医用硬性内窥镜是一种常用的医疗器械,成像质量的好坏直接影响着内窥镜的检测效果,因此内窥镜光学传递函数测量是一个亟待解决的课题。设计了基于刀口法的内窥镜调制传递函数测量系统,利用CMOS相机分别对刀口移动时刀口像的灰度值进行连续采样和刀口静止时刀口像的灰度值进行单步采样,电子计算机将所得到的数据进行微分、傅里叶变换和滤波,就可以快速地得到内窥镜的调制传递函数。以0°鼻窦镜为测量模型,实验表明,在中心视场空间频率5 lp/mm处,刀口扫描法测得的MTF值比仿真值低0.03,空间频率10 lp/mm处,刀口扫描法测得的MTF值比仿真值低0.01,且刀口扫描法和刀口目标成像法都可以测量出稳定的MTF曲线。

为完善医用硬性内窥镜成像质量的检测方式,设计了基于刀口法的内窥镜调制传递函数测量系统。建立了刀口扫描法的理论模型,通过CMOS对高精度扫描的刀口像的灰度值进行采样获得刀口扩散函数,再将其进行微分和傅里叶变换得到内窥镜的调制传递函数。实验对0°鼻窦镜进行多次测量,经过分析计算得到的调制传递函数曲线较为稳定,结果表明该系统能够实现对内窥镜调制传递函数的自动化测量。

建立医用硬性内窥镜畸变的评定基础和方法,用视轴对称的球面Z视场为模型来模拟体腔凹面特征,以建立内窥镜物像共轭的分析基础;运用光学原理并结合ISO9039:1994“光学和光学仪器光学系统质量评价——畸变的测定”的定义原则,并根据理论畸变的临床要求确定畸变定义;采用主光线追迹原理推导不同球面Z形状的畸变换算通式。创立了医用硬性内窥镜以单位相对畸变表述的定义和表达式,并导出变换视场面的畸变换算通用公式和测试方法。本文建立的畸变评定基础和方法适用于医用硬性内窥镜的标准应用。