第一节　腔镜及其辅助设备

腔镜系统主要包括腔镜、光源、高清摄像头、主机、高清监视器及气腹机等。它们通常可以集中摆放在一台设备推车中便于移动和使用（图2-1），也可以通过吊臂系统整合入手术室中实现一体化手术系统控制。

一、常规腔镜

1.镜头

目前镜头通过光学透镜组将视野内影像从物镜端导入目镜端，称为光学镜。另外还有电子镜，将在后面介绍。目前最好光学镜采用柱状透镜系统（图2-2），这样的腔镜具有透光能力好，视野大，周边视野失真小的优点。

常见的腔镜镜头直径10mm，可通过12mm Trocar进入体腔 镜头角度有0°、30°、45°和70°等。目前常用的是0°和30°镜。0°镜视野方向为镜身正前方。30°镜视野为镜身斜侧方30°，更有利观察侧面和后面的解剖结构（图2-3）。

儿童、肋间隙较小的成年患者或期望切口更小的腔镜手术时，可以应用直径更小的5.5mm镜头（图2-4）。小直径镜头可以通过6mm Trocar，损伤更小。但镜头直径小，因此光通量更少，光线可能偏暗，使用中也更容易损坏。

成角度的腔镜通过镜身的旋转比0°镜观察到体腔内更多位置，留有更少的盲区。腔镜具有放大效应，距离越近，放大倍数越高，一般会放大4~6倍。

操作者要理解并熟悉镜头的性能，培养良好的空间解剖感觉，熟练的通过摆动、进退、旋转镜头，利用已有的多个不同开口位置获得理想的视野，减少盲区，避免和其他器械干扰。

平时应注意镜头养护，特别是镜头连接光纤的接口，不易清洁，积累污物过多可使通光量下降，造成术野昏暗，需要特别擦拭。

目前常用的腔镜的不足之处有：①镜头为直线刚性，不可弯曲，好比是早先应用的硬质气管镜，镜头操作者使用时动作幅度大干扰术者操作，造成更多伤口创伤，同时不可避免地存在视野盲区。②镜头角度固定，要使用不同角度镜头必须重新更换连接镜头，造成术者从新寻找解剖定位，延长手术时间。③显示画面为2D，图像缺少立体感，使术者不易分辨组织间的层次，影响术者判断，不利于精细操作，增加操作失误可能。④术中影像的稳定性完全依赖扶镜者双手、身体的稳定性及镜身依托于患者身体。长时间手术易使扶镜者肌肉疲劳造成画面晃动或某些特殊角度需使镜身悬空没有依托时，很难保持影像稳定。镜身依托于患者身体会造成更多损伤，引起更多术后疼痛。解决的方案是制造可弯曲的镜头，可变换角度的镜头，以及镜头悬架协助固定镜头位置。

2.光源

体腔内几乎是完全无光的，必须引入外来光源才能拍摄到影像。光源种类主要有氙灯、LED灯、卤素灯和弧光灯（图2-5）。光源通过导光束与镜头相连。目前普遍采用的光源为氙灯，色温5600K，接近日光。使用时注意亮度不要开到最大。亮度最大时视野过亮，不利于长时间观看。氙灯工作中发热量大，长期处在最大亮度挡位时可引起导光束过热。氙灯为消耗器材，灯泡寿命为500~1000小时，应在光源内安装备用灯泡，以便在关键手术步骤中发生灯泡损坏后能及时切换备用灯泡。

导光束材料为玻璃纤维或液态水晶，前者更易折断，其直径越大导光能力越强。注意线缆平时养护应当盘卷放置，避免折断（图2-6）。

LED灯具有光效率高，发热少，寿命长，色温大于6500K，比氙灯更接近日光等优点。LED灯泡寿命可达2万小时。LED灯的稳定性问题没有完全解决现在还不是光源的主流，但是很有前景的技术。卤素灯和弧光灯目前已很少采用。

3.高清摄像系统

目前高清摄像头和摄像机可以达到的水平解析度已经超过了人眼可以分辨的能力。高清的影像可以增强画面的空间感和色彩对比，提高术者的术中判断，增加手术安全性，减少术者视力疲劳。

高清摄像系统包括高清摄像主机和高清摄像头。摄像头将镜头传来的光学影像转换为电信号，通过线缆传入主机再转换为视频信号，可以通过高清显示器显示输出，通过通讯线路远程传输或通过存档设备记录在闪存、光盘等存储介质中。

摄像头通过光电耦合器（charged coupled device，CCD）晶片将光线转换为电信号。CCD由许多光敏元件组成，每个光敏元件产生最小图像单位——像素（pixel）。CCD内光敏元件越多，图像分辨率越高，图像越清晰。目前有单CCD晶片和3CCD晶片之分。CCD晶片置于镜头目镜后的称为光学镜（图2-7），CCD晶片置于镜头物镜前端的称为电子镜（图2-8）。高清摄像系统可以采集1080×1920分辨率的图像，配合相应的显示屏幕可以得到清晰的术野图像。而更高分辨率的摄像系统也已经应用于临床，可以显示术野的更多细节。

使用多块显示屏，摆在适当位置可以保证助手和主刀均能方便地看到图像，减少肌肉疲劳。术前注意调节摄像头白平衡，防止图像色彩失真。镜头刚进入胸腔容易起雾，可用温水加热，使其接近人体温度。

一体化手术间包含了多块显示屏，采用吊臂悬挂设备，可以安全整洁的摆放设备，最大限度地减少了地面线缆。同时可以集成手术室准备计划控制系统、手术床控制、照明摄像控制、档案管理、视频转播和视频会议系统等（图2-9）。

二、腔镜发展趋势

因为现有腔镜的一些不足，生产厂家已经在改进，部分产品已经用于临床，未来可能有更广阔的应用前景。

1.3D腔镜

通过两套独立的传输介质将镜头前端两个独立摄像头拍摄的影像组成立体视频源显示在高清3D显示器中，术者需像在影院观看3D电影时一样佩戴专门的眼镜看到立体影像（图2-10~图2-12）。立体影像术野有纵深感和距离感。术中更易判断解剖结构间的距离及和器械之间的位置关系，避免损伤重要脏器，使手术更安全。这种立体感尤其有利于缝合操作，解剖游离食管、胃和血管等精细操作。目前的3D显示技术需要佩戴专门的眼镜，不方便佩戴近视镜的术者，也限制了在手术间观看手术的人员。观看3D影像更易产生视力疲劳。存档为3D视频文件也需要特殊的屏幕和眼镜才能回看。未来需要发展更好的3D显示系统，减少视觉疲劳。

2.可变镜头角度腔镜

可变镜头角度腔镜通过旋转镜头手柄旋钮使镜头与镜身的角从0°到120°变换，获得更大的观察范围，减少观察死角，增加手术安全性（图2-13）。此外，还有通过弯曲镜体前部达到改变观察角度的方案（图2-14）。但这类胸腔镜增加了结构复杂性，使保养难度增大，容易损坏。

3.超高清摄像头

使用更高分辨率的摄录技术可以采集更清晰的图像，显示更多细节，增加手术安全性。

三、气腹机

气腹机可以向胸腔或腹腔充气（图2-15）。气腹机充气速率可达15L/min以上。气体采用二氧化碳，腹部充气压力一般设为16mmHg左右，胸部设为8mmHg左右。气腹机具有加温功能可减少镜头起雾。