内窥镜一点都不简单，代表了机器视觉的尖端应用水平

内窥镜一点都不简单，代表了机器视觉的尖端应用水平

李星

今年3月，十三届全国人大四次会议表决通过了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》(简称“十四五规划”)，其中的“专栏4制造业核心竞争力提升”中提到要突破腔镜手术机器人、体外膜肺氧合机等核心技术，研制高端影像、放射治疗等大型医疗设备及关键零部件。与此同时，广东省卫健委也发布了关于《2021年省级卫生健康机构进口产品目录清单的公示》，公示显示可采购进口的医疗设备数量从132种降低到46种，意味着国产医疗设备进医院再次扩大范围，国产设备进口替代加速推进。

工业化革命与信息技术融合过程中，机器视觉技术是关键应用之一。而医疗器械涉及到医药、医疗、机械、材料、电子计算机、智能互联网等多学科领域交叉，科技与医疗的交融，是其独特属性。

作为医疗器械中的新兴技术设备，医用内窥镜是集中了光学、人体工程学、精密机械、现代电子、计算机软件等于一体的用于在临床检查、诊断、治疗中为医生提供人体内部解剖结构图像的医用设备。随着内窥镜微创技术的普及和内窥镜工艺技术的提高，医用内窥镜的应用已覆盖消化内科、呼吸科、普外科、耳鼻喉科、骨科、泌尿外科、妇科等科室，成为不可或缺的医用诊断和手术设备，也是全球医疗器械行业中增长较快的产品之一。

简单来讲，现代内窥镜是把机器视觉技术，移植到医疗领域的一次重大进步。但内窥镜其实一点都不简单，它代表了机器视觉的尖端应用水平。

据内镜联盟的专家介绍，现代内窥镜的光源属于严格的冷光源。由于需要随内窥镜伸入到人体腔管内部，并且会长时间在人体腔管内部工作，所以内窥镜的光源不但要能够精准地照射到需要诊疗的人体组织，并且要能根据不同的人体组织成份含量或需要诊疗的组织部分，如脂肪、蛋白质、血管、肌肉、骨骼、神经等不同部分选择合适的显色波长光源或者荧光光源，同时所发出的光线不能超出组织的热辐射吸收极限与累积吸收极限，以免灼伤光源照射处的人体组织。

在内窥镜的镜头部分，其主要作用是将目标物体的光信号聚焦在相机芯片的光敏面阵上，并形成实相的部件，所以选取合适的镜头需要考虑焦距、视场角、光圈以及景深等因素。选取恰当的机器视觉光学镜不仅有助于后续图像处理工作，而且可以有效降低设备成本。传统内窥镜的光学镜头主要由人工组装，难以避免效率低、误差率高、产品稳定性较低等问题。随着高精度、自动化设备的广泛应用，光学流程化的自动组装将逐步替代人工组装，现代内窥镜有望在效率和产品稳定性上得到大幅提升。

内窥镜使用的工业相机，其主要功能是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和显示的机器设备上，将光信号转化为电信号，因此要求产品具有较高的传输力、抗干扰力、以及稳定的成像能力。根据传感器的芯片工艺，相机可分为 CMOS 相机和 CCD 相机，早期内窥镜相机以 CCD传感器为主，但是随着 CMOS 成像技术的不断提升，因其读取数据快、制造工艺相对简单、成本低、分辨率易提升等特点， CMOS 相机开始成为市场主流。

与普通机器视觉一样，内窥镜也同样是微创手术精准定位的主要装置。众智研究院在与行业专家们沟通时发现，最新的内窥镜除了给微创手术器械进行辅助定位，全程显示手术过程外，还需要在诊疗过程中，对各个关键环节进行定点拍照存档，以便后续复诊作业时参考。

同样，作为现代机器视觉的重要附加功能，人工智能图像处理应用也是现代内窥镜的重要应用领域。结合内窥镜参与的大量诊疗案例数据，以及AI 3D人体数字图谱等大数据功能，现代内窥镜已经可以实现大量的病变组织初步筛选功能。

图像处理软件是机器视觉技术的核心，现代内窥镜配套的软件系统将采集到的图像数据化以后，机器才能进行识别和检测等功能。优秀的机器视觉处理软件可以对图像进行快速、准确检查，从而减少对硬件技术的依赖。

众智研究院的专家们也表示，现代内窥镜完全可以通过AI人工智能算法，在临床中通过自动手术机器人，依据AI 3D人体数字图谱数据对病患进行可疑病变组织自动诊疗筛查，最后由专业医生对内窥镜筛查出来的可疑部位进行人工确诊，再制定合理的治疗与手术方案。由于耗费时间和精力最多的筛查工作可以在普通的医生与护士值守下，由内窥镜与手术机器人来自动完成，大幅度提升了专业医生的工作效果同时，也避免了很多人工筛查时因注意力难以长时间保持原因导致的筛查遗漏现象发生。

据众智研究院了解，近年来高端装备制造业作为中国大陆国民经济的中流砥柱，国家对于该行业的重视程度不言而喻，并出台了一系列政策来支持行业发展，希望能摆脱对进口产品的依赖。随着中国大陆国产品牌逐渐在机器视觉自动化领域深耕，内窥镜行业中众多国外品牌的技术领先优势在不断减弱，中国大陆国产内窥镜产品将凭借不输国外品牌的质量、更低的价格及更优质的服务，在市场中销售额占比会不断提升。

在中国大陆医疗器械产业整体创新能力的提升，产业整体竞争能力也在不断增强，大量的医疗器械企业获得了资本市场的青睐，如A股的迈瑞医疗、振德医疗、明德生物和爱朋医疗，港股的威高股份、微创医疗、普华和顺、先健科技、中生北控、春立医疗等。此外，近几年中国大陆企业在海外医疗行业的并购数量及金额不断呈上升趋势。“出海”并购的战略目标也日益明确—扩充产品种类、获取先进技术、增强研发能力，对中国大陆的医疗器械企业而言，这是技术突围的途径之一。
近年来中国大陆的机器视觉行业伴随着中国制造一路蓬勃发展，中国大陆的内窥镜企业也与其它医疗器械企业一样，在不断通过提高自主创新能力、“出海”并购等方式增强自身实力，提高国际市场话语权，这对于提升中国大陆医疗器械行业整体水平起着至关重要的作用。随着中国大陆新医改方案和“健康中国2020”的健康发展战略的提出，作为国家战略性新兴产业中的关键一环，内窥镜产业会在发展过程中继续扎实前进。