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反向输入技术发源地,进击中的国产内窥镜“破局者”

相比此前很长一段时间的进口垄断市场,伴随一代代产品迭代和创新,及核心技术的不断突破,近年来中国内窥镜已行至幕前,与众多德企、日企同台竞技。这或是创新版图历史重塑的一道缩影,也是中国“智”造深入全球医学创新互促融合共进的体现,国产内窥镜的“破局者”也不断吸引全球临床用户的目光。


近日,德国MEDICA在杜塞尔多夫召开,作为世界知名的综合性医疗展,MEDICA被公认为世界上最大的医院及医疗设备展览会。在现场,始终坚持100%原研,专注于“硬科技”的高新技术企业图格医疗携启明星 4K 3D ICG三合一内窥镜摄像系统(国产首款4K 3D 荧光电子内窥镜摄像系统,于2023年2月获药监局批准上市)、原生双4K荧光内窥镜摄像系统等多款产品亮相,实现了中国医疗器械高端“智”造对内镜技术发源地的逆向输出。


01

躬身入局,专注自研


作为医生的“智慧眼”,内窥镜行业技术壁垒较高。具体来看,内窥镜产品的研发需要集成光学成像、精密机械、电子材料、图像处理等多学科技术,作为高技术壁垒行业,内窥镜市场高度集中,在此前很长一段时间里,中国内窥镜市场长期被国外品牌占据,国产内窥镜的市场份额一度低于10%,成为国内主流医疗器械产化率最低的设备,实现内窥镜国产化尤为迫切。


面对广阔市场,为打破国外品牌长期在内窥镜领域的技术垄断,2015年前后,在医用图像领域深耕十余年的汪彦刚博士选择躬身入局。他毕业于中科院自动化所模式识别与智能系统专业,专注图像处理算法及其硬件实现方向17年,有丰富的理论及实践能力。


在几番调研后,他在2016年完成了核心团队组建,开始专注于图像处理算法及其硬件体系结构的研发;旨在结合临床需求,为微创手术提供超高清、高还原度的图像,以及整体的深度解决方案。


2018年2月,图格医疗正式成立,“从0到1”的原始创新,远比汪彦刚当初的设想更为艰辛。彼时内窥镜制造的核心技术被国外垄断,精通图像处理算法及理解FPGA逻辑的跨行业人才极为稀缺,同行业大多数选择了外购板卡的方式,以便于快速落地及走向市场,但这显然不是图格追求的目标。


02

进窄门、走远路、见微光


出于对好产品的极致追求,图格选择了一条业界公认最难走的路:从自己培养跨领域人才开始,坚持全链路自主研发。创业初期,这种近似于“固执”的坚持以及巨大的研发难度带来了一些不同的声音,“造不如买”的论调甚嚣尘上,但创始人汪彦刚始终认为,坚持原研才是做好产品的唯一路径,在这种初心及坚忍不拔的精神下,图格坚持做国产内窥镜领域的“拓荒者”,走别人不敢走的路,追求真正完美的产品。


这个过程注定艰辛而充满波折,在产品设计和制造的过程中,不仅仅要考虑到实现难度,更要考虑到临床的实际需求。


小到按键的手感,大到图像画质的处理,为了让研发团队更好的理解临床对于内窥镜系统的实际要求,从临床中来,到临床中去,图格要求研发工程师全程跟台,在实际手术过程中与主刀医生深入沟通,了解他们对于色彩、组织辨识度、景深及系统功能性易用性等的具体要求,再将临床语言转化为研发语言,把深度的医工结合贯彻在研发的始终。


为了追求完美的术中成像,研发团队成立了攻坚小组,从demo到临床产品,每15天发布一个新版本,通过大量采集临床数据进行图像模拟训练,以适应多科室多术式不同场景的适配及应用,目前已反复迭代了200代版本的算法,已成为业内少有的积累百万行代码的公司。在自研基础上,图格医疗也与国内院士团队、光学工程团队等合作,寻求在光学技术和工程方面的突破。


