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行業(yè)交流：淺談電子內(nèi)窺鏡

第1章 內(nèi)窺鏡行業(yè)概述

1.1 簡(jiǎn)介

提到內(nèi)窺鏡，普遍會(huì)聯(lián)想到醫(yī)療行業(yè)中對(duì)病人進(jìn)行檢查和治療的器械，如胃鏡和腸鏡。在這類應(yīng)用中，內(nèi)窺鏡主要是通過(guò)人體的自然腔道（如鼻腔和口腔等）或通過(guò)人工建立的通道（如微創(chuàng)腹腔手術(shù)在腹部所開(kāi)孔道）進(jìn)入人體內(nèi)部，對(duì)特定器官組織進(jìn)行檢查和治療。

但并不是說(shuō)內(nèi)窺鏡就一定只能用于醫(yī)療行業(yè)，其實(shí)在工業(yè)領(lǐng)域，也大量應(yīng)用內(nèi)窺鏡，比如對(duì)設(shè)施設(shè)備內(nèi)部尤其是一些管道內(nèi)部的檢查等。

我們主要對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域所應(yīng)用的內(nèi)窺鏡進(jìn)行描述，側(cè)重于從行業(yè)應(yīng)用到關(guān)鍵技術(shù)的分析，而對(duì)于專業(yè)的醫(yī)學(xué)知識(shí)則不是我們所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，也不做過(guò)多描述。

1.2 分類及構(gòu)造

內(nèi)窺鏡種類繁多，但從用途來(lái)說(shuō)，我們可以將其簡(jiǎn)化為檢查和治療，這樣可以便于我們對(duì)內(nèi)窺鏡本質(zhì)的理解。

所謂檢查，最直接的就是用眼睛看。人體內(nèi)部的臟器，如胃，是無(wú)法通過(guò)目視從外部進(jìn)行觀察的，而內(nèi)窺鏡則可以通過(guò)自然腔道或人工建立的腔道進(jìn)入人體內(nèi)部，比如通過(guò)鼻腔或口腔、經(jīng)食道進(jìn)入胃部，從而為觀察人體內(nèi)部提供了可能性。

觀察的實(shí)現(xiàn)方式又主要包含三種：

第一種是直接通過(guò)鏡子反射觀察，如圖3所示：

圖3 通過(guò)鏡子反射觀察

這類觀察方式操作簡(jiǎn)單，但觀察深度有限，對(duì)一些微小細(xì)節(jié)也無(wú)法有效觀察，常用于耳鼻喉內(nèi)的檢查。有時(shí)光線太暗的情況下，醫(yī)生還會(huì)佩戴額燈等設(shè)備進(jìn)行照明，如圖4所示：

第二類觀察方式則是通過(guò)光纖束將圖像直接傳導(dǎo)出來(lái)。光纖束中的每根光纖可以傳導(dǎo)一個(gè)像素圖像，一束光纖則可以傳導(dǎo)一副圖像，如圖5所示：

光纖束傳導(dǎo)圖像的原理是通過(guò)光在光纖內(nèi)部不斷反射實(shí)現(xiàn)的，如圖6所示：

光纖束這種不斷反射的特性使得可以置入人體內(nèi)部的深度大大增加，諸如腸胃等臟器均可以探入檢查。但需要注意的是，光纖本身是不發(fā)光的，還需要配合一個(gè)隨光纖束置入人體內(nèi)部的光源進(jìn)行照明才可以實(shí)現(xiàn)檢查。

顯而易見(jiàn)，光纖束成像的像素大小取決于單根光纖的粗細(xì)程度，光纖越細(xì)則成像分辨率越高；而光纖束成像的清晰度則又取決于相同直徑下光纖的數(shù)量，光纖數(shù)量越多，則成像清晰度越高?？偠灾?，光纖束成像的質(zhì)量主要取決于光纖生產(chǎn)工藝的能力。

光纖束中的光纖排列位置需保證始端和末端的一致性，如果出現(xiàn)任意兩根或以上光纖的始末端位置不一致，則圖像將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)亂。這在光纖束中擁有較密光纖時(shí)也是對(duì)生產(chǎn)工藝的考驗(yàn)。

光纖束容易折斷，使用時(shí)需要非常留意。

第三類觀察方式則是應(yīng)用攝像頭進(jìn)行圖像拍攝并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至外部，如圖7所示：

