Stryker腹腔鏡成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與常見故障維修

石樹強(qiáng) 俞東青* 袁 洪 王寅生

微創(chuàng)手術(shù)(minimally invasive surgery，MIS)是通過建立微小創(chuàng)口或自然腔道將治療器具作用于患者體內(nèi)，實(shí)施臨床治療目的的一種診療方案[1-2]。腹腔鏡是一種微創(chuàng)手術(shù)器械，通過微型攝像頭拍攝到圖像再傳輸?shù)斤@示器，以協(xié)助手術(shù)醫(yī)生實(shí)時(shí)觀察腹腔內(nèi)的器官，對患者疾病狀態(tài)進(jìn)行有效分析、實(shí)施精準(zhǔn)手術(shù)。中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院現(xiàn)有19臺Stryker 988i和884型號腹腔鏡(美國史賽克公司)，針對腹腔鏡成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和常見故障維修進(jìn)行總結(jié)分析。

1 腹腔鏡成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

腹腔鏡成像系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)組成。光學(xué)系統(tǒng)包括冷光源及導(dǎo)光纖維束兩部分；攝像系統(tǒng)的主要部件由電荷耦合元件(charge-coupled device，CCD)、CCD驅(qū)動器、CCD圖像傳感器、圖像處理系統(tǒng)和顯示器組成，見圖1。

圖1 腹腔鏡成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 冷光源

冷光源是手術(shù)患者內(nèi)腔的照明裝置，通常采用高密度的氙燈或鹵素?zé)?，通過散熱系統(tǒng)降低導(dǎo)光纖維束遠(yuǎn)端溫度，以保證手術(shù)中有良好的腔內(nèi)溫度和光信號傳導(dǎo)效率[3-4]。同時(shí)，成像控制系統(tǒng)可設(shè)置冷光源自動調(diào)節(jié)功能，根據(jù)成像信號強(qiáng)度可自動調(diào)節(jié)高壓驅(qū)動模塊的輸出強(qiáng)度，改善圖像質(zhì)量。

1.2 CCD

CCD主要功能是將腹腔鏡可視端的光學(xué)影像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。半導(dǎo)體材料上排列有序的光敏元件，其二維空間布局和信號轉(zhuǎn)換性能決定了攝影圖像的分辨率和清晰度。CCD遠(yuǎn)端的圖像傳感器具有較高的信息解析度，是保障內(nèi)腔觀察效果的重要部件。CCD驅(qū)動器的作用是為CCD輸送增益控制信號，當(dāng)腹腔鏡與觀察器官發(fā)生距離變化時(shí)，自動調(diào)整攝影光線強(qiáng)度，使內(nèi)腔的可見度保持一致。

1.3 光導(dǎo)纖維

光導(dǎo)纖維是腹腔鏡的重要功能連接單元，用于傳遞光能單元為導(dǎo)光纖維束，傳遞圖像單元為導(dǎo)像纖維束。光導(dǎo)纖維具有良好的光學(xué)絕緣，輸入與輸出排列完全相同，當(dāng)部分光導(dǎo)纖維出現(xiàn)折斷時(shí)圖像會出現(xiàn)盲點(diǎn)，影響腹腔鏡檢查治療效果。

1.4 成像控制

成像控制是腹腔鏡成像系統(tǒng)的控制中樞，主要完成攝影圖像處理與輸出、控制信號接收與傳輸以及光信號采集與自動增益控制等功能。

2 故障案例分析

2.1 光源故障

(1)故障現(xiàn)象。在手術(shù)操作過程中，腹腔鏡冷光源亮度不足，且穩(wěn)定性較差(時(shí)亮?xí)r滅)，顯示圖像清晰度差。

(2)故障分析。①當(dāng)光源亮度穩(wěn)定性較差時(shí)，先考慮腹腔鏡與光源連接是否存在問題，采用關(guān)機(jī)重新連接或替代方式進(jìn)行排查；②腹腔鏡同時(shí)存在亮度不足情況時(shí)，對冷光源的質(zhì)量進(jìn)一步檢測，可查閱冷光源工作時(shí)長，當(dāng)時(shí)長＞500 h，應(yīng)考慮更換冷光源[5-6]；③腹腔鏡的冷光源散熱系統(tǒng)、高壓模塊以及自動增益效果也是產(chǎn)生亮度故障的影響因素。