然难题并不止于此,作为高精尖的医疗器械产品,完善的内窥镜产业链还涉及图像传感器、镜体、光纤、手柄等100多个部件。以业内制造难度最高的4K+3D+ICG三合一10mm电子镜为例,目前全球包括图格在内仅有两家公司成功实现在10mm管径内封装两颗4K CMOS传感器,为了实现这个技术要求,研发人员遍访全球寻找超小靶面CMOS传感器,测试了超50种以上方案,近百种测试模组,数千次仿真模拟及近万小时的技术验证,最终将两个传感器在XYZ轴上都做到了1微米级精度的配准,与此同时还做到了仿生超大瞳距、精准温度控制,以及360°自适应旋转,攻克了领域内的多项技术难关。


一路披荆斩棘,一路凯歌前行,通过不断夯实底层、应用层、算法技术及硬件工艺根基,图格医疗持续解决了包括自研FPGA逻辑、1μm级3D镜头棱镜立体配准、10mm管径双4K CMOS封装技术等多项技术难题。


团队从最开始仅6人,到现如今上百人,图格依靠自身的韧性不断精进,专利积累越来越多,内窥镜硬镜细分赛道上下游领域技术掌握也越来越完善。


03

艰难方显勇毅,磨砺始得玉成


通过5年的全身心研发,以坚忍不拔的精神不断向上攀登,图格医疗深度结合临床需求,自研整套最适合手术图像要求的全链路内窥镜成像解决方案,从自研FPGA逻辑到专利算法再到硬件实现,成功克服了多项“卡脖子”难题。


算法方面,图格医疗已拥有超30项专利自研算法,120余项知识产权,涵盖超分辨率提升、ACRe(精准色彩还原)、畸变矫正、宽动态、电子除烟、血管增强、电子染色等能够显著提升微创手术画质的功能。并且图格坚持自研FPGA逻辑,以超强算力匹配先进算法,解决了超大数据量下低延时(整机延时<60 ms)等多种难题。


在不断攀登的研发路上,图格医疗也逐步形成了以“优化算力”+“先进算法”为核心的5大技术平台——DeepImaging® 成像平台,DeepColor® 色彩管理平台,DeepLink® 智能互联平台,DeepVision® 手术导航平台,DeepSync™计算及硬件平台。分别聚焦于内窥镜摄像系统的成像处理、色彩管理、多设备互联、AI及术中导航等前沿技术探索,使得图格医疗内窥镜系统的成像效果和数据处理明显优于其它。依托五大平台,可以进一步提升灵活设计能力,实现产品的快速迭代,加速拓展内窥镜摄像系统产品线。


基于图格独立自主的研发能力,科技部、工信部及地方政府给予了多项奖励扶持,同时被收录为世界超高清视频产业联盟会员单位,入选工信部超高清视频典型案例,并在成立5年间,多次获得国家级奖项。


因为对原研技术的坚持,以及对专业的极致追求,越来越多的优秀人才注意到图格,2022年,业界最顶尖的销售团队加入图格,无疑为好产品的市场化带来了更大的契机。


04

持续引领行业发展

国内首款4K 3D 荧光内窥镜摄像系统获批


在产品布局上,图格医疗也一步步走在了行业前列:2020年,8K成像系统在CMEF上首发。2021年,原生双4K荧光内窥镜摄像系统获准上市,NMPA/CE同步取证,研发链路采用了临床获益最大但开发难度最高的原生4K白光+4K荧光路线,率先突破并掌握亚像素级荧光立体配准技术,成像效果达到了世界领先水平,持续引领国产内窥镜行业破局发展。


2023年2月,图格医疗4K 3D 荧光三合一摄像系统获得NMPA二类医疗器械注册证,启明星·Tvenus(4K 3D ICG 三合一摄像系统)电子镜获批上市,进一步巩固了医疗内窥镜领域的风向标地位。


作为国内首款获批的4K 3D ICG电子镜,图格医疗的启明星·Tvenus系统实现了清晰、精准、快速、稳定、智能的五大核心性能,采用了4K、3D、荧光三重技术融合的成像方案,实现双路4K极高清晰,三维画面极度真实,荧光导航极其精准。


图格启明星具备如下优势:


全链路4K 3D ICG图像数据采集、传输、处理及显示,实现4K清晰度下的3D画面,给予临床超高清沉浸式手术体验;


镜头支持360度术野自适应,360°范围内旋转镜头观察术野始终正向,3D手术无需改变常规腔镜手术习惯,目前也是全球唯二能够达到此技术的生产厂家;