攝像頭中的感光芯片是整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括CCD類型和CMOS類型，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。攝像頭決定了成像質(zhì)量。

攝像頭輸出的電信號(hào)通過(guò)電纜傳輸至圖像處理單元進(jìn)行解碼操作，并最終將圖像呈現(xiàn)在顯示屏上。

同樣，攝像頭無(wú)法提供光照，需要配合一個(gè)隨攝像頭電纜置入人體內(nèi)部的光源進(jìn)行照明才可以實(shí)現(xiàn)檢查。

以上是三種基本的觀察方式。當(dāng)然也有其它一些成像方式可以靈活應(yīng)用，比如在光纖束末端加入一個(gè)攝像頭和圖像處理單元，將光纖束傳輸?shù)膱D像呈現(xiàn)在顯示屏上，如圖8所示：

纖傳輸圖像通過(guò)攝像頭及成像單元處理后在顯示屏上呈現(xiàn)

還有一種攝像頭成像方式：在微型攝像頭的基礎(chǔ)上增加一塊電池、一個(gè)無(wú)線模塊和一個(gè)磁控單元做成膠囊狀，僅需吞咽下該膠囊，便可通過(guò)膠囊在人體內(nèi)部臟器中進(jìn)行拍攝，并將圖像通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳出顯示，如圖9所示：

膠囊內(nèi)鏡不再需要將長(zhǎng)長(zhǎng)的管路通過(guò)腔道插入人體內(nèi)部，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)痛檢查。

檢查的方式除了用眼睛直接觀察外，還可以通過(guò)將病變組織剪切并取出至體外進(jìn)行化驗(yàn)的方式實(shí)現(xiàn)，這也是通常稱之為“活檢”的一種方式。

剪切組織可以使用活檢鉗、細(xì)胞刷或者圈套器等外科器械隨內(nèi)窺鏡管路一起置入人體內(nèi)部完成相應(yīng)操作。

所謂治療，則是將類似于刀、止血鉗、導(dǎo)管及支架等外科器械隨同內(nèi)窺鏡管路一起置入人體內(nèi)部完成如手術(shù)等治療操.

內(nèi)窺鏡的光源主要分為三種：燈泡、氙燈和LED燈。光學(xué)系統(tǒng)也是內(nèi)窺鏡設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)，需要保證足夠的亮度且光照恒定，發(fā)光產(chǎn)生的熱量不能對(duì)人體帶來(lái)?yè)p害，不能出現(xiàn)眩光和陰影等影響檢查和治療的情況。

光源進(jìn)入人體內(nèi)進(jìn)行照明的方式也有兩種，一種是光源位于內(nèi)窺鏡前端，通過(guò)電纜導(dǎo)線連接至外部，如圖17所示：

另一種方式則是將光源置于外部，而通過(guò)導(dǎo)光束（一般也是由光纖束構(gòu)成）將光照傳導(dǎo)至內(nèi)窺鏡前端，如圖18所示：

我們認(rèn)為硬鏡和軟鏡并沒(méi)有孰優(yōu)孰劣之分，更多是看應(yīng)用，比如在對(duì)耳鼻喉內(nèi)及腹腔內(nèi)進(jìn)行觀察和治療時(shí)，距離短且僅需要沿直線到達(dá)目的位置，那么硬鏡就是適用的；而諸如對(duì)胃腸道的觀察和治療，距離遠(yuǎn)且有腔道彎曲，那么軟鏡則是適用的。

軟鏡的一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)上，其中之一體現(xiàn)在轉(zhuǎn)向上。軟鏡轉(zhuǎn)向是通過(guò)前端蛇骨來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其原理類似于汽車(chē)方向盤(pán)，如圖21所示：

牽引四根鋼絲可以使蛇骨部發(fā)生上下左右的偏轉(zhuǎn)，從而通過(guò)彎曲的腔道或者對(duì)不同方向的器官表面進(jìn)行觀察治療。在牽引鋼絲使蛇骨部發(fā)生偏轉(zhuǎn)通過(guò)腔道，類似于操控汽車(chē)方向盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎一樣，當(dāng)蛇骨部通過(guò)彎曲腔道后，再釋放相應(yīng)鋼絲，則完成了整個(gè)轉(zhuǎn)向的操作。蛇骨部后端為軟管，隨前端運(yùn)行軌跡運(yùn)動(dòng)。