(3)故障處理。①按照故障維修中由易到難的順序，先觀察冷光源面板計(jì)數(shù)，檢查冷光源工作時(shí)長，其記錄時(shí)間為417 h(＜500 h)，在使用壽命范圍內(nèi)；②關(guān)機(jī)后重新連接光源部分，開機(jī)后穩(wěn)定性稍有改善，但工作一段時(shí)間后再次出現(xiàn)時(shí)亮?xí)r滅現(xiàn)象，進(jìn)一步排查接口是否存在虛焊，維修后穩(wěn)定性恢復(fù)正常，同時(shí)出現(xiàn)亮度太強(qiáng)的現(xiàn)象。通過控制系統(tǒng)調(diào)整光源增益為自動調(diào)節(jié)，光源亮度恢復(fù)正常。開機(jī)使用觀察1 h后無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，故障排除。

(4)注意事項(xiàng)。冷光源是腹腔鏡臨床使用管理的重要維護(hù)保養(yǎng)部件，應(yīng)定期檢查燈泡的使用時(shí)長，確保在使用壽命限定范圍內(nèi)，否則應(yīng)更換新燈泡以確保腹腔鏡工作質(zhì)量。故障維修過程中，冷光源屬于精密部件，應(yīng)按照故障維修的常規(guī)思路，優(yōu)先排查常規(guī)故障，不能直接更換或替換冷光源。

2.2 攝像系統(tǒng)故障

(1)故障現(xiàn)象。開機(jī)后腹腔鏡連接攝像頭和視頻線，攝影圖像出現(xiàn)條狀偽影，圖像清晰度差。

(2)故障分析。當(dāng)攝像中出現(xiàn)干擾信號時(shí)，主要考慮外部高頻設(shè)備干擾的屏蔽功能和采集信息的傳遞功能是否有故障。對外部高頻信號干擾的屏蔽效果主要檢測導(dǎo)像纖維束，可采用替換法或停用高頻設(shè)備工作狀態(tài)下的觀察法，對于電纜線采集功能的檢測，可考慮連接松動或視頻接口存在虛焊的情況。

(3)故障處理。①先關(guān)機(jī)后重新連接視頻線，觀察開機(jī)后圖像中偽影仍未消除；②采用替換法，更換同品牌信號且使用正常的視頻線，連接后發(fā)現(xiàn)圖像質(zhì)量稍有改善，不能排除視頻線存在故障；③關(guān)機(jī)，將機(jī)殼打開，觀察視頻接口端有無異常，通過外力按壓方式可觀察到視頻接口端左側(cè)一管腳出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象，故重新焊接連接管腳，再次檢查無其他異常情況下開機(jī)，觀察1 h內(nèi)顯示器圖像清晰，干擾偽影消除，故障排除。

(4)注意事項(xiàng)。視頻線內(nèi)由數(shù)十根光導(dǎo)纖維組成，使用過程中應(yīng)規(guī)范使用，不能使用強(qiáng)外力對部件進(jìn)行彎折或扭動。同時(shí)，在視頻線連接或拔出過程中，操作人員應(yīng)對齊連接，注意用力大小及位置，防止出現(xiàn)接口在外力作用下產(chǎn)生脫焊，影響設(shè)備使用壽命和工作質(zhì)量。

3 結(jié)論

Stryker 988i和884型腹腔鏡整體結(jié)構(gòu)由成像系統(tǒng)、氣腹機(jī)、高頻電刀、沖洗吸引裝置和顯示系統(tǒng)組成，在醫(yī)院臨床應(yīng)用中分布較廣。隨著科學(xué)技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備的不斷發(fā)展，腹腔鏡利用光學(xué)、電學(xué)、工程學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的高新技術(shù)，成為密閉腹腔手術(shù)治療的重要設(shè)備[7-8]。為保障設(shè)備在臨床使用中的應(yīng)用價(jià)值，醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員應(yīng)掌握設(shè)備原理知識，具備維修技能，不斷積累工作中的維修案例，建立健全日常維護(hù)和使用管理的規(guī)章制度，促進(jìn)醫(yī)療設(shè)備管理的現(xiàn)代化和信息化，不斷提升醫(yī)院臨床診療服務(wù)水平。