小型化高圖像質(zhì)量攝像頭模組助力一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）得益于光學(xué)技術(shù)、化學(xué)與生物傳感技術(shù)、嵌入式電子技術(shù)、云分布式服務(wù)以及人工智能等各種技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字醫(yī)療在近幾年正逐漸興起，各種有關(guān)醫(yī)療設(shè)備的新興解決方案層出不窮。

現(xiàn)場(chǎng)護(hù)理診斷、UV-C消殺、CT傳感、CT光子計(jì)數(shù)、數(shù)字X射線(xiàn)以及微型攝像頭內(nèi)窺鏡都是現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)手段進(jìn)步的體現(xiàn)。這些醫(yī)療技術(shù)，醫(yī)療組件的進(jìn)步不僅改變了醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了專(zhuān)業(yè)醫(yī)療設(shè)備的使用，更是方便了患者就診。

醫(yī)療內(nèi)窺鏡發(fā)展

內(nèi)窺鏡的使用可以追溯到上個(gè)世紀(jì)初，利用光導(dǎo)纖維與透鏡的組合來(lái)完成傳導(dǎo)光線(xiàn)和圖像，達(dá)到看見(jiàn)內(nèi)部圖像的效果。內(nèi)窺鏡發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為集中了傳統(tǒng)光學(xué)、人體工程學(xué)、精密機(jī)械、現(xiàn)代電子、數(shù)學(xué)、軟件等于一體的檢測(cè)儀器。

早期這種光導(dǎo)纖維與透鏡的組合在使用過(guò)程中對(duì)人體的損傷是比較大的，在發(fā)展過(guò)程中逐漸被電子內(nèi)窺鏡取代，電子內(nèi)窺鏡利用光電傳感器CCD進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將明暗不同的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)弱不同的電信號(hào)，通過(guò)主機(jī)多級(jí)信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)圖像的還原?，F(xiàn)在，CMOS也正在逐步取代CCD。

與此同時(shí)，隨著人們對(duì)于醫(yī)療安全的逐步重視，加之內(nèi)窺鏡技術(shù)越來(lái)越成熟，以及內(nèi)窺鏡成本的下探，醫(yī)療行業(yè)正在從可重復(fù)使用的內(nèi)窺鏡轉(zhuǎn)向一次性?xún)?nèi)窺鏡。一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡的方案，在使用后直接丟棄，具有低成本優(yōu)勢(shì)，消除了交叉污染和再處理的需要。交叉感染是重復(fù)使用的醫(yī)療內(nèi)窺鏡最為人詬病的問(wèn)題，這種需要進(jìn)入患者體內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備，使用后的消殺非常麻煩，交叉感染風(fēng)險(xiǎn)非常大。

根據(jù)Yole Intelligence的調(diào)研數(shù)據(jù)，自2019年起至2025年，其間一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡的年復(fù)合增長(zhǎng)率將維持在27%。一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡這種非侵入式、低成本的方案目前在市場(chǎng)上需求是比較旺盛的，尤其是去年年底國(guó)內(nèi)頒布了一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡認(rèn)證的規(guī)格，由三級(jí)醫(yī)療認(rèn)證降為了二級(jí)，大幅縮短設(shè)備的認(rèn)證時(shí)間和臨床試驗(yàn)要求，加速助力了一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡的發(fā)展。

一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡核心攝像頭模組

一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡的核心組件是微型透鏡，對(duì)應(yīng)醫(yī)療內(nèi)窺鏡的需求，這些圖像傳感器除了需要能夠生成高圖像質(zhì)量外提高診斷準(zhǔn)確性，還需要針對(duì)一次性?xún)?nèi)窺鏡進(jìn)一步縮小，做到微型化。

尺寸是非常關(guān)鍵的指標(biāo)，如何盡可能地保證圖像質(zhì)量的情況下縮小透鏡尺寸是關(guān)鍵步驟。如艾邁斯歐司朗采用的就是多重透鏡技術(shù)，用三層的非球面透鏡將其組合在一起，每一個(gè)層透鏡大概有幾十個(gè)微米到100微米，整個(gè)組裝高度從基板到表面也不會(huì)超過(guò)200毫米。這樣保證了進(jìn)光量足夠，MTF大于50%。

豪威集團(tuán)此前發(fā)布的一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡攝像頭模組則是采用了PureCel Plus-S 晶片堆疊技術(shù)，有出色的低光靈敏度和高SNR，能在小尺寸里提供了極高的像素。

獲取到高質(zhì)量的圖像信息后，需要將信號(hào)完整地傳輸回去，所有一次性醫(yī)療內(nèi)窺鏡的攝像頭模組上還需要有高SNR的數(shù)字低壓差分信號(hào)串行接口，方便通過(guò)長(zhǎng)電纜傳輸而不會(huì)損失信號(hào)完整性或增加噪聲。

目前來(lái)說(shuō)，一般30的幀速率足夠?qū)嶋H的醫(yī)療應(yīng)用了，現(xiàn)在的一些模組廠(chǎng)商也會(huì)將幀速率做成可調(diào)，方便匹配各種場(chǎng)景。

小結(jié)

從市場(chǎng)趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，內(nèi)窺鏡從硬鏡到軟鏡，從帶創(chuàng)傷性到不帶創(chuàng)傷性，以及到現(xiàn)在從可重復(fù)使用到一次性使用，每一次市場(chǎng)趨勢(shì)的改變都離不開(kāi)內(nèi)窺鏡背后組件技術(shù)水平的不斷更新發(fā)展。新興醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和普及，無(wú)疑將推進(jìn)醫(yī)療水平的進(jìn)步。