鋼絲并非一定為四根，根據(jù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，也可以設(shè)置為兩根等。

上面提到，內(nèi)窺鏡的形態(tài)是與應(yīng)用相關(guān)的，而醫(yī)用內(nèi)窺鏡則主要是應(yīng)用于人體內(nèi)部各個(gè)臟器和組織，按照應(yīng)用的部位又可以劃分為腸胃鏡、食道鏡、喉鏡、支氣管鏡、腹腔鏡、膽道鏡、膀胱鏡、輸尿管鏡、腎鏡、宮腔鏡、關(guān)節(jié)鏡、神經(jīng)內(nèi)鏡等。

有一類內(nèi)窺鏡形態(tài)較常見(jiàn)的硬鏡和軟鏡不同，就是喉鏡，其主要用作插管使用。在今年的新冠疫情中，相信很多人已經(jīng)對(duì)呼吸機(jī)非常了解了，但對(duì)于有創(chuàng)呼吸機(jī)，是需要將通氣導(dǎo)管插入人體氣管內(nèi)部，以完成機(jī)械通氣支持。插管的過(guò)程中就需要借助喉鏡。喉鏡的形態(tài)如圖22所示：

之所以設(shè)計(jì)成這種形態(tài)，是與人體喉部的結(jié)構(gòu)相關(guān)，如圖23所示：

喉鏡進(jìn)入人體喉部后挑起會(huì)咽，然后完成向氣管插管的操作。喉鏡鏡片根據(jù)中西方人群生理結(jié)構(gòu)、年齡、胖瘦等情況，設(shè)計(jì)是不一樣的，需要對(duì)醫(yī)學(xué)和人機(jī)工程學(xué)有深入的研究。

不論是硬鏡還是軟鏡，其最基本的構(gòu)造都應(yīng)該包含成像通道和照明通道，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景，一般軟鏡還會(huì)包含工作/吸引通道、送氣/送水通道等。

工作通道主要用作檢查和治療過(guò)程中，隨內(nèi)窺鏡置入手術(shù)鉗等外科器械；

吸引通道主要用在肺部檢查和治療過(guò)程中進(jìn)行吸痰操作；

送氣通道主要用在檢查中需要充氣的臟器，比如對(duì)腸道進(jìn)行置管操作時(shí)，為方便腸鏡進(jìn)入，就需要對(duì)腸道進(jìn)行充氣操作，使腸道鼓起，提供更大的空間供腸鏡操作。

送水通道主要用作對(duì)內(nèi)窺鏡前端表面或待觀察組織器官表面進(jìn)行沖洗操作，比如對(duì)沾染的血污等進(jìn)行沖洗，如不沖洗，會(huì)影響光照和成像。

如圖24所示為軟鏡的前端部示意圖：

軟鏡的末端通過(guò)手柄對(duì)前端運(yùn)動(dòng)軌跡及各種通道功能進(jìn)行操作，如圖25所示：

軟鏡操作手柄還需要通過(guò)線纜連接一個(gè)插頭，如圖26所示：

軟鏡插頭各個(gè)接頭連接不同的外部設(shè)備，共同實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡各種操作功能。比如，導(dǎo)光接口連接光源實(shí)現(xiàn)照明提供，電氣接口連接圖像處理單元實(shí)現(xiàn)最終成像，吸引接口連至吸引泵實(shí)現(xiàn)吸痰等操作，送氣管連接至氣泵，送水接口和送氣接口連接至水泵共同構(gòu)成液路/氣路系統(tǒng)，如圖27所示：

對(duì)于圖像由光纖束傳出的情況，也可以沒(méi)有電氣接口；在一些內(nèi)窺鏡插頭處還會(huì)有用于測(cè)漏滅菌等功能的通氣接口和電氣安全接口等。

一個(gè)完整的軟鏡連接示意圖如圖28所示：

硬鏡由于多用在局部、短距離且呈一定角度直線固定位置操作的檢查和手術(shù)場(chǎng)景中，有時(shí)需要建立人工孔道。與軟鏡不同之處在于，硬鏡一般是僅包含成像通道和照明通道的，而沒(méi)有其它通道。其它通道需要另行在人體建立孔道介入，或者通過(guò)附件形式與硬鏡連接，如圖29所示：

