醫(yī)用硬性內(nèi)窺鏡綜合光效測(cè)試方法

黎金 楊曉玲 陜西省醫(yī)療器械檢測(cè)中心 （西安 710075）

對(duì)于醫(yī)用硬性內(nèi)窺鏡而言，綜合光效是一個(gè)非常重要的光學(xué)參數(shù)。由于人體腔內(nèi)周邊組織環(huán)境復(fù)雜，對(duì)于大視場(chǎng)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)而言，多次余弦效應(yīng)會(huì)使像方視場(chǎng)邊緣亮度降低。再考慮到視場(chǎng)中心的光反射，易發(fā)生腔內(nèi)邊緣組織信息無法獲悉；或者視場(chǎng)中心光亮飽和，失去醫(yī)療中心區(qū)域視覺的情況。因此，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)綜合光效的控制不能忽視。

近年來，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)和國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局先后發(fā)布實(shí)施了一系列關(guān)于內(nèi)窺鏡的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于內(nèi)窺鏡的光學(xué)性能有著嚴(yán)格要求。本文根據(jù)YY0068.1-2008《醫(yī)用內(nèi)窺鏡 硬性內(nèi)窺鏡 第1 部分：光學(xué)性能及測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)中4.6 綜合光效的要求，詳細(xì)介紹了如何在垂直視軸的平面上測(cè)量光強(qiáng)、光通量，并最終導(dǎo)出綜合光效的測(cè)試方法。

1.檢測(cè)設(shè)備

1.1 內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置

內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置應(yīng)由三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)、設(shè)備安裝架、固定槽以及彈性固定端子組成，內(nèi)窺鏡放入固定槽里，視內(nèi)窺鏡長(zhǎng)短，可選用一個(gè)或兩個(gè)彈性固定端子固定，從而保證內(nèi)窺鏡在測(cè)試過程中保持平穩(wěn)。檢測(cè)設(shè)備或工裝裝入設(shè)備架，通過調(diào)節(jié)三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以上下、左右、前后移動(dòng)，移動(dòng)的距離可從系統(tǒng)中讀出，這樣方便調(diào)節(jié)內(nèi)窺鏡與設(shè)備工裝之間的相對(duì)位置，很好地完成各項(xiàng)測(cè)試。

1.2 照度計(jì)

測(cè)量重復(fù)性差不大于1%，測(cè)量范圍應(yīng)在50000lx 以上。

1.3 光通量測(cè)試光源

應(yīng)采用亮度較大，出光均勻的光源，并在光源出光口添加輸出裝置，輸出裝置應(yīng)帶余弦輻射屏及可調(diào)光柵，在光透過余弦輻射屏后的出光口大小可調(diào)。

1.4 光通量測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)量重復(fù)性差不大于1%，測(cè)量精度在10-4lm以上。

2.測(cè)試條件

2.1 測(cè)試應(yīng)保證暗環(huán)境照度不大于測(cè)量值的5%。若能夠?qū)Νh(huán)境照度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并計(jì)算補(bǔ)償和修正，則暗環(huán)境照度的要求可放寬。

2.2 光源供電源的電壓應(yīng)在標(biāo)稱電壓值上保持穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定度應(yīng)控制在±2%以內(nèi)。

3.標(biāo)準(zhǔn)要求

YY0068.1-2008 中4.6 條“綜合光效”中要求，“制造商在所附資料中應(yīng)給出在最大入瞳視場(chǎng)角Wp 的90%視場(chǎng)處的綜合鏡體光效的名義值并說明其意義。該光效的測(cè)定值應(yīng)不小于名義值”。

4.檢驗(yàn)方法

4.1 視場(chǎng)角W 的測(cè)定

4.1.1 內(nèi)窺鏡固定如圖1 所示

圖1. 內(nèi)窺鏡固定

圖2. 照明鏡體光效測(cè)試連接圖

4.1.2 視場(chǎng)角W 的測(cè)試步驟：

a)將被檢測(cè)的內(nèi)窺鏡按圖1 固定好，并使內(nèi)窺鏡末端中心離測(cè)標(biāo)中心的距離為d±0.2mm（d為內(nèi)窺鏡的工作距離）。

b)通過內(nèi)窺鏡觀察測(cè)標(biāo)的分劃環(huán)，調(diào)節(jié)內(nèi)窺鏡的夾具或測(cè)標(biāo)，使測(cè)標(biāo)分劃環(huán)與視場(chǎng)同心并垂直視軸。

c)確定最大的可見分劃環(huán)并作為視場(chǎng)記錄，讀出視場(chǎng)角W 的大小，單位為度。

d)對(duì)于矩形視場(chǎng)，應(yīng)同時(shí)確定矩形中心對(duì)邊距的分劃環(huán)并作記錄，分別計(jì)算測(cè)量的對(duì)角線距和兩中心對(duì)邊距按勾股定理計(jì)算的對(duì)角線距，再結(jié)合光學(xué)工作距d，換算成視場(chǎng)角。

