立体电子内窥镜的工作原理与发展现状

　　1 、引言

　　自 1860 年德国人发明内窥镜应用于医学以来，内窥镜技术一直在不断进步，从硬/软式内镜发展到现在的纤维内镜、电子内镜，其关键是成像技术的进步。特别是电子内镜中光电耦合器件CCD(chargecoupled device)将光信号转变为电信号传输并显示到监视器上，使医生能更方便准确的观测到体腔内情况。同时，人们可以将模拟电信号转变为数字信号传送到计算机上，从而能对图像进行更多的处理和应用，这也使得电子内窥镜很快应用到医院各个临床科室中。

　　而从 1987 年法国医师利用电子腹腔镜成功实施胆囊切除手术后，内窥镜微创手术发展迅速，这对电子内窥镜显示系统提出了更高的要求，立体电子内窥镜便是在这种形势下提出并发展起来的。它是以立体图像观察人体内部的新型内镜系统，提供给手术操作者清晰的三维实时图像，使医生感觉置身于患者的体腔，更加准确的确定组织间及手术器械与手术部位间的位置关系，保证手术的精确进行。立体电子内窥镜的出现使得内窥镜越来越多的参与到手术中，成为微创手术的重要器械。

　　2、立体电子内窥镜的工作原理及系统结构

　　立体电子内窥镜是在电子内窥镜的基础上伴随着计算机显示技术发展起来的。电子内窥镜中图像采集装置所获取的图像是在 2D 平面上的，这样无法确定组织间的相对距离，而立体电子内窥镜中立体显示技术依据人眼双目视差基本原理，借助于成像技术从图像中获取距离信息，从而大大提高了医生判断的准确性。

　　目前应用到内窥镜的立体显示技术就是根据双目视差原理研制的。双目视差基本原理就是人眼从两个稍有不同的角度观看同一场景时，三维客观世界分别投影到人左右眼的视网膜中，形成两幅具有视差相关性的差异图像，人脑根据视差自动计算出场景中各点与人的距离，从而得到场景的深度信息形成立体感。由于内窥镜探入到人体腔内，我们借助两个 CCD拍摄到两幅具有视差相关性的图像并传输显示到二维屏幕上，在显示端使用相应的图像分离技术使左右图像分别进入人的左右眼，则人脑就可以自动融合成立体图像，得到深度信息。因此立体内窥镜系统主要包括立体摄像系统、图像处理系统和立体显示系统。

　　2.1 立体摄像系统

　　与一般电子内窥镜不同，立体电子内窥镜有两个CCD拍摄同一目标，由于内窥镜镜身直径很小，一般在 5 到十几个毫米间，在 CCD 尺寸无法做得较小时，CCD被放置在镜身后端，在镜身内由两路导光束将分别观察到的图像相应的成像到两个 CCD 上，再由 CCD 将光信号转变成电信号传输。当然，这在一定程度上会导致图像质量的缺损。现在随着 CCD技术的进步，同样精度的 CCD 尺寸更小，可以将两个CCD直接置身于镜身前端，图像更清晰稳定。这样我们得到两幅具有视察相关性的图像信号，经过模数转换电路后传输到计算机上进行相应的处理。