硬鏡形態(tài)主要是由手術(shù)類型及綜合性價(jià)比（決定手術(shù)價(jià)格的重要因素）所決定的。

與軟鏡的另一區(qū)別在于，硬件前端角度是不可調(diào)節(jié)的，因此同一類硬鏡往往會(huì)有不同角度選擇以便查看不同方位的圖像，如圖30所示：

硬鏡雖然需要人體進(jìn)行穿刺開(kāi)孔，但相比于開(kāi)放式手術(shù)（比如開(kāi)胸手術(shù)），其對(duì)人體的創(chuàng)傷已經(jīng)降至非常低的水平。

圖像處理裝置也是內(nèi)窺鏡中重要的設(shè)備，其主要功能是將內(nèi)窺鏡獲取的圖像轉(zhuǎn)換為顯示器所支持的格式，同時(shí)還會(huì)根據(jù)需要對(duì)圖像進(jìn)行變焦、快門(mén)、白平衡和自動(dòng)增益控制等處理，有時(shí)還需與光源配合，進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)、圖像增強(qiáng)等操作。當(dāng)然，對(duì)于成像，低時(shí)延和無(wú)卡頓也是非常關(guān)鍵的。在內(nèi)窺鏡成像前端性能同等的情況下，圖像處理能力越強(qiáng)，所獲得的成像體驗(yàn)越佳。如圖31所示為圖像處理裝置示意圖：

在一些內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)中還用到了其它成像方式，比如利用激光誘導(dǎo)自體熒光或使用外源性光敏劑后熒光光譜的差異性來(lái)判別組織性質(zhì)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。又比如利用某些組織和血管對(duì)不同波段光譜的吸收特性不同進(jìn)行光源分光染色成像的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。還包括局部應(yīng)用染劑來(lái)改善組織定位和特性描述的內(nèi)窺鏡成像。這些成像方式往往都涉及到特殊的光源形式、內(nèi)窺鏡前端構(gòu)造和圖像處理裝置。如圖32所示為包含弱白光模式、自體熒光模式和熒光模式的光源：

還有一類超聲內(nèi)鏡，在內(nèi)鏡中置有微型超聲探頭，可在內(nèi)鏡下進(jìn)行超聲實(shí)時(shí)掃描，從內(nèi)部獲得某些組織臟器的超聲圖像，比如腸胃，受限于氣體對(duì)超聲信號(hào)的反射有時(shí)是難以檢查的，而從內(nèi)部則可以應(yīng)用超聲對(duì)一些病灶進(jìn)行更好的確診。超聲內(nèi)鏡還可以實(shí)現(xiàn)穿刺引導(dǎo)等。如圖33至圖35所示分別為超聲內(nèi)鏡圖像主機(jī)、超聲電子內(nèi)窺鏡及內(nèi)鏡用超聲探頭：

顯示器用于內(nèi)窺鏡成像的呈現(xiàn)，其分辨率、色域、背光亮度、對(duì)比度等指標(biāo)對(duì)于良好的圖像呈現(xiàn)也是至關(guān)重要的，同時(shí)顯示器應(yīng)用于醫(yī)療場(chǎng)景，對(duì)于防濺、防刮和電磁兼容性等可靠性設(shè)計(jì)層面都會(huì)有相關(guān)的要求。如圖36所示為27寸醫(yī)用顯示器：

以上內(nèi)窺鏡系統(tǒng)所涉及的設(shè)備往往都是置于醫(yī)用臺(tái)車(chē)上的，其設(shè)計(jì)除需要考慮與內(nèi)窺鏡系統(tǒng)功能集成相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還需要考慮抗壓、負(fù)重、減震、平穩(wěn)、牢固及滾輪剎車(chē)制動(dòng)等性能。如圖37所示為臺(tái)車(chē)示意圖：

1.3 基于內(nèi)窺鏡構(gòu)建的系統(tǒng)

接下來(lái)，如果我們將視野放的更大些，以內(nèi)窺鏡系統(tǒng)為核心，可以衍生出一系列更大的系統(tǒng)和更多的設(shè)備。

1微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)

內(nèi)窺鏡的優(yōu)勢(shì)就在于相較于開(kāi)放式手術(shù)，其檢查和治療過(guò)程中沒(méi)有創(chuàng)傷或者僅有很小的創(chuàng)傷，我們可將這類檢查和治療稱為微創(chuàng)手術(shù)。

