信息將會很好地傳遞到另一端面即傳像光纖的端面成像和傳 像的原理)。復(fù)絲傳像棒的工作原理光可以從細(xì)玻璃棒的一端傳到另一端而不 跑出榨的外面，甚至當(dāng)細(xì)棒彎曲時，光也會跟著"彎曲"地傳播。事實上，光 線并沒有彎曲，它只是在玻璃棒的內(nèi)側(cè)不停地反射前進(jìn)，在光學(xué)上這叫做全反 射。復(fù)絲傳像棒(也稱光纖傳像束)是由數(shù)萬根長度一定、直徑為4 12微米 左右的光學(xué)纖維(細(xì)長的玻璃棒或絲)，兩端按照一一對應(yīng)的關(guān)系緊密排列集結(jié) 為一體的能夠直接接收和傳遞圖像的光學(xué)纖維成像器件。復(fù)絲傳像棒一端進(jìn)入 的光信號可以傳輸?shù)搅硪欢?，可以把每一根單絲可以看作一個像元素，單絲因 為按一一對應(yīng)的次序排列，出光端的若干個像元便可以組成與入光端圖像信息 相同的一幅圖像。這相當(dāng)于是在另一端面成像，可以被后續(xù)光學(xué)系統(tǒng)順利處理， 也就是本發(fā)明所謂的"貼附觀察式"。同時，由于穿刺本身針尖部位是貼附于腎 臟組織的表面的，這也符合實際的使用情況，完全可以將穿剌針頭部與復(fù)絲傳 像棒表面良好貼附的組織圖像傳遞至像棒的另一端，而不考慮穿刺管內(nèi)壁是否 占用視場。當(dāng)然，離開端面后本內(nèi)窺鏡將不能成像，因而內(nèi)窺鏡的工作物距為 是零，景深也為零，但這不會影響到在這種特定場合下對該內(nèi)窺鏡的使用。
在照明方式上，也與經(jīng)典內(nèi)窺鏡不同，經(jīng)典內(nèi)窺鏡由于在物鏡前存在觀察 空間，允許照明光纖良好地照明視場，而當(dāng)復(fù)絲傳像棒與需要觀察面良好接觸
后，若使用經(jīng)典的內(nèi)窺鏡照明方式，照明光將無法進(jìn)入貼附了復(fù)絲傳像棒9的 觀察面，因此本發(fā)明釆用如圖6或圖7所示的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)照明復(fù)絲傳像棒9在
垂直于其圓柱面方向的一定角度范圍內(nèi)允許光線的射入，并沿每一根光纖內(nèi)部
產(chǎn)生光分量，因此將復(fù)絲傳像棒9的外表黑皮剝除，將傳光光纖束13用黑色環(huán) 氧膠30排絲在其一圈，光纖端部清除黑膠，暴露端面以保證出光，光纖在垂直 軸線方向上呈月牙形排列，以保證復(fù)絲傳像棒9的一邊與空心外管11內(nèi)壁良好
接觸，這樣，穿剌的破入組織點正好處在視場邊緣處。之所以用黑色環(huán)氧膠30 排絲固定，是因為照明光線在向目鏡1方向無分量傳輸，只向視場方向傳遞， 這樣可以消除影響圖像清晰度的雜光；光纖與復(fù)絲傳像棒9斜面保持一致的斜 角，其前端用透明環(huán)氧膠31點膠一圈(較小的寬度)，這樣向視場的光分量可以 均勻進(jìn)入像棒中的每一單絲以照明視場，其余部分用不透明黑色環(huán)氧膠30與空 心外管固定，避免不需要觀察的區(qū)域也被照亮，從而產(chǎn)生影響觀察的雜光。
探測器設(shè)置在基套22上，以確保符合GB9706.1-2007強制性標(biāo)準(zhǔn)的要求。 探測器的測量基準(zhǔn)軸線與穿刺針12重合，探測器上有信號接口，可以利用該接 口插接電纜以對探測器供電，并將探測器的測量信號送至處理電路。測量原理 是利用手術(shù)中需要向腎盂、腎盞引入一細(xì)管打水的過程，對細(xì)管上加裝信號(聲 源或電磁波)發(fā)射單元，或直接利用腎盂、腎盞打水后形成的小水囊，或利用腎 盂、腎盞結(jié)石的超聲回聲特性，當(dāng)穿刺時沒有指向腎盂、腎盞時，探測器可以 測出腎盂、腎盞的方位與實際測量基準(zhǔn)軸線(穿刺針指向)在空間上的夾角，在 顯視器上模擬光點就在X和Y方向上偏移屏幕中心，偏移距離與偏角成正比， 這樣手術(shù)的操作者可以根據(jù)屏幕顯示來調(diào)整穿刺內(nèi)窺鏡的方向，使模擬光點靠 近屏幕中心，從而回至正確穿刺方向上。
