「图格医疗」3D4K荧光内窥镜上市，腔镜国产替代正当时 | 早期项目

笔墨苍炎

随着微创外科手术的加速普及，在术中被称为“第三只眼”的内窥镜，技术和术式也在持续创新。据中信证券研报，2020年中国硬镜设备市场外资三巨头（Karl Storz、Stryker、Olympus）市占率达76%，国产装备市占率不足10%。当前，国产内窥镜通过算法、光成像技术的迭代，逐渐进入医院主流视域，在各地政策利好之下，国产替代的进程有望加速。
2023年初，图格医疗的3D4K荧光内窥镜获得NMPA二类医疗器械注册证，正式获批上市，对于国产内窥镜发展具有重要价值。具体而言，3D可为临床提供立体呈现效果，提高手术准确度和效率，也可与2D视角进行切换，不改变传统使用习惯；4K则提供更为清晰的图像画面；荧光可精准标注病灶位置，为手术提供更好的导航定位。“4K+3D+荧光”叠加，当前通过一根镜子，能够实现3重功能。
近日，图格医疗创始人/CEO汪彦刚接受36氪采访，讲述图格医疗内窥镜的性能，内窥镜的核心技术壁垒，及3D4K荧光内窥镜上市后的营销规划。汪彦刚博士毕业于中国科学院自动化研究所，在图像处理和硬件实现方面经验丰富；当前图格医疗团队近百人，研发团队占比约50%。在采访过程中，汪彦刚多次提及图格医疗的使命——“专注图像，格物致知”。

内窥镜的关键性能

作为一款国产替代率不足10%的高端医疗设备，内窥镜的关键性能可以从哪些维度理解？结合图格医疗3D4K荧光内窥镜的特质，汪彦刚总结了五个要素：清晰、精准、快速、稳定、智能。
首先，内窥镜回传图像清晰，高分辨率、低画质噪声，是内窥镜追逐的目标。4K高清内镜生成的图像分辨率是传统高清内窥镜的4倍，能够观察到细微血管、神经及筋膜层次及难以探查的病变区等。另外，通过双目辅助设计，可以扩大医生视野范围；设备内置陀螺仪进行检测，图像可以实现360度旋转。
第二，图像显示精准。除了上述血管与腔体背景、动脉与静脉等精准区分，“荧光”较之于白光，能够有选择性地标记癌症病变部位，摄像头实时捕捉荧光，呈现在监视器上，辅助医生进行病灶精准定位。
第三，图像显示快速、低延迟。据介绍，图格医疗的内窥镜主机延时低于30毫秒，系统延时（含显示器）低于50毫秒。
第四，在复杂的电磁、能量环境下，内窥镜表现稳定，无闪烁黑屏等。“手术中，经常需要和高频电刀等联合工作，能量特别大。我们的内窥镜在开电刀的情况下，数分钟间没有一个误码，”汪彦刚进一步解释道，光数据传输过程中，每秒有十几G比特的数据，其中不能有一个比特的数据错误，以从源头上保证稳定性。
第五，作为未来的发展方向，智能化的内窥镜装备除了能帮医生“看到”，还可替代医生进行一部分的分析判断，以排除术中干扰，提高手术安全性。此外，在设备互联互通方面，也可用于MR手术导航、远程手术指导等。

3D4K荧光内窥镜，企业供图

ISP算法及光学成像技术

之所以能够实现多维度的高性能，ISP图像算法、光学成像技术是内窥镜厂商的技术核心。光信号通过传感器转换为电信号后，得到的素材需要通过ISP算法进行深加工，以实现去噪、锐化、颜色校正等图像功能。
“ISP算法发展数十年，在消费电子、自动驾驶等领域都有应用，医疗级应用对算法性能要求更加苛刻。”汪彦刚在这一领域研究了17年，博士论文题目便是“视频画质增强算法及其硬件实现”。
据了解，图格医疗自研了30多种算法，基于FPGA实时处理，每种算法都有其复杂度，运行时会占用时间和内存资源。对于医疗级内窥镜而言，术中医生“手眼同步”是刚需，这就要求算法速度快、无延时。一旦成像速度慢，会导致医生通过内窥镜看到的画面与手部动作不同步，影响手术进程和质量。“算法性能高，往往意味着复杂度高，但运算量大，又可能导致速度慢。这一矛盾点的平衡，需要研发人员去精进。”
与ISP算法常规理念不同，内窥镜成像要求“还原、真实”，图像对比度等需尽可能地接近腔体内真实状态。同时还存在特殊要求，如动脉与静脉的颜色要区分明确；附着在腹壁上的血管要立体清晰，与背景区分开来等。所以，内窥镜算法的设计需“从临床中来，到临床中去”，为此图格医疗的算法工程师时常到医院手术跟台，以明确医生术中真实需求。
除了ISP算法，光学成像技术也是决定内窥镜性能的关键要素之一。不过，与日新月异的ISP算法不同，光学技术发展百年后，受制于材料学、精密加工工艺等，革新式的变化有限。“比如实现荧光功能的分光棱镜，原理并不复杂，但其中传感器贴合对齐等工艺，对精度的要求极为苛刻。”汪彦刚介绍道，最终图格医疗团队尝试通过光电结合的技术解决光学工程难题。
研发内窥镜，在光学技术上，既要求理论扎实深厚、工程实现精度，也要考虑临床实际应用场景。例如内窥镜最前端的多组学光学棱镜，尺寸很小，同时要平衡景深、分辨率、通光量等性能。在自研基础上，图格医疗也与国内院士团队、光学加工团队等合作，寻求在光学技术和工程方面的突破。

企业供图

商业规划

创业五年间，图格医疗的内窥镜设备已进入中国人民解放军总医院、长海医院、上海仁济医院等，在100余家三甲医院启动试用。
商业方面，2022年图格医疗引入了一支专业的市场营销团队，营销负责人吴修平曾任STORZ全国销售总监，在医疗设备营销渠道、经验等方面有多年积累。营销模式上，图格医疗将通过“点-线-面”的方式，以国内标杆医院、顶级专家为中心，结合自有渠道和经销商资源，铺开销售网络；此外，以欧洲为代表的海外市场，也将是图格医疗后续推广的重点。
近年，各地利好医疗器械国产替代的政策频出，“自主研发特别不易，政策助推下，医院、经销商愿意主动接触国产优质产品，让图格有了和进口产品同台竞技的机会，”汪彦刚对36氪表示，“希望社会、医院、经销商等对国产医疗设备多一些信心，对硬科技创业公司多一些呵护和支持，让认认真真做事的企业能从小树苗成长为参天大树。”