毫無(wú)疑問(wèn)，內(nèi)窺鏡是微創(chuàng)手術(shù)的核心之一，但還包括各種外科器械、電刀、排煙裝置及氣腹機(jī)等設(shè)備。

電刀主要用于對(duì)組織進(jìn)行切開(kāi)和凝血，是通過(guò)高頻高壓電流與機(jī)體接觸對(duì)組織進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)的，分為單極電刀和雙極電刀，如圖38和圖39所示：

排煙裝置用于電刀在對(duì)組織進(jìn)行切開(kāi)和凝血等操作時(shí)，排出所產(chǎn)生的煙霧，以避免煙霧對(duì)手術(shù)視野產(chǎn)生影響，并且煙霧中一般還含有有害物質(zhì)。如圖40和圖41所示分別為排煙裝置主機(jī)和附件：

氣腹機(jī)主要用在腹腔手術(shù)時(shí)進(jìn)行注氣操作，為腹腔內(nèi)窺鏡手術(shù)提供視像條件和手術(shù)空間，如圖42所示：

2 內(nèi)鏡測(cè)漏、轉(zhuǎn)運(yùn)、清洗、消毒、烘干、存儲(chǔ)及內(nèi)鏡中心建設(shè)

內(nèi)鏡測(cè)漏主要針對(duì)軟鏡，通過(guò)充氣浸水等方法判斷內(nèi)鏡是否存在破損，減低維修成本及患者交叉感染概率。如圖43所示為測(cè)漏儀：

內(nèi)鏡清洗、消毒、烘干及存儲(chǔ)都是屬于感染控制，保障醫(yī)療安全，如圖44和圖45所示分別為全自動(dòng)軟式內(nèi)鏡清洗消毒器和軟式內(nèi)鏡存儲(chǔ)柜：

內(nèi)鏡中心建設(shè)涉及內(nèi)鏡消洗及存儲(chǔ)工作區(qū)域規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)以及配套設(shè)備提供的整體解決方案，如圖46所示：

3 內(nèi)鏡信息化系統(tǒng)

內(nèi)鏡信息化系統(tǒng)主要是對(duì)內(nèi)鏡圖像的存儲(chǔ)、打印、集成及信息化。

內(nèi)鏡圖像的存儲(chǔ)主要用于將內(nèi)鏡捕獲的靜態(tài)圖像和（或）視頻存儲(chǔ)在內(nèi)部硬盤(pán)和（或）外部存儲(chǔ)介質(zhì)（如U盤(pán)）中，如圖47所示為高清醫(yī)用錄像機(jī)示意圖：

內(nèi)鏡圖像的打印主要涉及的設(shè)備是打印機(jī)，但有時(shí)也會(huì)涉及到診斷報(bào)告的生成，如圖48所示為具備診斷報(bào)告輔助完成的醫(yī)用影像工作站示意圖：

集成及信息化是指按照一定目的將某個(gè)區(qū)域或多個(gè)區(qū)域中的部分或全部設(shè)備信息進(jìn)行集成，并在一個(gè)或多個(gè)設(shè)備上進(jìn)行顯示和操作，或者傳輸至醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)流程化管理等。如圖49所示為手術(shù)室集成示意圖：

5 其它

比如電磁導(dǎo)航支氣管鏡系統(tǒng)。在肺部檢查中，由于肺支氣管樹(shù)分支多且越來(lái)越細(xì)，會(huì)對(duì)檢查帶來(lái)極大的困難。通俗的類比，就是在存在大量岔路且路較窄的情況下，我們需要開(kāi)車(chē)到達(dá)某條岔路的指定位置，那么在沒(méi)有導(dǎo)航的情況下將是非常困難的。當(dāng)前試圖解決這種困難的一種方法為電磁導(dǎo)航支氣管鏡，其首先使用CT對(duì)肺部進(jìn)行掃描（可以理解為類似于繪制地圖），然后配合一張能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的檢查床以及定位導(dǎo)管（可含塑形用導(dǎo)絲），結(jié)合CT掃描的圖像，引導(dǎo)定位導(dǎo)管至病灶處。如圖50和圖51所示分別為電磁導(dǎo)航設(shè)備和電磁導(dǎo)航檢查床：

