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原生雙4K熒光內窺鏡攝像系統國內率先上市

2021-09-01 14:48
動脈網
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近日,繼原研4K內窺鏡攝像系統之后,圖格醫療再次創新,率先推出原生雙4K熒光內窺鏡攝像系統并已獲準上市,CE/FDA同步取證。該產品自主研發,率先突破并掌握2μm超高精度立體配準技術,達到了世界先進水平,填補了長期以來高端醫療成像設備核心技術的空白,進一步加快了高端醫用內窺鏡的國產化替代步伐,意向訂單紛至沓來。

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圖格醫療原生雙4K熒光內窺鏡攝像系統具有清晰、精準、快速、穩定和智能五大技術亮點。例如“快速”,圖格醫療整機系統延時只有40多毫秒,而國外某品牌系統延時在110毫秒左右。這些技術亮點都是為了更好地服務臨床,給醫生一雙“慧眼”。

該系統雙4K成像通路保證真4K成像,不僅擁有很好的“視力”,還能實現攝像頭整體高溫高壓滅菌。作為國際上少數能滿足此項要求的廠商,圖格醫療力求完美,充分考慮醫患關系和醫院感染管理,保障前來醫院就診患者的安全,降低患者之間的交叉感染風險。

此外,該系統還具有多種先進功能:雙鏡聯合和多屏異顯有利于多設備圖像融合觀察;白光、熒光、融合、強度、混合模式等靈活切換;3種多路4K傳輸接口、多路4K@60Hz拍照錄像、實時4K流媒體輸出、超導光纖傳輸和TurbOR4K多方遠程互動功能,對醫院手術示教和遠程會診具有重要價值。

4K+熒光,“慧眼”通識

4K+熒光顯影技術是將吲哚菁綠(ICG)注入目標血管或組織,通過吸收近紅外光后釋放出不同波長熒光的特性,再利用圖像傳感器捕捉熒光信號,并將信號傳輸到攝像主機處理,從而在監視器上實時成像,實現術中特定組織的靶向標記或示蹤血液流動情況。通過術中標記和熒光導航功能,實時精準定位臟器、腫瘤、結節及淋巴系統顯影,輔助引導外科醫生進行手術精準切除,被廣泛應用于肝膽外科、胸外科、胃腸外科、泌尿外科、婦科等學科領域。

此次獲準上市的4K熒光內窺鏡攝像系統采用原生雙4K CMOS技術,將輸入的白光和近紅外光 (NIR)進行分光成像,利用自主研發的光電配準算法和2μm超高精度立體配準技術,將真4K白光和熒光進行融合,具有清晰度高、數據量大、細節豐富、色彩還原度高等優點,徹底解決了單CMOS無法同時針對白光和熒光進行高分辨率清晰成像的固有缺陷,如“畫質偏暗、熒光效果不強”等諸多核心問題,也突破了4 CMOS因為采用全高清成像晶片帶來的“解析度不夠,一致性差”等瓶頸。

迎難而上,摘取皇冠上的明珠

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熒光成像系統原理圖

如熒光成像系統原理圖所示,一般意義上,熒光成像系統同時采集白光和熒光圖像,并且分別進行光電轉換,繼而進行相應的圖像處理。熒光成像系統主要包括熒光光源、攝像頭、主機和顯示器等部件,特定波段的熒光光源照射到有造影劑的人體組織,攝像頭通過光學通路(包含鏡子、光學適配器等部件)采集組織圖像,并且通過分光的方式分別把白光和熒光圖像分開,繼而分別進行處理、融合和顯示,給醫生提供一個精準的手術影像。

熒光內窺鏡攝像系統是微創手術成像設備中的“皇冠”,而分光模塊就是這頂皇冠上的明珠,難、正確、高價值,這些詞都適用于分光模塊,圖格醫療團隊就是這樣迎難而上,追求卓越。

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常見熒光成像分光技術原理圖

如常見熒光成像分光技術原理圖所示,目前市面上有多種解決方案,圖(a)是單個4K CMOS傳感器成像,不需要分光棱鏡及傳感器精密貼合,實現簡單,但是熒光和白光無法準確分離,且R/G/B/NIR通道分辨率都只有2K(全高清),導致成像清晰度低、畫質較差;圖(b)和(c)采用分光棱鏡,把圖像的R/G/B/NIR通道在光學上分離,再采用4個2K傳感器分別成像,再融合,基本原理一致,避免了圖(a)中光學分離較差帶來的串擾等問題,但本質是全高清成像系統,其中圖(b)是用一組成熟的3CMOS白光通路,兩組棱鏡分立,難度相對小,但是往往會導致一致性較差;而圖(c)更加科學的采用集成棱鏡,難度較大,但是一致性較好,這也是一些國外方案廠商主力推銷的板卡套件。

圖(d)采用分光棱鏡,且采用兩組4K傳感器分別采集,配準精度要求是圖(b)和(c)的4倍,有效數據是其2倍,難度大,但是分辨率、一致性等關鍵指標好,能更好地滿足臨床需求,也是少數一線品牌的選擇。