具备超强畸变矫正功能,图像畸变大小达到业内最优(业内主流畸变大小为16%,图格为0.1%),画面更真实,视觉更舒适;


原生荧光染色技术,通过手柄按钮随意切换三种荧光模式,术中定位肿瘤及淋巴结位置,为高难度手术顺利开展提供极大便利。能够实现肿瘤精准切除,缩短手术时间,并减少术后并发症发生几率。


目前图格三合一电子镜已应用于普外、肝胆、胃肠外科、心胸外科、泌尿外科、妇科等微创手术,并在国内各大型学术会议亮相。目前医学会、医师协会、抗癌协会等主办的大型会议中,图格均参与了手术直播环节,其真实还原手术场景的效果备受临床好评。


多位临床专家试用体验后表示,不论是在成像清晰度、色彩还原度、荧光显影,还是镜体操作便捷性、握持舒适性等方面,图格电子镜都处于国产第一序列,直追国际第一品牌,甚至在部分关键指标上实现赶超。


本次启明星亮相Medica展会,也是中国原研技术成功走向世界的一大步,展会现场众多外国专家及厂商现场观看了启明星的成像效果,表达了浓厚的兴趣。


△Medica现场演示图格内窥镜产品效果


4K 3D ICG 三合一摄像系统的诞生,也是图格医疗对上下游产业链关键技术全面掌握的具体体现,不仅能够促使产品快速开发迭代,还能支持产品线的纵向及横向的快速扩展,以及深度的产学研合作和定制化开发。


至此,图格从全高清“看得见”,4K “看得清”,及4K荧光 “看得准”,到4K+3D+荧光解决临床“看的真”的问题,并将8K作为技术储备,真正实现内窥镜硬镜支线的高规格全覆盖,系列产品在国内数百家医院使用,临床表现及性能比肩全球头部品牌。


图格表示,未来将持续加大原研力度,基于FPGA、图像处理等领域继续深耕,持续扩大图像处理的计算能力,加速探索人工智能技术在硬性内窥镜领域的应用。不断提升产品质量、降低成本、更好的助力微创手术的普及。


05

深化全球布局


在微创手术发展和人口老龄化等因素推动下,近年来全球内窥镜的市场需求和配置率快速上升。根据Research and Markets的数据,2022年全球内窥镜市场达到了362.8亿美元,中国内窥镜市场预计达到321亿元。


由于内窥镜具有较高的技术壁垒,不论是在全球市场还是中国市场,以德企、日企为主的跨国械企巨头,以其先进的工艺水平、制造加工能力,完备的产品系列矩阵和强大的品牌效应依然占据内窥镜市场主导地位。其中,在硬镜方面卡尔史托斯、奥林巴斯、史赛克引领了全球市场。


但随着临床需求的不断提高,内窥镜产品技术的不断革新,加之国产替代政策的相继发布,近年来国产内窥镜企业表现突出,在技术方面直追国外品牌,市场销售保持较高增速,中国内窥镜行业市场也迎来了百花齐放的新发展格局。


但需要注意的是,未来市场竞争或越发激烈,迎来大浪淘沙。汪彦刚博士表示,坚持自主研发,持续投入研发及人才储备,打造出具有行业领先性的产品,才是企业持续发展的核心竞争力。而图格也会持续聚焦于临床应用,致力于攻克有临床价值、有难度、有创新性的技术难点,以“普及硬科技,为生命护航”为使命,立志为人类健康保驾护航。


在国内内窥镜行业变革的同时,国产内窥镜企业也加快了在国际市场的发展,领先的国产内窥镜产品也开始在全球市场愈发活跃。目前图格销售版图已扩展至欧洲、中东、东南亚等地区,希望真正领先的技术不仅服务于国内,更能惠及全球患者。


此次世界上最大的医院及医疗设备展览会德国MEDICA盛大召开,作为中国内窥破局引领者,图格医疗携启明星·4K 3D ICG三合一内窥镜摄像系统、4K荧光内窥镜摄像系统等多款产品亮相,实现了中国医疗器械高端“智”造对内镜技术发源地的逆向输出。


广阔天地,大有可为。未来,图格医疗将以国际展会为契机,以100%自主技术为引擎,以原研产品为抓手,持续加强全球化布局,积极拓展全球“朋友圈”,向世界展示中国“智”造的医疗创新科技,服务于全球患者。

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