1.4 涉及技術(shù)領(lǐng)域

以上我們對(duì)內(nèi)窺鏡及以內(nèi)窺鏡為核心構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，主要目的是建立起內(nèi)窺鏡從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)是一個(gè)結(jié)合了機(jī)械、氣路/液路、材料、電子、高壓電路、光學(xué)、圖像處理、人機(jī)工程學(xué)、通信技術(shù)、聲學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合的精密儀器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其醫(yī)療器械的屬性也對(duì)其安全可靠性提出了更為苛刻的要求。如表1所示為我們歸納整理的內(nèi)窺鏡及以內(nèi)窺鏡為核心構(gòu)成的系統(tǒng)所涉及的技術(shù)難點(diǎn)：

表1 內(nèi)窺鏡及以內(nèi)窺鏡為核心構(gòu)成的系統(tǒng)所涉及的部分技術(shù)難點(diǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

涉及內(nèi)容

光學(xué)

攝像模組。涉及尺寸、功耗（發(fā)熱）、攝像分辨率、像素尺寸等指標(biāo)。

攝像鏡頭。涉及變焦、光圈、快門(mén)等指標(biāo)。

光纖束。涉及拉絲尺寸、排絲等工藝層面挑戰(zhàn)。

光源。涉及氙燈或LED驅(qū)動(dòng)、發(fā)光亮度、亮度一致性、抗眩光及陰影、功耗（發(fā)熱）等技術(shù)。在一些特定應(yīng)用中，還涉及分光技術(shù)。

機(jī)械

軟鏡控制。包含軟鏡行進(jìn)方向及前端視角的控制。

手柄。包含各種功能按鈕和管路的集成及人機(jī)工程學(xué)知識(shí)。

臺(tái)車(chē)。涉及內(nèi)窺鏡相關(guān)各種設(shè)備的集成及抗壓、負(fù)重、減震、平穩(wěn)、牢固及滾輪剎車(chē)制動(dòng)等性能設(shè)計(jì)。

氣路/液路

送氣/送水/排煙/測(cè)漏所涉及的各種泵閥及管道設(shè)計(jì)。

圖像處理

對(duì)圖像進(jìn)行電子或軟件層面濾噪、白平衡、亮度調(diào)節(jié)、變焦等操作。在一些特定應(yīng)用中，還涉及對(duì)某段光譜的圖像處理。

圖像顯示

顯示模組。涉及分辨率、色域、背光亮度、對(duì)比度等指標(biāo)及防水、防濺射、防刮等可靠性設(shè)計(jì)內(nèi)容。

超聲

超聲內(nèi)鏡。涉及超聲探頭尺寸、分辨率、功耗等指標(biāo)及超聲圖像處理。

磁控技術(shù)

主要涉及膠囊內(nèi)鏡和電磁導(dǎo)航支氣管鏡。技術(shù)難度關(guān)鍵在于電磁場(chǎng)的產(chǎn)生和電磁控制的靈敏度、精確度等。

高壓電路

主要涉及光源、供電、高頻高壓電刀、內(nèi)鏡消洗及烘干設(shè)備。主要為高壓隔離等涉及系統(tǒng)安全可靠性相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

存儲(chǔ)技術(shù)

主要涉及高清碼流的安全可靠存儲(chǔ)。

通信技術(shù)

主要涉及高清碼流的安全可靠及實(shí)時(shí)傳輸以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架。

材料

主要涉及內(nèi)窺鏡及各種與人體直接接觸的材料安全性。

以上僅是列出了內(nèi)窺鏡及以內(nèi)窺鏡為核心構(gòu)成的系統(tǒng)所涉及的部分技術(shù)難點(diǎn)，其它還包括除霧技術(shù)、加熱技術(shù)和等離子技術(shù)等，但也已經(jīng)足可見(jiàn)到內(nèi)窺鏡及其系統(tǒng)涉及領(lǐng)域的寬泛，毫不夸張地說(shuō)，內(nèi)窺鏡及其系統(tǒng)屬于技術(shù)密集型領(lǐng)域。

但內(nèi)窺鏡及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本還不在于以上所述的各項(xiàng)技術(shù)，而是醫(yī)學(xué)，需要對(duì)人體解剖結(jié)構(gòu)和病理特征等有深入的研究了解才能夠設(shè)計(jì)出更容易操作、檢查治療更有效、病人痛苦更低的產(chǎn)品，比如對(duì)于喉鏡，需要對(duì)中西方不同年齡、不同體重的人群咽喉結(jié)構(gòu)有深入的研究，才能夠設(shè)計(jì)出更容易操作和更高成功率的插管鏡片。

