电子内镜窄带成像系统的关键技术分析

王功华，张平

荆州市中心医院 器材科，湖北 荆州434020

电子内镜窄带成像系统的关键技术分析

王功华，张平

荆州市中心医院 器材科，湖北 荆州434020

通过介绍窄带成像技术的原理，分析和讨论图像处理装置、冷光源及放大内镜的配置和技术参数。总结出窄带成像系统区别于普通电子内镜系统的滤光片、放大内镜、高清晰度数字电视等关键技术，并分别对各个关键技术进行分析，为医院购置和决策时提供指导作用。

电子内镜窄带成像；窄带干涉滤光片；放大内镜；高清晰度数字电视

0 前言

电子内镜窄带成像（Narrow Band Imaging，NBI）系统是一款新近研发并投入临床使用的 “电子染色”内镜系统[1]。它具有显著提高消化道毛细血管形态的对比度和清晰地对浅表赘生物微血管形态改变及纹理进行可视化分析等功能，现已广泛用于诊断各种早期消化道肿瘤及胃肠病变，如诊断Barrett食管、食管癌、慢性胃炎、结肠肿瘤等。因此，窄带成像技术将会被越来越多的消化内镜医生所接受，然而这套系统的关键技术和配置仍值得医院决策者学习和探讨。

1 窄带成像技术原理

普通电子内镜的成像原理是:氙灯产生白光并透过以20～30r/s速度旋转的红/绿/蓝（RGB）三原色滤光片照射到被摄物体上，由先端部电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）获取RGB的顺次信号，通过记忆装置变换成同时信号，在内镜的前端形成高品质的图像，再经过图像处理中心进行图像处理，最后传送至监视器上供操作者观看的[2]。

普通电子内镜采用的是广谱滤光片，覆盖了可见光400～800nm波谱范围，与普通照明光类似；而窄带成像技术采用了窄带干涉蓝/绿滤光片，产生中心波长分别为415nm及540nm，带宽为30nm的蓝绿窄带光波作为光源照明并进行成像的的[3-4]。普通电子内镜与窄带成像系统滤光与波长对比，见图1.

图1 普通电子内镜和窄带是波谱范围

2 系统配置及技术参数

NBI系统都属于OLYMPUS EVIS LUCERA SPECTRUM电子内镜系统，冷光源型号为CLV-260SL，图像处理中心型号为CV260SL。系统要求冷光源上安装有蓝绿色窄带滤光片，并且通过冷光源上的NBI按键可以与普通RGB滤光片自由切换及配套一根放大内镜，通过不同波长及带宽的RGB三色光激发消化道病变，获取对病变组织特异性和敏感性的图像信息。

窄带成像系统要实现NBI功能，需具备如下基本配置及参数：图像处理器，见表1；冷光源，见表2；另外，需配置一条放大内镜，如H260、Q260、Q240系列内镜，Q260基本配置，见表3。

3 关键技术分析

NBI与普通电子内镜区别在于采用窄带干涉滤光片技术和配套使用放大内镜，使得消化道黏膜浅表血管和微血管与正常黏膜边界清楚，图像对比度增加，并在高清晰的医用监视器上显示，供内镜医生观察病变。

表3 Q260放大内镜基本参数

表1 图像处理装置CV260SL基本配置

表2 冷光源CLV-260SL基本配置

3.1 滤光片技术

窄带干涉滤光片是窄带成像技术的核心部件，它是一种带通滤波器，利用电介质多层膜和金属膜的干涉作用[5]，可以从入射光中，选取特定的波长，其半峰值带宽（峰值的1/2）为1～40nm。NBI系统中采用的是带宽为30nm的蓝/绿滤光片，当氙灯产生的白光照射到滤光片上时，它只允许中心波长分别为415nm及540nm，带宽为30nm的蓝绿复合光通过，其他波长的光线全部截止。

电子内镜系统采用的是RGB广谱滤光片，允许400～800nm的RGB三色可见光通过。而窄带成像系统中不仅使得RGB三色光的带宽“窄带化”，而且截止了红色光成分，其主要原因是红光照射到消化道黏膜表面或浅表血管及微血管会发生大量的漫反射，并被CCD接收，这样图像的对比度和边界的清晰度不如蓝绿双色窄带光。当然采用RGB三色窄带光图像的对比度效果肯定优于普通的广谱滤光片。

