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监控系统在医院医疗的应用

作者: 时间:2008-06-16

  监控系统在医院医疗的应用已相当广泛,牙科、妇科等领域应用很多。随着光电技术及固体图像传感器的发展,监控系统的低成本、低功耗、高集成与小型化等方面具有优势。如以设计和制造半导体存贮器件闻名的美光公司曾设计“药丸式摄像机”,并成功地将一个超低功耗的微型CMOS图像传感器放在一个特制的药丸内,病人服下此药丸后可让医生清楚地看到胃里的情况,从而更好地实现治疗。此外,心脏外科医生还可以在患者胸部安装一个这种CMOS的小“硅眼”,以在手术后的关键时刻监视手术效果。因此可以预料,CMOS影像传感技术在医学领域将有很好的发展空间。相信不久,电视监控技术在医学领域的应用会更加广泛。下面简介一下医院医疗电视监控系统的基本原理、作用,并举出几种典型应用,供大家开发医用电视监控的参考。
  
二、医院医疗监控系统的基本原理
  
  医用电视监控是将医用光学图像转换为视频图像,实时进行屏幕放大、连续动态显示及记录的系统,除用电视镜头直接摄取医学图像的医用电视外,都需要简易或专门的摄像光学接口装置,以把医用光学系统物镜放大或缩小的像再次进行适当的缩放,投射到摄像器件感光面(固体图像传感器)上。摄像机按其工作原理对此光学图像进行光电转换和处理,输出视频图像信号,监视器显示图像。
  
  医用电视监控系统的原理框图示于图1。用于热图像诊断的中远红外热释电电视和用于放射线图像诊断的X光电视,可参见专门论述。本节主要介绍以与医用光学仪器相结合的医用电视监控为主要内容。
  
  医用光学仪器是助视仪器,都设有观察口,大多还设有照相口和(或)示教口,一般不带摄像光学接口装置,需要专门设计配置。为了进行光路适配需加转接镜,转接镜可用现行规格的目镜或物镜,转接倍数不合适时,可由目镜或物镜与缩小镜组合。调整转接镜前后位置可以改变感光面上实像的大小。
  
  使用电视摄像镜头时,用不着转接镜,直接与摄像机连接。

三、医院医疗监控的作用
  
  医院医疗监控的主要作用是将医疗仪器的光学图像转变为电视图像。与光学图像比较,电视图像的优点是:
  
  (1)容易远距离观察与控制;
  
  (2)可以用电子学的手段对图像进行处理以获取重要的特征信息并进行定量分析,为诊断提供数量依据;
  
  (3)用于教学观摩便于多人同时观察而不干扰现场;
  
  (4)可以记录以便永久保存和交流。因此,医用电视监控已经成为现代医学的必不可少的手段之一。
  
  医用电视监控与其它应用电视监控的主要区别是:
  
  (1)光学系统主要是各种医用光学仪器和设备,如显微镜、内窥镜、X光机等;
  
  (2)需要配置摄像光学接口;
  
  (3)摄像机要适应医用光学系统的光谱特性,而且要求灵敏度高,分辨率高,体积小,重量轻
  
  
  四、几种典型应用
  
  1、生物显微镜电视监控系统
  
  生物显微镜电视监控系统可以分成两种:一种是以一般染色方法染色的微生物、细胞、组织的标本作为主要观察对象的,称作一般生物显微镜电视监控系统;另一种是用于偏光、暗场、荧光及相衬显微的,称作特种生物显微镜电视监控系统。
  
  1)、一般生物显微镜电视监控系统
  
  这种电视监控系统用于观察标本和活体组织的透射图像,大多采用彩色电视摄像机,光源为12V,100W卤素灯。采用柯勒照明器,保证视场亮度均匀。采用平场消色差或平场复消色差物镜,平场补偿目镜及消色差聚光镜,消除像差,提高像质。
  
  医用彩色显微测量电视监控系统是具有测量功能的的彩色显微镜电视,由一般生物显微镜、彩色摄像机、彩色监视器、测量装置组成。摄像光学接口是专门设计的、由摄像目镜(4×)、旋转棱镜、反射镜构成。光学放大的图像、经旋转棱镜(用于图像旋转)、反射镜、投射到摄像机的感光面上。旋转棱镜可使光学图像顺时针或逆时针方向旋转3600,用于图像定向,便于测量。反射镜使光学图像转为水平方向行进。该机可以观测3μm微细血管彩色图像。
  
  2)、特种生物显微镜电视监控系统
  
  (1)暗场显微镜电视监控系统
  
  这种电视监控系统用于观察暗背景下微粒的光衍射斑。大于0.3μm的亚超粒子,可看到其形态和大小;小于0.1μm的超微粒,可看到其存在和位置,用以判断原生质和某些病毒如钩端螺旋体病毒的存在。
  
  采用高分辨力黑白摄像机,暗场侧向照明方式,使用暗场聚光器。

(2)荧光显微镜电视监控系统
  
  这种电视系统用于观察紫外、紫蓝光激发的物体自身荧光和色素荧光染色的继发荧光的图像,应用于微生物、组织抗原的临床诊断。荧光是彩色可见光,荧光与背景的反差很大,比普通显微镜大一百倍,但亮度不高。荧光消退,磷光持续较久。光源只用于激发荧光。
  
  采用彩色摄像机,无荧光消色差高倍物镜、暗场透射照明器或明场落射照明器。紫外线截止滤色片对于目视观察和彩色摄像都是必需的。
  
  (3)相衬显微镜电视监控系统
  
  这种电视系统用于观察在透明背景下透明活生物体(如培养皿中的细菌)的图像。相衬显微镜利用生物体和背景的直射和衍射的相位差,形成它们的反差。只要物体各部份有0.001μm的光程差,就能反映出来,应用于血液、组织、微生物、寄生物诸学科研究。
  
  采用黑白摄像机,使用有配套相板的相衬物镜、明场透射式或落射式相衬照明器及其相衬聚光器。
  
  (4)偏光显微镜电视监控系统
  
  这种电视监控系统用于观察活体、非活体的偏振光图像,应用于通过齿、头发、指甲、卵巢、活细胞等结晶内含物,神经纤维和动物肌肉的结构细节,进行复性过程的研究,还可区分正常细胞和肿瘤细胞。
  
  采用黑白摄像机,使用偏光物镜、偏光目镜、明场透射照明器。
  
  2、手术显微镜电视监控系统
  
  显微手术电视监控系统用于各科显微手术的示教和研究。。
  
  手术显微镜与电视系统有关的主要特点为:观察放大倍数小,MOE=4~40×,其中4~10×用于初查,10~16×用于手术,16~40×用于术后细查;视场大,DEO=15~40mm;各路一致的立体像;照明适中,不得过强、过热,EO=5000~10,000lx左右。

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