不久前，在我國(guó)內(nèi)窺鏡領(lǐng)域中，新光維醫(yī)療正式向港交所遞交招股資料。其招股書中提到了五大內(nèi)窺鏡核心技術(shù)，分別是一次性使用內(nèi)窺鏡技術(shù)、超高清醫(yī)用成像技術(shù)、3D醫(yī)用成像技術(shù)、特殊光醫(yī)用成像技術(shù)和極細(xì)內(nèi)窺鏡成像技術(shù)。

通覽全文，我們發(fā)現(xiàn)在對(duì)這五大技術(shù)的介紹上，極細(xì)內(nèi)窺鏡成像技術(shù)似乎始終裹著神秘的面紗。還處于在研序列的極細(xì)內(nèi)窺鏡，既沒有詳細(xì)的產(chǎn)品介紹，也沒有市場(chǎng)競(jìng)品的介紹。

近日，動(dòng)脈網(wǎng)了解到日本有一家企業(yè)正在生產(chǎn)與極細(xì)內(nèi)窺鏡相關(guān)的極細(xì)GI（Graded Index）鏡頭。作為內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，我們將通過這個(gè)項(xiàng)目來一探究竟。

什么是“極細(xì)內(nèi)窺鏡”？

首先，我們要了解“極細(xì)內(nèi)窺鏡”究竟是什么？根據(jù)弗若斯特沙利文，極細(xì)內(nèi)窺鏡并沒有公認(rèn)的定義。據(jù)The American Society for Gastrointestinal Endoscopy刊發(fā)的文章看，極細(xì)內(nèi)窺鏡主要是指插入部分直徑在6㎜以下的內(nèi)窺鏡（包含6㎜），可以通過患者的鼻孔或口腔進(jìn)入體內(nèi)。

隨著技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上已經(jīng)有很多醫(yī)用內(nèi)窺鏡廠商可以達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)于極細(xì)內(nèi)窺鏡的要求已經(jīng)升級(jí)，插入部小于1㎜成為“真”極細(xì)內(nèi)窺鏡的新標(biāo)準(zhǔn)。

目前，有許多內(nèi)窺鏡廠商正在挑戰(zhàn)開發(fā)這樣的極細(xì)內(nèi)窺鏡。但由于極細(xì)內(nèi)窺鏡的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，要做到插入部小于1㎜，往往需要與獨(dú)立光源和獨(dú)立的圖像處理器一同使用，所以要求這二者進(jìn)行一體微小化整合。

從6㎜到1㎜，數(shù)值的變化是對(duì)內(nèi)窺鏡廠商精密制造能力的考驗(yàn)，全球能夠生產(chǎn)這樣極細(xì)內(nèi)窺鏡的企業(yè)寥寥無幾。

雖然開發(fā)難度大，但研發(fā)生產(chǎn)“極細(xì)”內(nèi)窺鏡很有必要。極細(xì)內(nèi)窺鏡由于“細(xì)”的特點(diǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景也自然擴(kuò)展到淚管、乳腺管、牙根管、耳朵等的診療。這些部位要么腔道狹窄，要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于內(nèi)窺鏡的要求比較高。

對(duì)于人體細(xì)小腔道，以前只能通過B超、醫(yī)學(xué)CT等從體外進(jìn)行成像觀察，面臨成像分辨率低、難以實(shí)時(shí)觀察的缺陷。然而利用極細(xì)內(nèi)窺鏡可以直接進(jìn)入普通內(nèi)窺鏡難以進(jìn)入的人體腔道，實(shí)時(shí)顯示人體內(nèi)組織的圖像，方便醫(yī)生直觀地進(jìn)行判斷。

同時(shí)，內(nèi)窺鏡作為一種治療手段，醫(yī)生可以在直視下進(jìn)行相應(yīng)治療。以淚道內(nèi)窺鏡為例，它需要搭載診斷用的照明和攝像纖維、沖洗裝置，以及治療用的激光纖維等，對(duì)內(nèi)窺鏡大小要求極高。但用極細(xì)內(nèi)窺鏡進(jìn)行治療，可以減少對(duì)正常組織的損傷和對(duì)其他部位功能的影響，手術(shù)的持續(xù)時(shí)間也較短，術(shù)后恢復(fù)快。