本發(fā)明所示的內(nèi)窺鏡是替代造瘺穿刺針的新型儀器，這與手術(shù)后續(xù)取石過 程中所使用的經(jīng)皮腎鏡不是同一儀器，經(jīng)皮腎鏡是本手術(shù)中不可缺少的固有儀 器，與本發(fā)明無關(guān)。經(jīng)皮腎鏡有硬性腎鏡和軟性腎鏡兩種類型。軟性腎鏡較細(xì)、 前端可根據(jù)需要轉(zhuǎn)向，容易進(jìn)入腎盞，但操作孔較小，僅用于治療己留置腎造 瘺的可以完整取出的小結(jié)石。硬性腎鏡較粗、操作孔大，通過它的操作孔可以 放入各種腔內(nèi)碎石和取石器械，是經(jīng)皮腎鏡碎石術(shù)最常用的器械。
權(quán)利要求
1、一種經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺鏡，包括主鏡體(8)、傳像單元、照明單元和目鏡單元，其特征在于其還包括穿刺體，所述穿刺體包括穿刺針(12)、置留管(10)；所述穿刺針(12)包括空心外管(11)，其前端部為帶斜面的尖刺狀；所述目鏡單元包括目鏡罩(2)、目鏡鏡頭(3)和目鏡玻璃(1)，所述目鏡鏡頭(3)和目鏡玻璃(1)設(shè)置在目鏡罩(2)內(nèi)；所述傳像單元包括設(shè)置在穿刺針(12)的空心外管(11)內(nèi)部的復(fù)絲傳像棒(9)，所述復(fù)絲傳像棒(9)的成像面(17)為斜面且與空心外管(11)的前端部構(gòu)成實心尖刺；所述照明單元包括可與主鏡體(8)連接的光束夾頭(14)、設(shè)置在光束夾頭(14)上并可與外界光源連接的光束接口(15)、設(shè)置在光束接口(15)內(nèi)的光錐(16)、可將外部光源經(jīng)過光錐(16)后傳送至復(fù)絲傳像棒(9)的成像面(17)的傳光部件；所述穿刺體固定設(shè)置在主鏡體(8)前端；所述主鏡體(8)的后端與目鏡單元固連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺 鏡，其特征在于所述復(fù)絲傳像棒(9)的成像面(17)與空心外管(11)的端部構(gòu)成 的實心尖刺包括設(shè)置在尖刺最前方的正向穿刺面(41)和背向穿刺面(42)、分別 設(shè)冒:在止:向穿刺面(41)左右兩側(cè)的側(cè)向穿刺面(44)、設(shè)置在正向穿刺面(41)后 方的輔助穿刺面(43)，所述正向穿刺面(41)的穿刺角cx的范圍為11° 14° ， 所述背向穿刺面(42)的背向穿刺角p的范圍為30。 5° ，所述側(cè)向穿刺面(44) 的側(cè)向穿刺角51和S2的范圍為11° 14° ，側(cè)向偏轉(zhuǎn)角cpl和cpl的范圍為 60° 10° ，所述輔助穿剌面(43)的輔助穿刺角7的范圍為40° 10° 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺鏡，其特征在于所述傳光部件包括傳光光纖束(13);所述傳光光纖束(13)的后端與光錐(16)的端面連接；所述傳光光纖束(13)的前端比復(fù)絲傳像棒(9)短 且以月牙狀分布在復(fù)絲傳像棒(9)的周圍，所述內(nèi)置光纖束(13)的前端構(gòu)成一個 與復(fù)絲傳像棒(9)的成像面(17)相適配的斜面；所述傳光光纖束(13)的前端構(gòu)成 的斜面上靠近復(fù)絲傳像棒(9)的一圈涂有透明環(huán)氧膠(31)，其余部分填充有黑色 環(huán)氧膠(30);。