近年來，LED技術(shù)正在成為內(nèi)窺鏡的首選光源，因為其壽命長、穩(wěn)定性高、而且更容易集成在內(nèi)窺系統(tǒng)中。結(jié)合高速發(fā)展的微電子學(xué)和光學(xué)，LED照明為該領(lǐng)域帶來了各種新的發(fā)展和應(yīng)用。

 

過去幾十年中，氙燈曾是內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。氙燈具有寬光譜范圍，提供高亮、穩(wěn)定的寬帶輸出和均勻照明，不僅是很多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的理想選擇，更是極大地改進(jìn)了內(nèi)窺鏡技術(shù)和深度腔內(nèi)手術(shù)照明。氙燈比傳統(tǒng)白熾燈的壽命更長，性能比鹵素?zé)舾鼉?yōu)越。

 

氙燈也具有更理想的相關(guān)色溫（CCT，如圖2所示）和顯色指數(shù)（CRI）。CRI用于表征光源還原被觀察物體顏色的好壞。CRI越高，越能準(zhǔn)確地還原物體顏色（如圖3所示）。這一點(diǎn)對于醫(yī)學(xué)專家很重要，因為他們能夠根據(jù)色差識別解剖情況。氙燈是觀察組織真實(shí)顏色的理想照明光源，幫助提高診斷和治療的準(zhǔn)確度。

 

氙燈得益于多年的創(chuàng)新，它們具有很寬的輸出功率范圍——一般從80瓦到400瓦以上。氙燈的主要缺點(diǎn)是壽命不長，一般從500到1000小時。

 

因為LED光學(xué)引擎在亮度和寬波長范圍的不斷改善，所以越來越受到內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的青睞。生產(chǎn)LED時能夠定制相關(guān)色溫，而且LED在整個壽命期間提供穩(wěn)定的相關(guān)色溫。LED壽命長，所以不用在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中頻繁更換。

 

更先進(jìn)的LED系統(tǒng)現(xiàn)場使用時可以主動調(diào)節(jié)相關(guān)色溫。如果白光是各個RGB LED的合成，那么用戶能夠調(diào)節(jié)每種可見光顏色，得到舒服的白光或相關(guān)色溫。可調(diào)特性能緩解手術(shù)時的眼睛疲勞，提高組織形態(tài)的對比度，更有利于觀察。

 

LED系統(tǒng)還能高效地與RGB相機(jī)耦合，因為RGB波長都可以精密調(diào)諧，從而獲得最佳信噪比（如圖4所示）。LED還能整形輸出光譜，從而調(diào)節(jié)到最適合相機(jī)或人眼CCT和CRI值。在儀器使用中，可以調(diào)節(jié)每種顏色強(qiáng)度達(dá)到平衡，因為每種顏色強(qiáng)度都會隨時間時間減弱。

 

自發(fā)熒光技術(shù)是1990年代末期出現(xiàn)的一種方法，它通過激發(fā)細(xì)胞或組織的內(nèi)源熒光來研究感興趣的區(qū)域2,3。正常組織和癌變組織的發(fā)射光譜不同，生理學(xué)中認(rèn)為這是疾病改變了化學(xué)成分。

 

2000年代初期出現(xiàn)了色素內(nèi)窺鏡檢查法4，這種技術(shù)在內(nèi)窺檢查時使用生物染料染色感興趣區(qū)域。常用的染料有亞甲藍(lán)、甲苯胺藍(lán)和結(jié)晶紫。每種染料都能用于特定類型的細(xì)胞染色，方便識別粘膜和組織的結(jié)構(gòu)。

 

相比傳統(tǒng)的內(nèi)窺技術(shù)，色素內(nèi)窺鏡和自發(fā)熒光內(nèi)窺鏡都能提高形態(tài)分辨率。盡管它們比傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡更靈敏，它們也是非特異性的，增加假陽性診斷5。

 

手術(shù)中越來越多地使用熒光生物標(biāo)記來區(qū)分形態(tài)或識別病變組織。ICG（吲哚菁綠）就是其中著名的一種，F(xiàn)DA已批準(zhǔn)手術(shù)使用。

 

ICG使血漿蛋白染色。其目標(biāo)靶區(qū)是淋巴結(jié)和血管，引導(dǎo)手術(shù)切除病變組織，這個手術(shù)在一般可見光下是很難做到的6。ICG熒光是被比可見光穿透深度更大的紅外光激發(fā)的，允許觀察深度組織和視網(wǎng)膜層級結(jié)構(gòu)。

 

FDA近期批準(zhǔn)的另一種化合物是ALA（氨基乙酰丙酸）5。ALA細(xì)胞中天然產(chǎn)生的一種化合物。外部控制ALA能夠使ALA代謝物PpIX積聚在腫瘤細(xì)胞中，特別是神經(jīng)膠質(zhì)瘤。

 

PpIX在400到410納米光激發(fā)下發(fā)射紅色熒光。增強(qiáng)的PpIX熒光能夠用于手術(shù)區(qū)分腫瘤組織（紅色）和正常組織（藍(lán)色），確保精確完整地切除腫瘤7。

 

熒光生物標(biāo)記需要特定波長才能激發(fā)。現(xiàn)在，LED或激光器提供的窄帶波長光能夠與觀察用照明光使用同一光路（如圖5所示）。這樣方便手術(shù)時更準(zhǔn)確地觀察組織。

 

可見光方便手術(shù)觀察需要解剖的區(qū)域，激發(fā)生物標(biāo)記的熒光用于辨識或切除組織。一個裝置同時提供可見光和熒光激發(fā)，賦予手術(shù)多重技術(shù)，從而更好地診斷和改善病患的治療成效。

 

技術(shù)和對比試劑不斷發(fā)展，讓醫(yī)生擁有更好的工具完成復(fù)雜診斷和醫(yī)學(xué)流程。對比試劑包括白光燃料、內(nèi)源自發(fā)熒光或熒光標(biāo)記物。開發(fā)這些標(biāo)記物的挑戰(zhàn)是臨床試驗中確保幾乎沒有毒性。

 

熒光技術(shù)的發(fā)展和LED和激光技術(shù)發(fā)展一樣快。科學(xué)家正在開發(fā)更好的燃料，從而標(biāo)記特定組織，為定量而不是定性診斷和治療提供充足的熒光。聯(lián)合使用這些技術(shù)是保證精準(zhǔn)手術(shù)和減少周圍組織創(chuàng)傷的關(guān)鍵，讓病人更快康復(fù)。

 

（來源：成貫儀器）