因此，對(duì)于眼科、牙科、耳科、咽喉科等科室來說，極細(xì)內(nèi)窺鏡可以解決臨床上對(duì)精細(xì)化醫(yī)療器械的需求。與此同時(shí)，也能看到極細(xì)內(nèi)窺鏡所擁有的廣闊的應(yīng)用前景。

前文所提到的日本企業(yè)，其所研發(fā)的GI鏡頭的直徑可以低至0.1㎜，應(yīng)用到內(nèi)窺鏡上則可以將其指桿直徑控制在1㎜以下，是目前市場(chǎng)上主流產(chǎn)品的一半。其可以成為極細(xì)內(nèi)窺鏡模組的重要組成之一。

來源：日方企業(yè)

極細(xì)GI鏡頭，25年慢工出細(xì)活

什么是GI鏡頭？

GI（Graded Index），即漸變折射率。GI鏡頭，則是具有折射率分布的柱面鏡頭，其折射率是從中心向外圍遞減的。

GI鏡頭在成像上主要具備兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，其一，通過多層精確控制折射率分布的形成，還可以形成局部色散控制分布來控制色差；其二，成像分辨率可達(dá)50萬像素，通過進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)，預(yù)計(jì)未來可實(shí)現(xiàn)200萬像素。

日本的光學(xué)技術(shù)在世界范圍內(nèi)非常領(lǐng)先，關(guān)于GI鏡頭，日本板硝子（NSG）、尼康、奧林巴斯等日本頂級(jí)光學(xué)廠商也曾挑戰(zhàn)過，但因?yàn)檫t遲不能得到結(jié)果的印證和公司的運(yùn)營(yíng)決策等因素，最終停止。

而這家日本企業(yè)對(duì)GI鏡頭的研發(fā)達(dá)25年之久，中間經(jīng)歷無數(shù)次反復(fù)試驗(yàn)才攻克GI技術(shù)。這項(xiàng)GI技術(shù)得到過日本科學(xué)技術(shù)廳的資助，曾被諸多日本主流媒體報(bào)道。

日方企業(yè)表示：給玻璃一個(gè)折射率分布，日本的Nippon Sheet Glass成功將其制成GI鏡頭，并作為品牌名稱SELFOC鏡頭投入實(shí)際使用，且用于了內(nèi)窺鏡。然而對(duì)于塑料，高度精確的折射率分布在世界上還沒有任何公司成功，我們是目前唯一一家成功的企業(yè)。

極細(xì)GI鏡頭最早開始于日本慶應(yīng)義塾大學(xué)理工部的小池教授開發(fā)的塑料GI鏡頭。

尚在項(xiàng)目早期，研究團(tuán)隊(duì)就迎來第一個(gè)挑戰(zhàn)：由于鏡頭充滿氣泡而阻擋了光的通過，因此無法清晰成像。經(jīng)過努力，企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的制造方法，實(shí)現(xiàn)了無氣泡GI鏡頭。

但GI鏡頭最具挑戰(zhàn)性的是控制折射率分布的變化。創(chuàng)建高度精確分布的技術(shù)是一種在PMMA材料（polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯）中獲得特殊納米粒子所需分布的技術(shù)，只有在特殊壓力、特殊溫度的幾種條件下才有可能實(shí)現(xiàn)。

僅兩年前，經(jīng)過數(shù)次迭代后這個(gè)難關(guān)才算攻克，極細(xì)GI鏡頭終于迎來清晰的成像效果。

來源：日方企業(yè)

超低價(jià)GI鏡頭，助力一次性內(nèi)窺鏡

極細(xì)GI鏡頭的另一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是成本控制。得益于極細(xì)GI鏡頭原材料的選擇，不僅使其實(shí)現(xiàn)了超低價(jià)；還具有良好的柔韌性，即使跌落不會(huì)破裂，用力彎曲也難以折斷。

GI鏡頭的原材料是PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯），又稱亞克力或有機(jī)玻璃。這是一種高分子聚合物，是常見的玻璃替代材料，具有高透明度、低價(jià)格、易于機(jī)械加工等優(yōu)點(diǎn)。由此，GI鏡頭的生產(chǎn)成本很低。

日方企業(yè)表示，通過設(shè)計(jì)和材料的選擇，極細(xì)GI鏡頭可以將傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡的價(jià)格從幾百萬日元（約幾十萬元人民幣）降低到一百萬日元（約六萬元人民幣）以下。

