光导纤维的冷光源系统

早期的Watanabe关节镜光源是在关节镜镜头前装有15W的小白炽灯泡，通过目镜观察关节内情况。白炽灯泡明显存在缺陷，手术进口损伤大，灯泡易碎和烧毁，尤其是本身产热较大，还需将电源导入关节腔，安全性能不高。随着现代光学技术的发展和光导纤维的应用，目前已由光导纤维型所替代，彻底改变了早期关节镜中光源系统的组成和结构。光导纤维的冷光源系统由光源主机和光导纤维缆2部分组成，光源主机产生的冷光经光导纤维到关节镜的导光束后传播至关节腔内照亮手术视野区域。纤维光缆是由玻璃纤维放置在保护鞘内，以集束成为光缆的形式参与成像。其一端连接冷光源，另一端连接着关节镜。光导纤维的冷光源系统除包括经过涂层处理的光学玻璃光导纤维外，还有强光灯及反射镜等，具有不受温度或电源干扰，安全且照明性能好等优点。一般情况下，在施行关节镜检查或镜下手术时，通常使用150W钨丝灯泡即可。若需摄像、录像或在闭路电视屏幕上显像进行手术操作时，则需使用闪光装置及高强度的钨丝和氙气系统的强光源。

现代关节镜都是在监视器监视下进行操作的，不需要通过目镜观察进行手术，大大方便了关节镜操作者。监视器的成像质量决定了镜下检查或手术能否顺利进行，电视摄录图像的真实与清晰程度与否对光源有着较高的要求，涉及到光源的强度、色温以及在不同环境下的变化调光等方面。而冷光源和光导纤维的出现很好地解决了这个问题，钨灯、卤素灯和氙光源代替了白炽灯。优点是图像更加清晰，使用寿命长，可以达到500h以上。

色温是冷光源对成像质量的影响因素之一，接近日光的色温是5500～6000K，这一色温下色彩的还原最为真实。早期冷光源一般采用卤素灯泡，其色温多在3000～3200K，其灯泡寿命也较短。近年来多数牌号的冷光源采用卤化金属灯，色温可达5000～5500K，寿命也较长。而新一代的冷光源已采用氙灯光源，色温可高达6000K，灯泡寿命长达500h以上，并且大都具有使用时间与寿命的自检、记忆与显示功能。这种新型光源的出现使关节镜医师能够由此而获得更高质量的彩色图像，并且避免了在手术中出现更换灯泡等不必要的操作。光源中灯泡的色温及使用寿命仍是选择光源的重要参考指标。

目前，国际上所使用的关节镜冷光源系统均具有自动调光系统（auto light system)（图2-1-6），与摄像系统联动，共同来完成将可见光导入关节内照亮视野，并将照射到视野中各结构的反射光线所形成的物像摄录、放大，最终显示在监视器屏幕上。在此过程中，光源与摄像系统间有光能进行输入输出间的相互反馈，以完成调光过程。

该光源系统自动调光的工作原理是其光源灯前方的机械光圈由马达控制，而马达接受来自摄录系统的信号控制。当摄像的图像变暗时，马达自动开大光圈，图像过亮时，则自动缩小光圈，从而保持图像亮度与色彩的稳定。光源通过光缆与关节镜连接，再通过与镜头平行走向的光导纤维导向镜头前方，照亮视野。具有自动调光系统的冷光源尚需以视频线与摄像机连接以传递和反馈图像信号。

图2-1-6　关节镜冷光源系统