1.5 市場(chǎng)情況

根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，2017年全球醫(yī)療器械銷(xiāo)售規(guī)模為4050億美元，預(yù)計(jì)2024年將超過(guò)5945億美元。我國(guó)2017年醫(yī)療器械行業(yè)規(guī)模為4425億元，預(yù)計(jì)到2020年醫(yī)療器械行業(yè)年銷(xiāo)售額將超過(guò)7000億元人民幣。細(xì)分到內(nèi)鏡行業(yè)，其2017年全球市場(chǎng)容量為185億美元，占比4.6%，預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)到283億美元，增長(zhǎng)率為6.3%，占比4.8%。無(wú)論從市場(chǎng)規(guī)模還是從行業(yè)占比來(lái)說(shuō)，內(nèi)窺鏡行業(yè)都處于相對(duì)較小的位置。

對(duì)涉及到內(nèi)窺鏡及其系統(tǒng)的公司進(jìn)行研究，我們認(rèn)為主要分為以下類型：

1 涉足多個(gè)科室用內(nèi)窺鏡產(chǎn)品

這類企業(yè)一般擁有較長(zhǎng)的內(nèi)窺鏡行業(yè)從業(yè)歷史，雄厚的實(shí)力，醫(yī)療領(lǐng)域以內(nèi)窺鏡為核心，產(chǎn)品系列豐富，涉及多個(gè)科室用內(nèi)窺鏡產(chǎn)品及其附件。典型代表包括日本奧林巴斯（OLYMPUS）、日本賓得醫(yī)療（PENTAX，后被日本HOYA所收購(gòu)）、德國(guó)卡爾史托斯（KARL STORZ）、德國(guó)狼牌（Richard Wolf）等。

2 以某項(xiàng)技術(shù)專長(zhǎng)涉及部分內(nèi)窺鏡產(chǎn)品

這類企業(yè)并非完全從事醫(yī)療行業(yè)或者醫(yī)療行業(yè)中的內(nèi)窺鏡細(xì)分領(lǐng)域，而是擁有的核心技術(shù)能夠在內(nèi)窺鏡行業(yè)中得到應(yīng)用，從而在內(nèi)窺鏡行業(yè)中發(fā)展出一定業(yè)務(wù)。這類企業(yè)一般是在某項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域中有較深的研究并建立起深厚的壁壘，屬于技術(shù)優(yōu)勢(shì)類企業(yè)。

典型代表為日本奧林巴斯、日本賓得醫(yī)療和日本富士，皆在光學(xué)領(lǐng)域有非常長(zhǎng)久深厚的技術(shù)積累（奧林巴斯相機(jī)也是廣為人知），而光學(xué)技術(shù)也是內(nèi)窺鏡設(shè)計(jì)中的核心技術(shù)，因此這類企業(yè)也水到渠成的涉足了醫(yī)療內(nèi)窺鏡行業(yè)并擁有較高的行業(yè)地位。

又比如日本索尼和美國(guó)NDS等公司長(zhǎng)期從事與視頻相關(guān)的領(lǐng)域，其業(yè)務(wù)也拓展至醫(yī)用顯示器、攝像及視頻的集成信息化方案等。

3 內(nèi)窺鏡作為某項(xiàng)獨(dú)立業(yè)務(wù)或某種醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)展

這類企業(yè)一般實(shí)力也是非常雄厚的，通過(guò)自身發(fā)展和兼并收購(gòu)的方式擁有多條業(yè)務(wù)線，屬于技術(shù)密集型公司，內(nèi)窺鏡業(yè)務(wù)和其它業(yè)務(wù)之間并沒(méi)有非常強(qiáng)的邏輯聯(lián)系，更多屬于多元化布局和產(chǎn)品系列互補(bǔ)。

典型代表為美國(guó)波士頓科學(xué)、美國(guó)美敦力（Medtronic）、美國(guó)泰利福醫(yī)療（Teleflex）、深圳邁瑞醫(yī)療和深圳開(kāi)立醫(yī)療。

4 專注于某個(gè)科室內(nèi)窺鏡應(yīng)用、并不斷延伸至其它科室

這類企業(yè)一般為發(fā)展型企業(yè)，實(shí)力相對(duì)涉足多個(gè)科室應(yīng)用類企業(yè)有限，需要聚焦于某個(gè)領(lǐng)域或不斷延伸發(fā)展。