一次性內(nèi)窺鏡，可以解決臨床上交叉感染的痛點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)一次性內(nèi)窺鏡的市場(chǎng)空間超百億元。但一次性內(nèi)窺鏡要推廣使用，還需要解決好于成本控制和成像等產(chǎn)品性能上的問題。

而極細(xì)GI鏡頭憑借其成像清晰、成本低兩大優(yōu)勢(shì)，可以助力一次性內(nèi)窺鏡低成本量產(chǎn)。其主要應(yīng)用于內(nèi)窺鏡中的硬鏡，可在眼科、消化外科、胸外科等多個(gè)領(lǐng)域使用。

綜上所述，極細(xì)GI內(nèi)窺鏡的特點(diǎn)表現(xiàn)于以下幾點(diǎn)：

• 鏡頭極細(xì)，直徑0.1㎜，僅通過100微米的線性GI即可實(shí)現(xiàn)視頻傳輸；
• 圖像分辨率高，可達(dá)50萬像素，通過技術(shù)改進(jìn)未來可實(shí)現(xiàn)200萬像素；
• 價(jià)格低，可用作?次性內(nèi)窺鏡；
• 柔韌性好，不易折斷。

深耕光學(xué)鏡頭領(lǐng)域，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷世界

參與極細(xì)GI鏡頭項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)是由來自日本國(guó)立大學(xué)的有機(jī)化學(xué)專家、日本大公司出身的光學(xué)專家、塑料加工工程師和塑料聚合工程師等組成，他們?cè)诟髯缘膶I(yè)領(lǐng)域均積累了30多年的豐富經(jīng)驗(yàn)。

研發(fā)極細(xì)GI鏡頭的日方企業(yè)，則在光學(xué)鏡頭垂直領(lǐng)域深耕了36年，1985年開始進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域。其產(chǎn)品被Apple、Google、SONY、Panasonic、京瓷、奧林巴斯、歐姆龍、豐田汽車、本田汽車、東京大學(xué)、京都大學(xué)、資生堂、花王、小林制藥、大正制藥等日本以及世界知名企業(yè)購買。

其產(chǎn)品還取得諸多世界首創(chuàng)成就。例如，1987年公司開發(fā)了世界上第一臺(tái)“Touch and View 視頻放大鏡”，只需放到目標(biāo)對(duì)象上就可以在監(jiān)視器上進(jìn)行放大觀察。1988年，研制了世界上第一臺(tái)便攜式數(shù)碼顯微鏡，該產(chǎn)品現(xiàn)已經(jīng)售出35萬多個(gè)，被引入許多行業(yè)和全球性公司的質(zhì)量控制中，包括美國(guó)的NASA（美國(guó)航空航天局）。

日方企業(yè)表示：蘋果原CEO史蒂夫?喬布斯在主題演講中介紹了我們的產(chǎn)品，并給予了高度評(píng)價(jià)。我們的產(chǎn)品在與日本尼康的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中，最終被NASA采用。在與德國(guó)的ZEISS競(jìng)爭(zhēng)中被諾基亞采用。在日本NEC和富士通的智能手機(jī)采用了我司的鏡頭。

此外，在醫(yī)療領(lǐng)域，日方企業(yè)對(duì)是否患有阿爾茨海默癥、抑郁癥的精神診斷設(shè)備和對(duì)寵物心情狀態(tài)的診斷設(shè)備等新產(chǎn)品已經(jīng)面市；關(guān)于新冠、SARS、流感等上呼吸道感染的檢測(cè)設(shè)備正在申請(qǐng)醫(yī)療認(rèn)證中；對(duì)阿爾茨海默癥、抑郁癥的治療設(shè)備也在研發(fā)中。

動(dòng)脈網(wǎng)了解到，這款極細(xì)GI鏡頭目前已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室階段的驗(yàn)證，正待市場(chǎng)化。這家日方企業(yè)表示，為了使產(chǎn)品盡快得到應(yīng)用，希望技術(shù)轉(zhuǎn)移給中國(guó)有實(shí)力的企業(yè)，由中國(guó)企業(yè)來實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和商業(yè)化落地。

參考資料：新光維醫(yī)療招股書