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原生双4K荧光内窥镜摄像系统国内率先上市

2021-09-01 14:48
动脉网
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近日,继原研4K内窥镜摄像系统之后,图格医疗再次创新,率先推出原生双4K荧光内窥镜摄像系统并已获准上市,CE/FDA同步取证。该产品自主研发,率先突破并掌握2μm超高精度立体配准技术,达到了世界先进水平,填补了长期以来高端医疗成像设备核心技术的空白,进一步加快了高端医用内窥镜的国产化替代步伐,意向订单纷至沓来。

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图格医疗原生双4K荧光内窥镜摄像系统具有清晰、精准、快速、稳定和智能五大技术亮点。例如“快速”,图格医疗整机系统延时只有40多毫秒,而国外某品牌系统延时在110毫秒左右。这些技术亮点都是为了更好地服务临床,给医生一双“慧眼”。

该系统双4K成像通路保证真4K成像,不仅拥有很好的“视力”,还能实现摄像头整体高温高压灭菌。作为国际上少数能满足此项要求的厂商,图格医疗力求完美,充分考虑医患关系和医院感染管理,保障前来医院就诊患者的安全,降低患者之间的交叉感染风险。

此外,该系统还具有多种先进功能:双镜联合和多屏异显有利于多设备图像融合观察;白光、荧光、融合、强度、混合模式等灵活切换;3种多路4K传输接口、多路4K@60Hz拍照录像、实时4K流媒体输出、超导光纤传输和TurbOR4K多方远程互动功能,对医院手术示教和远程会诊具有重要价值。

4K+荧光,“慧眼”通识

4K+荧光显影技术是将吲哚菁绿(ICG)注入目标血管或组织,通过吸收近红外光后释放出不同波长荧光的特性,再利用图像传感器捕捉荧光信号,并将信号传输到摄像主机处理,从而在监视器上实时成像,实现术中特定组织的靶向标记或示踪血液流动情况。通过术中标记和荧光导航功能,实时精准定位脏器、肿瘤、结节及淋巴系统显影,辅助引导外科医生进行手术精准切除,被广泛应用于肝胆外科、胸外科、胃肠外科、泌尿外科、妇科等学科领域。

此次获准上市的4K荧光内窥镜摄像系统采用原生双4K CMOS技术,将输入的白光和近红外光 (NIR)进行分光成像,利用自主研发的光电配准算法和2μm超高精度立体配准技术,将真4K白光和荧光进行融合,具有清晰度高、数据量大、细节丰富、色彩还原度高等优点,彻底解决了单CMOS无法同时针对白光和荧光进行高分辨率清晰成像的固有缺陷,如“画质偏暗、荧光效果不强”等诸多核心问题,也突破了4 CMOS因为采用全高清成像晶片带来的“解析度不够,一致性差”等瓶颈。

迎难而上,摘取皇冠上的明珠

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荧光成像系统原理图

如荧光成像系统原理图所示,一般意义上,荧光成像系统同时采集白光和荧光图像,并且分别进行光电转换,继而进行相应的图像处理。荧光成像系统主要包括荧光光源、摄像头、主机和显示器等部件,特定波段的荧光光源照射到有造影剂的人体组织,摄像头通过光学通路(包含镜子、光学适配器等部件)采集组织图像,并且通过分光的方式分别把白光和荧光图像分开,继而分别进行处理、融合和显示,给医生提供一个精准的手术影像。

荧光内窥镜摄像系统是微创手术成像设备中的“皇冠”,而分光模块就是这顶皇冠上的明珠,难、正确、高价值,这些词都适用于分光模块,图格医疗团队就是这样迎难而上,追求卓越。

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常见荧光成像分光技术原理图

如常见荧光成像分光技术原理图所示,目前市面上有多种解决方案,图(a)是单个4K CMOS传感器成像,不需要分光棱镜及传感器精密贴合,实现简单,但是荧光和白光无法准确分离,且R/G/B/NIR通道分辨率都只有2K(全高清),导致成像清晰度低、画质较差;图(b)和(c)采用分光棱镜,把图像的R/G/B/NIR通道在光学上分离,再采用4个2K传感器分别成像,再融合,基本原理一致,避免了图(a)中光学分离较差带来的串扰等问题,但本质是全高清成像系统,其中图(b)是用一组成熟的3CMOS白光通路,两组棱镜分立,难度相对小,但是往往会导致一致性较差;而图(c)更加科学的采用集成棱镜,难度较大,但是一致性较好,这也是一些国外方案厂商主力推销的板卡套件。

图(d)采用分光棱镜,且采用两组4K传感器分别采集,配准精度要求是图(b)和(c)的4倍,有效数据是其2倍,难度大,但是分辨率、一致性等关键指标好,能更好地满足临床需求,也是少数一线品牌的选择。

