小型化高圖像質量攝像頭模組助力一次性醫療內窺鏡發展

電子發燒友網報道（文/李寧遠）得益于光學技術、化學與生物傳感技術、嵌入式電子技術、云分布式服務以及人工智能等各種技術的進步，數字醫療在近幾年正逐漸興起，各種有關醫療設備的新興解決方案層出不窮。

現場護理診斷、UV-C消殺、CT傳感、CT光子計數、數字X射線以及微型攝像頭內窺鏡都是現代醫療技術手段進步的體現。這些醫療技術，醫療組件的進步不僅改變了醫療設備的設計，簡化了專業醫療設備的使用，更是方便了患者就診。

醫療內窺鏡發展

內窺鏡的使用可以追溯到上個世紀初，利用光導纖維與透鏡的組合來完成傳導光線和圖像，達到看見內部圖像的效果。內窺鏡發展到現在，已經成為集中了傳統光學、人體工程學、精密機械、現代電子、數學、軟件等于一體的檢測儀器。

早期這種光導纖維與透鏡的組合在使用過程中對人體的損傷是比較大的，在發展過程中逐漸被電子內窺鏡取代，電子內窺鏡利用光電傳感器CCD進行光電轉換，并將明暗不同的光信號轉化為強弱不同的電信號，通過主機多級信號處理實現圖像的還原?，F在，CMOS也正在逐步取代CCD。

與此同時，隨著人們對于醫療安全的逐步重視，加之內窺鏡技術越來越成熟，以及內窺鏡成本的下探，醫療行業正在從可重復使用的內窺鏡轉向一次性內窺鏡。一次性醫療內窺鏡的方案，在使用后直接丟棄，具有低成本優勢，消除了交叉污染和再處理的需要。交叉感染是重復使用的醫療內窺鏡最為人詬病的問題，這種需要進入患者體內的醫療設備，使用后的消殺非常麻煩，交叉感染風險非常大。

根據Yole Intelligence的調研數據，自2019年起至2025年，其間一次性醫療內窺鏡的年復合增長率將維持在27%。一次性醫療內窺鏡這種非侵入式、低成本的方案目前在市場上需求是比較旺盛的，尤其是去年年底國內頒布了一次性醫療內窺鏡認證的規格，由三級醫療認證降為了二級，大幅縮短設備的認證時間和臨床試驗要求，加速助力了一次性醫療內窺鏡的發展。

一次性醫療內窺鏡核心攝像頭模組

一次性醫療內窺鏡的核心組件是微型透鏡，對應醫療內窺鏡的需求，這些圖像傳感器除了需要能夠生成高圖像質量外提高診斷準確性，還需要針對一次性內窺鏡進一步縮小，做到微型化。

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

豪威集團此前發布的一次性醫療內窺鏡攝像頭模組則是采用了PureCel Plus-S 晶片堆疊技術，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。

獲取到高質量的圖像信息后，需要將信號完整地傳輸回去，所有一次性醫療內窺鏡的攝像頭模組上還需要有高SNR的數字低壓差分信號串行接口，方便通過長電纜傳輸而不會損失信號完整性或增加噪聲。

目前來說，一般30的幀速率足夠實際的醫療應用了，現在的一些模組廠商也會將幀速率做成可調，方便匹配各種場景。

小結

從市場趨勢來說，內窺鏡從硬鏡到軟鏡，從帶創傷性到不帶創傷性，以及到現在從可重復使用到一次性使用，每一次市場趨勢的改變都離不開內窺鏡背后組件技術水平的不斷更新發展。新興醫療基礎設施的建設和普及，無疑將推進醫療水平的進步。