典型為聚焦于喉鏡領(lǐng)域的浙江優(yōu)億、深圳因賽德思、駝人金泰克、美國(guó)VERATHON、珠海視新、珠海邁德豪、上海景仁、深圳宏濟(jì)醫(yī)療、江蘇邁駿等。

聚焦于胃腸消化道、耳鼻喉及支氣管領(lǐng)域的上海澳華光電、上海成運(yùn)、上海醫(yī)光、上海歐太等。

5 以醫(yī)用耗材和（或）外科器械為主，或部分涉及內(nèi)窺鏡產(chǎn)品

這類企業(yè)當(dāng)前我們認(rèn)為主要還是傾向于醫(yī)療耗材和（或）外科器械的生產(chǎn)銷(xiāo)售，內(nèi)窺鏡可作為配套，且多以喉鏡、硬鏡等形式為主。當(dāng)然，也可以是內(nèi)窺鏡和醫(yī)療耗材/外科器械并重。這些企業(yè)往往也具有雄厚的實(shí)力。

典型為英國(guó)泰美科（Timesco）、廣州維力、河南駝人、浙江天松、德國(guó)賓格（SPIGGLE&THEIS）等。

6 以內(nèi)窺鏡成像主機(jī)、光源等附屬產(chǎn)品為主

這類企業(yè)我們認(rèn)為屬于另辟蹊徑，先開(kāi)發(fā)內(nèi)窺鏡成像主機(jī)、光源等附屬產(chǎn)品，往往會(huì)研制光學(xué)轉(zhuǎn)換接口以兼容其它廠家的內(nèi)窺鏡產(chǎn)品，逐步替代或聚焦于后端的圖像處理上。

典型為深圳神州醫(yī)療、北京凡星光電等。

7 研制產(chǎn)品可與內(nèi)窺鏡共同構(gòu)成實(shí)現(xiàn)某種功能的系統(tǒng)

這類企業(yè)不生產(chǎn)內(nèi)窺鏡或不以內(nèi)窺鏡生產(chǎn)為主，而是研制可與內(nèi)窺鏡共同構(gòu)成實(shí)現(xiàn)某種功能系統(tǒng)的產(chǎn)品，包括：

(1) 與內(nèi)窺鏡共同構(gòu)成微創(chuàng)手術(shù)系統(tǒng)：典型如涉足電外科領(lǐng)域企業(yè)美國(guó)康美（CONMED）、德國(guó)愛(ài)爾博（Erbe）等。

(2) 構(gòu)建針對(duì)于內(nèi)窺鏡或包含內(nèi)窺鏡圖像的信息集成和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)：典型如美國(guó)NDS、南京索圖、廣州廣康、廣州南北電子等。

(3) 構(gòu)建內(nèi)窺鏡清洗、消毒、烘干及內(nèi)鏡中心建設(shè)

典型如山東新華醫(yī)療、廣州順元、老肯醫(yī)療、杭州美美、合肥金尼克、杭州邁爾等企業(yè)。

(4) 其它。如構(gòu)建電磁導(dǎo)航支氣管鏡系統(tǒng)，典型如蘇州朗開(kāi)。

通過(guò)以上我們對(duì)內(nèi)窺鏡及其系統(tǒng)所涉及公司的分析，我們可以很容易地看出，在多科室應(yīng)用、專業(yè)技術(shù)應(yīng)用等門(mén)檻較高的領(lǐng)域中，基本是以國(guó)外企業(yè)為主，尤其是超聲內(nèi)鏡，僅有日本奧林巴斯、日本賓得和日本富士等幾家企業(yè)能夠研制生產(chǎn)。這與實(shí)際醫(yī)院中所使用內(nèi)窺鏡設(shè)備調(diào)研也基本是一致的，主導(dǎo)品牌基本是日本奧林巴斯。而國(guó)內(nèi)企業(yè)則更多涉及某個(gè)科室的內(nèi)窺鏡產(chǎn)品，比如耳鼻喉科和一些硬鏡產(chǎn)品，或者內(nèi)窺鏡周邊附屬產(chǎn)品、耗材或外科器械等，內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代化還任重道遠(yuǎn)，值得努力付出。也只有實(shí)業(yè)興，國(guó)家才能夠真正興旺。