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常见荧光成像方案对比图

如常见荧光成像方案对比图所示,原生双4K成像方案难度大,称为皇冠上的明珠,其性能优异,可以满足临床精准手术的需求。

分光模块在产品设计、研发、制造等各个环节上,技术要求严苛,研发团队花了将近10个月的时间,寻访了德国、日本、意大利等国家的光学厂商的同类型产品。经严格评估和反复沟通后,这些国家的分光模块大多是全高清的分辨率,且无法升级扩展,部分厂商的部件性能更差,远远无法满足原生4K荧光内窥镜产品的设计要求,而且普遍认为我们提出的规格过高,精度、分辨率、光谱特性都无法实现。

“找不到,再难也要自己做!” 秉承“普及硬科技,为生命护航”的企业使命,研发团队决定自己攻坚这一难题,经过上百次的技术研讨,在实验室艰苦奋战了1000多个日日夜夜,这一技术难关终于被攻克了,成功解决了白光和近红外光成像的超高清微米级图像配准的技术难题,刷新了国内外光学厂商对图格医疗的认知,也让图格人领略了那种“咬定青山不放松,无限风光在险峰”的成就感!

攻坚克难,微创中国“芯”

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图格医疗的微创中国“芯”

全球严重的“缺芯”危机仍在蔓延。据高盛投资分析,全球有169个行业均在一定程度上受芯片短缺的冲击很严重。在如此“缺芯”情势下,图格医疗专注硬科技,扛起微创中国“芯”的研发重任,全力钻研高端内窥镜关键技术,并成功在“芯”——基于FPGA的图像实时处理系统和“术”——图像处理算法取得了重大突破,拥有完全自主知识产权,创造“芯快术好,芯术合一”的微创中国“芯”,用中国智造引领4K荧光成像技术的“芯”未来。

虽然有很多人直接采购国外的板卡快速推出产品,也有很多人建议图格采用这种短、平、快的方式,综合成本风险都很低,可以快速有一个“差不多”的产品,但是图格没有走捷径,坚持自主研发,紧盯科技前沿,持续投入各种资源,一定要做出好产品,一路艰辛,却从未放弃。

在综合考虑解析度、色彩偏差、白平衡、信噪比、曝光、畸变、色散等影响图像视觉效果的关键因素,图格医疗勇闯“无人区”,领跑中国“芯”,成功构建起自主可控的全链路4K产品管线,为国产内窥镜装上中国“芯”,彻底解决了国内高端内窥镜的“卡脖子”难题,并且这种核心成像技术也可以拓展到其他高端成像应用,也因此获得中国工程院吴光辉院士的鼓励和赞扬!

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进窄门,走远路,见微光

创始人汪彦刚博士曾说过:“高端内窥镜的研发之路远比我当初设想的更为艰辛,之前是无知无畏,后来是骑虎难下,更艰难的是,没有人知道到底什么时候才能研发成功,但是我们总觉得这个行业要有人去探索,去创造,中国的医生和病人需要先进的技术,我们不笨也足够专注,加上大环境越来越支持核心硬科技的突破,执著于优质产品,虽然道阻且长,但行则将至!”

国内医用内窥镜行业相对欧美日起步较晚,又面临着研发人才匮乏、技术壁垒高、开发风险大、交叉学科资源稀缺等重重困难,导致国内90%以上的市场份额长期被国外品牌垄断。“发展是第一要务、人才是第一资源、创新是第一动力”,从当初白手起家的6个人,发展到如今近百人的团队,同时引入资深行业精英加盟,让整个团队无论是在核心技术层面,还是在人才培养方面,都有了质的跨越,也让团队的整体创新力得到了快速提升。公司拥有储备知识产权70余项,其中发明专利39项,PCT发明专利5项。即将上市产品有:4K+3D+荧光内窥镜摄像系统、8K医用成像系统、输尿管软镜、膀胱软镜、电子胆道镜和电子支气管镜、手术示教室软件、医学影像工作站软件等。

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图格医学创新中心(上海)已搭建4K内窥镜演示实验平台

同时,图格医疗已与国内外一线品牌进行了战略合作,和中科院自动化研究所、东南大学、复旦大学附属肿瘤医院、武汉大学中南医院等多家科研院所及医疗机构交流协作,得到了很多专家的指导和协助,并将持续强化产学研医工合作,积极参与国家科研项目和地方重点研发计划项目。

图格医疗一直走在硬科技的前沿,坚持“进窄门,走远路,见微光”,专注图像,格物致知,为医生提供一双慧眼,立志成为医疗成像设备的引领者,微创手术提升的贡献者!

作者:动脉网

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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