超声外科手术装置检定系统中超声刀头振幅测量方法的研究

    1 引言

    超声外科手术装置一般称为超声刀(Ultrasonic HarmonicScalpel, UHS), 它是 20 世纪 80 年代末期开始应用于外科手术的一种新的医疗器具。超声外科手术装置最先应用于眼科和神经外科, 主要用来进行精细分割[1-3]。随着微创外科的产生和发展, 有人将超声外科手术装置引入腹腔镜外科, 更由于其在使用时烟雾少, 手术视野十分清晰, 对周围组织误伤小, 因而大大促进了腔镜外科的发展[4-5]。随着使用经验的积累和研究的不断深入, 超声外科手术装置的使用范围已逐步拓宽, 除腹腔镜手术外, 传统开放手术应用超声刀的病例逐年增多[6]。 

    与超声外科手术装置应用的繁荣景象相比, 其质量管理和控制方面几乎是一片空白[7]。为了保证医生和患者的人身安全, 也为了规范超声外科手术装置的生产、流通、使用和维护秩序, 使超声外科手术装置行业能够更好地健康发展, 制定相关质量控制机制已成为当务之急。结合超声外科手术装置的工作原理和方法, 综合国内外多厂家提供的仪器现状, 我们提出并制定了“超声外科手术装置检定规程”, 研制了相应的检定系统[7-9], 超声刀头振幅检测就是其中检测重要内容之一。在检定系统中, 刀头振幅的检测采用体视显微镜加CCD 摄像, 并对摄取的图像进行捕捉取样的方法。

    2 系统概述

    超声外科手术装置检定系统刀头振幅检测子系统是一个独立的检测系统, 仅检测超声外科手术装置的刀头振幅。该子系统主要包括体视显微镜( 双筒镜体, 可直接观察和同时接驳 CCD 摄像头) 、专用载物台、专用标尺、CCD 摄像头、数字图像采集设备和图像数据处理计算机等部分( 如图 1 所示) 。其中, 专用载物台可以将超声外科手术装置的刀头以及测量专用标尺方便、稳定地固定在体视显微镜的物镜视野内, 方便观察和 CCD 摄像; 摄像头摄取体视显微镜对刀头和标尺的显微成像, 输出视频信号, 数字图像采集设备采集 CCD 输出的标准视频信号, 完成图像的捕捉过程, 捕捉到的数字图像经计算机处理, 输出相应的数字图像数据, 供分析判读。

    专用测量标尺为一长宽为 5 cm ×1.5 cm、厚度为 0.5 mm 的矩形玻璃片, 外形很像普通载玻片( 如图 2 所示) 。玻片的中间, 平行于长边, 刻画一细线, 将玻片平分为二; 然后在玻片的中央, 垂直于玻片平分线的方向, 刻画一组间距为 10 μm 的等距离分度刻画短细线,共 20 条, 可测量振幅范围大约 190 μm。

    测量超声外科手术装置刀头的振幅时, 将刀头置于标尺的平分线上方并与平分线平行, 刀头与玻片保持 0.5~1 mm 的间距, 刀头顶部与分度刻画线中间对齐, 并根据刀头工作时的振幅范围, 适当调整刀头顶部在分度刻画线中的位置, 使得刀头的振幅范围全部位于分度刻画线范围内( 如图 3 所示) 。