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺 鏡，其特征在于所述穿刺內(nèi)窺鏡還包括方位探測器(20)，所述方位探測器(20)為超聲波探測器、電信號探測器或磁信號探測器，其包括信號發(fā)射單元、信號接收單元(26)和信號處理單元(24)以及設(shè)置在主鏡體(8)外圓周用于絕緣的基 套(22);所述信號發(fā)射單元為內(nèi)置信號發(fā)射單元(23)或外置信號發(fā)射單元(25)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺 內(nèi)窺鏡，其特征在于所述穿刺內(nèi)窺鏡還包括方位探測器(20)，所述方位探測 器(20)為超聲波探測器、電信號探測器或磁信號探測器，其包括信號發(fā)射單元、 信號接收單元(26)和信號處理單元(24)以及設(shè)置在主鏡體(8)外圓周用于絕緣 的基套(22);所述信號發(fā)射單元為內(nèi)置信號發(fā)射單元(23)或外置信號發(fā)射單元 (25);所述復(fù)絲傳像棒的出像面(5)為斜面；所述傳光部件包括傳光光纖束(13);所述傳光光纖束(13)的后端開口于光 錐(16)的端面，其前端與復(fù)絲傳像棒(9)靠近出像面(5)—端的外圓側(cè)面相膠合， 其膠合角度與復(fù)絲傳像棒(9)軸線相對于出像面(5)的光學(xué)反射線方向相一 致；所述復(fù)絲傳像棒(9)的成像面外圓周側(cè)填充有黑色環(huán)氧膠(30);所述目鏡單元包括可將圖像清晰成像至目鏡(1)的轉(zhuǎn)像鏡頭(4)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺 內(nèi)窺鏡，其特征在于所述穿刺內(nèi)窺鏡還包括方位探測器(20)，所述方位探測 器(20)為超聲波探測器、電信號探測器或磁信號探測器，其包括信號發(fā)射單 元、信號接收單元(26)和信號處理單元(24)以及設(shè)置在主鏡體(8)外圓周 用于絕緣的基套(22);所述信號發(fā)射單元為內(nèi)置信號發(fā)射單元(23)或外置信號發(fā)射單元(25);所述傳光部件包括傳光光纖束(13)和半反半透方棱鏡(6);所述傳光光纖束 (13)的后端開口于光錐(16)的端面，其前端與半反半透方棱鏡(6)的側(cè)端面相膠 合；所述復(fù)絲傳像棒(9)的出像面(5)與半反半透方棱鏡(6)的上端面相膠合；所 述復(fù)絲傳像棒(9)的成像面外圓周側(cè)填充有黑色環(huán)氧膠(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及經(jīng)皮腎取石術(shù)用穿刺定向的貼附觀察式穿刺內(nèi)窺鏡，解決現(xiàn)有經(jīng)皮腎取石術(shù)中所使用器械的穿刺準(zhǔn)確性差、出血多、手術(shù)失敗率較高、安全性不高的技術(shù)問題。包括主鏡體、傳像單元、照明單元、目鏡單元、穿刺體，穿刺體包括穿刺針、置留管；目鏡單元包括目鏡罩、目鏡鏡頭和目鏡玻璃；傳像單元包括設(shè)置在穿刺針的空心外管內(nèi)部的復(fù)絲傳像棒；照明單元包括可與主鏡體連接的光束夾頭、設(shè)置在光束夾頭上并可與外界光源連接的光束接口、設(shè)置在光束接口內(nèi)的光錐、可將外部光源經(jīng)過光錐后傳送至復(fù)絲傳像棒的成像面的傳光部件；穿刺體固定設(shè)置在主鏡體前端。具有手術(shù)可視性好、穿刺準(zhǔn)確性好、出血少、手術(shù)成功率較高、安全性高、無需沖水的優(yōu)點。
文檔編號A61B8/12GK101390771SQ20081023167
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者靜 冷, 呂堅偉, 呂建成, 吳士良, 姚勝利, 曾光錫, 李小剛, 潘家驊, 蔚 薛, 馬福新, 駱永明 申請人:飛秒光電科技(西安)有限公司