3.2 放大内镜技术

尽管应用NBI观察消化道病变边界和微血管更加清晰，但是仅仅依靠普通的不具备放大功能电子胃肠镜观察早期癌或腺管开口、微血管形态是不够的，它还需要联合放大内镜或具有高清晰分辨率的CCD的内镜一起使用。

放大内镜的结构和原理类似于显微镜，只是在物镜与导光束或物镜与CCD之间装有不同放大倍数的镜头，同时像素更密集，其参考单位是约0.1mm的点状或线状微细形态[6]。新型放大内镜为变焦内镜，可放大60～170倍，接近实体显微镜的放大倍数，可重点观察隐窝、腺管开口形态或粘膜下血管形态，对早期粘膜病变的诊断效果明显优于普通内镜。

在窄带成像系统选型初期，可以根据实际情况选购具有高分辨率CCD的内镜，这样结合图像处理器的电子放大功能就可以实现窄带成像功能。随着这项技术应用逐渐广泛和成熟，可再选择共焦放大内镜。

3.3 HDTV成像技术

HDTV，现已广泛应用于高清晰电子内镜系统中。该技术从图像或视频信号的采集、传输、接收处理及显示，全部实现了数字化，同时其信号的抗噪能力大大加强[7]。

HDTV规定了视频至少具备720线非交错式逐行（720p）或1080线交错式隔行（1080i）扫描，而DVD标准为480线。美国的高清标准主要有两种格式，分别为1280×720p/60和1920×1080i/60，采用隔行扫描模式；欧洲倾向于1920×1080i/50，是通过两次扫描来完成的，每场实际扫描线数只有1/2，即1080/2=540线。其中以720p为最高格式，需要的行频支持为45kHz，采用的是逐行扫描模式。一幅完整画面一次显示完成，单次扫描线数可达720线，水平扫描达到1280点，同时由于场频为60Hz，画面既稳定清晰又不闪烁。

HDTV成像技术拥有普通视频系统2倍以上的扫描线和平行像素，逼真的成像性能可以将毛细血管和细微的黏膜结构准确清晰的显示在屏幕上，从而增加检查效率，减少漏诊率。因此，要实现窄带成像系统的高清晰数字化，从信号采集开始到显示结束，所有装置或部件都必须与HDTV兼容，否则难以实现真正的“高清”。

4 小结

尽管窄带成像技术提升了消化道早期肿瘤或其他病变的诊断效率，增加了早期发现病变的可能性，但是它仍然不能作为诊断胃肠疾病的“金标准”。作为医院的消化内镜的从业者或相关技术人员，在学习和理解这项技术时，要怀着科学、客观的态度真正认识它。只有掌握了窄NBI的真正内涵，我们才能够对其进行科学合理的选择和应用，并为医院服务，造福于广大患者。

[1] 张平,董卫国,汤绍迁.电子内镜窄带成像技术与智能分光比色技术的对比研究[J].中国医疗设备,2009,24(11):55-57.

[2] 吕庆友,官丽梅.医用内窥镜使用与维修技术[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2006:74-75.

[3] 张平,董卫国,汤绍迁.电子内镜窄带成像与自体荧光成像系统的选型研究[J].医疗卫生装备,2011,32(1):101-104.

[4] 郭涛,钱家鸣等.窄光谱成像（NBI）在消化内镜中的应用[J].中华消化内镜杂志,2007,24(3):234-236.

[5] 付娅,郭梅梅,贺克俭.窄带成像内镜的原理及临床应用现状[J].医学综述,2009,16(5):754-758.

[6] 王尊松.放大染色内镜临床应用进展[J].国外医学·消化系疾病分册,2005,25(2):94-96.

[7] 张平,董卫国,汤绍迁.电子内镜窄带成像技术与智能分光比色技术的对比研究[J].中国医疗设备,2009,24(11):55-57,61.

Analyze the Key Technology of Narrow Band Imaging System

WANG Gong-hua, ZHANG Ping
Equipment Department, Jingzhou Central Hospital, Jingzhou Hubei 434020, China

Introducing the principle of the Narrow Band Imaging, then analyzing and discussing the configuration and technical parameter of the image processing equipment, cold light source and magnifying endoscope. Summarizing the key technology of the Narrow Band Imaging, else discuss them separately,provide the instruction for hospital purchasing and decision lastly.

endoscope narrow-band imaging; narrow band filter; magnifying endoscope; HDTV

1674-1633(2011)10-0108-03

2011-05-25

2011-08-25

作者邮箱：jz-zp@sohu.com

TH776.1

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.038