4.2 照明鏡體光效ILeR 的測(cè)定

4.2.1 照明鏡體光效測(cè)試連接圖，如圖2 所示

4.2.2 方法

照明鏡體光效ILeR的測(cè)定是通過在垂直視軸的平面上測(cè)量光強(qiáng)，測(cè)量的光學(xué)工作距不小于50mm。將內(nèi)窺鏡固定于內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置中，再將照度計(jì)接入內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置的設(shè)備架（如圖2所示），調(diào)節(jié)內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)，測(cè)量出Wp 的90%所劃圓錐的4 個(gè)均布方位的照度值E1、E2、E3、E4，以及視場(chǎng)中心的照度值E0（注：Wp 可用W 代替，如果視場(chǎng)形狀為矩形，測(cè)量的四個(gè)位置在對(duì)角線上）。計(jì)算E1、E2、E3、E4的算術(shù)平均值，及該算術(shù)平均值與視場(chǎng)中心照度值之比，再將計(jì)算的比值除以朗伯體光效值即為照明鏡體光效值ILeR，

4.3 成像鏡體光效OLeR 的測(cè)定

4.3.1 成像鏡體光效測(cè)試連接圖，如圖3 所示

4.3.2 方法

圖3. 成像鏡體光效測(cè)試連接圖

成像鏡體光效OLeR的測(cè)定是通過在垂直視軸的平面上測(cè)量光通量，將內(nèi)窺鏡固定于內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置中，測(cè)量的光學(xué)工作距與照明鏡體光效測(cè)試所選工作距一致，內(nèi)窺鏡目鏡對(duì)準(zhǔn)于光譜輻射系統(tǒng)積分球，再將光通量測(cè)試光源接入內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置設(shè)備架（如圖3 所示），調(diào)節(jié)內(nèi)窺鏡檢測(cè)裝置三維調(diào)節(jié)系統(tǒng)，測(cè)量出Wp 的90%所劃圓錐的4 個(gè)均布方位的光通量值Φ1、Φ2、Φ3、Φ4，以及視場(chǎng)中心的照度值Φ0（注：Wp 可用W 代替，如果視場(chǎng)形狀為矩形，測(cè)量的四個(gè)位置在對(duì)角線上）。計(jì)算Φ1、Φ2、Φ3、Φ4的算術(shù)平均值，及該算術(shù)平均值與視場(chǎng)中心光通量值之比，將計(jì)算的比值再除以朗伯體光效值即為照明鏡體光效值OLeR（注：對(duì)于非目視觀察的光學(xué)鏡，用線性光探測(cè)器直接測(cè)量顯示屏上視場(chǎng)中心的光通量，以及對(duì)應(yīng)4 個(gè)視場(chǎng)位置的光通量，計(jì)算算術(shù)平均值），

4.4 綜合鏡體光效SLeR 的計(jì)算

4.5 綜合邊緣光效 的計(jì)算

5.總結(jié)

光學(xué)性能的測(cè)量是一種精密測(cè)量，外界的細(xì)微干擾對(duì)測(cè)量的結(jié)果有著很大的影響，常常會(huì)出現(xiàn)差之毫厘，謬之千里的情況。因此，要求我們檢測(cè)人員多點(diǎn)細(xì)心和耐心，盡量避免不必要的機(jī)械誤差和人為誤差。本文提到的垂直視軸的平面是球面Z 的一個(gè)特例，用此法測(cè)量操作簡(jiǎn)單，也可滿足醫(yī)用硬性內(nèi)窺鏡產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，希望能為生產(chǎn)企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供一定的借鑒和幫助。同時(shí)，方法上也可能存在不足之處，懇請(qǐng)專家和同行指導(dǎo)。

[1] YY0068.1-2008 《醫(yī)用內(nèi)窺鏡 硬性內(nèi)窺鏡 第1 部分：光學(xué)性能及測(cè)試方法》