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常見熒光成像方案對比圖

如常見熒光成像方案對比圖所示,原生雙4K成像方案難度大,稱為皇冠上的明珠,其性能優異,可以滿足臨床精準手術的需求。

分光模塊在產品設計、研發、制造等各個環節上,技術要求嚴苛,研發團隊花了將近10個月的時間,尋訪了德國、日本、意大利等國家的光學廠商的同類型產品。經嚴格評估和反復溝通后,這些國家的分光模塊大多是全高清的分辨率,且無法升級擴展,部分廠商的部件性能更差,遠遠無法滿足原生4K熒光內窺鏡產品的設計要求,而且普遍認為我們提出的規格過高,精度、分辨率、光譜特性都無法實現。

“找不到,再難也要自己做!” 秉承“普及硬科技,為生命護航”的企業使命,研發團隊決定自己攻堅這一難題,經過上百次的技術研討,在實驗室艱苦奮戰了1000多個日日夜夜,這一技術難關終于被攻克了,成功解決了白光和近紅外光成像的超高清微米級圖像配準的技術難題,刷新了國內外光學廠商對圖格醫療的認知,也讓圖格人領略了那種“咬定青山不放松,無限風光在險峰”的成就感!

攻堅克難,微創中國“芯”

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圖格醫療的微創中國“芯”

全球嚴重的“缺芯”危機仍在蔓延。據高盛投資分析,全球有169個行業均在一定程度上受芯片短缺的沖擊很嚴重。在如此“缺芯”情勢下,圖格醫療專注硬科技,扛起微創中國“芯”的研發重任,全力鉆研高端內窺鏡關鍵技術,并成功在“芯”——基于FPGA的圖像實時處理系統和“術”——圖像處理算法取得了重大突破,擁有完全自主知識產權,創造“芯快術好,芯術合一”的微創中國“芯”,用中國智造引領4K熒光成像技術的“芯”未來。

雖然有很多人直接采購國外的板卡快速推出產品,也有很多人建議圖格采用這種短、平、快的方式,綜合成本風險都很低,可以快速有一個“差不多”的產品,但是圖格沒有走捷徑,堅持自主研發,緊盯科技前沿,持續投入各種資源,一定要做出好產品,一路艱辛,卻從未放棄。

在綜合考慮解析度、色彩偏差、白平衡、信噪比、曝光、畸變、色散等影響圖像視覺效果的關鍵因素,圖格醫療勇闖“無人區”,領跑中國“芯”,成功構建起自主可控的全鏈路4K產品管線,為國產內窺鏡裝上中國“芯”,徹底解決了國內高端內窺鏡的“卡脖子”難題,并且這種核心成像技術也可以拓展到其他高端成像應用,也因此獲得中國工程院吳光輝院士的鼓勵和贊揚!

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進窄門,走遠路,見微光

創始人汪彥剛博士曾說過:“高端內窺鏡的研發之路遠比我當初設想的更為艱辛,之前是無知無畏,后來是騎虎難下,更艱難的是,沒有人知道到底什么時候才能研發成功,但是我們總覺得這個行業要有人去探索,去創造,中國的醫生和病人需要先進的技術,我們不笨也足夠專注,加上大環境越來越支持核心硬科技的突破,執著于優質產品,雖然道阻且長,但行則將至!”

國內醫用內窺鏡行業相對歐美日起步較晚,又面臨著研發人才匱乏、技術壁壘高、開發風險大、交叉學科資源稀缺等重重困難,導致國內90%以上的市場份額長期被國外品牌壟斷!鞍l展是第一要務、人才是第一資源、創新是第一動力”,從當初白手起家的6個人,發展到如今近百人的團隊,同時引入資深行業精英加盟,讓整個團隊無論是在核心技術層面,還是在人才培養方面,都有了質的跨越,也讓團隊的整體創新力得到了快速提升。公司擁有儲備知識產權70余項,其中發明專利39項,PCT發明專利5項。即將上市產品有:4K+3D+熒光內窺鏡攝像系統、8K醫用成像系統、輸尿管軟鏡、膀胱軟鏡、電子膽道鏡和電子支氣管鏡、手術示教室軟件、醫學影像工作站軟件等。

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圖格醫學創新中心(上海)已搭建4K內窺鏡演示實驗平臺

同時,圖格醫療已與國內外一線品牌進行了戰略合作,和中科院自動化研究所、東南大學、復旦大學附屬腫瘤醫院、武漢大學中南醫院等多家科研院所及醫療機構交流協作,得到了很多專家的指導和協助,并將持續強化產學研醫工合作,積極參與國家科研項目和地方重點研發計劃項目。

圖格醫療一直走在硬科技的前沿,堅持“進窄門,走遠路,見微光”,專注圖像,格物致知,為醫生提供一雙慧眼,立志成為醫療成像設備的引領者,微創手術提升的貢獻者!

作者:動脈網

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