自古以來，醫(yī)生就一直在尋求更好的方式，以診斷和治療遭受身體內(nèi)部疾病或外傷折磨的病人。自 19 世紀(jì)以來，以微創(chuàng)方式和使病人承受最少的不適，從身體內(nèi)部檢查和治療病人，這一直是醫(yī)療實踐的重要部分。目前的內(nèi)窺鏡發(fā)展趨勢推進(jìn)了數(shù)字成像方法的采用，因而在圖像分辨率、組織識別、以及向病人及其家屬解釋治療過程方面都有了極大進(jìn)步。不過，這需要多種數(shù)字處理器處理和分配圖像數(shù)據(jù)。另外還出現(xiàn)了新的設(shè)計挑戰(zhàn)，即如何將所有電子組件及有關(guān)電源穩(wěn)壓器放進(jìn)與以前安裝的內(nèi)窺鏡攝像機(jī)控制單元 (CCU) 大小相同的空間中，以最大限度地減小安裝和采用成本。

內(nèi)窺鏡發(fā)展歷史

大多數(shù)歷史學(xué)家都認(rèn)為，Bozzini 的 Lichleiter 是第一個與我們今天所知的內(nèi)窺鏡相似的設(shè)備。該設(shè)備于 19 世紀(jì)初發(fā)明，它很不靈活，用傾斜的鏡子將圖像投射到醫(yī)生眼中，只用一根蠟燭照明，圖像質(zhì)量很差。之后大約在 20 世紀(jì)，照明方法有了改進(jìn)，幾位發(fā)明家發(fā)明了一種方法，用攝像機(jī)捕獲內(nèi)窺鏡靜止圖像。到了 20 世紀(jì) 50 年代，日本的先驅(qū)者 Mori 和 Yamadori 用內(nèi)窺鏡在世界上首次記錄了運(yùn)動影像，記錄的是生產(chǎn)過程。那個時代的攝影和運(yùn)動影像記錄技術(shù)的缺點是，圖像不能共享，不能實時處理。我們不斷沿著這些先驅(qū)們開拓的道路前進(jìn)�，F(xiàn)在，現(xiàn)代數(shù)字成像技術(shù)支持這些功能，而且分辨率比以往任何時候都高。

邁進(jìn)采用數(shù)字內(nèi)窺鏡

21 世紀(jì)，CMOS 圖像傳感器已經(jīng)達(dá)到了醫(yī)療專業(yè)人員尋求的圖像分辨率和低功耗規(guī)格。這類圖像傳感器以高達(dá)全 HD (1980 x 1080 像素) 及更高的分辨率提供高質(zhì)量圖像。有些公司超越了標(biāo)準(zhǔn) 2D HD 圖像技術(shù)，推出了 3D 立體內(nèi)窺鏡。功耗 (及其導(dǎo)致的溫度上升) 也是一個重要因素，因為 CMOS 傳感器常常置于內(nèi)窺鏡末端的攝像頭內(nèi)，其大小設(shè)計為方便手術(shù)團(tuán)隊人手操作，以定位鏡頭，呈現(xiàn)想要的圖像�，F(xiàn)代 CMOS 傳感器的高圖像分辨率和低功耗是人們對數(shù)字內(nèi)窺鏡產(chǎn)生濃厚興趣的基礎(chǔ)。

數(shù)字內(nèi)窺鏡在如下幾方面使醫(yī)生和患者受益：1) 實時數(shù)字圖像 (或視頻) 使醫(yī)生及其同行無論處于什么地方都能夠相互協(xié)作，有助于更有效地治療患者和使患者更快地恢復(fù);2) 可以即時變換各種角度查看圖像，因此手術(shù)人員能夠更容易地識別各種不同的組織結(jié)構(gòu);3) 可以非常容易地記錄和解說手術(shù)過程，方便了培訓(xùn);4) 3D 內(nèi)窺鏡為外科醫(yī)生提供了更高的可視性和深度感知性，以更好地定位組織，進(jìn)行治療;5) 圖像便捷地存儲在患者的電子醫(yī)療記錄中，以供患者及其家屬查看以及更透徹地解釋診斷、治療及治愈過程。這五個好處當(dāng)然要配備一個要求和足夠的處理能力以處理所有數(shù)據(jù)。

增加數(shù)字處理功能占用空間就會減少負(fù)載點穩(wěn)壓器的 PCB 面積

不足為怪的是，建立、顯示、操作、分配和存儲這些 CMOS 傳感器產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，需要大量數(shù)字處理能力，這種能力常常由攝像機(jī)控制單元 (CCU) 提供。典型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要組件包括圖像處理器、一個或多個 FPGA、存儲器、A/D 轉(zhuǎn)換器、視頻顯示端口和以太網(wǎng)控制器，這些組件必須集成在一起，以支持上述功能。接下來，這些器件大部分需要多個輸入電壓工作。這就給設(shè)計工程師帶來了挑戰(zhàn)，即如何在更小的空間中支持顯著增加的電源軌。

為了方便所有這些數(shù)字組件的集成，使患者和醫(yī)生同樣受益，凌力爾特推出了節(jié)省空間的 LTM4644，這是一款 14VIN 四輸出降壓型微型模塊 (µModule) 穩(wěn)壓器。LTM4644 在雙面 PCB 上占用 2.3cm x 1.5cm 空間 (參見圖 1)，可調(diào)節(jié)四個輸出電壓，每個電壓提供高達(dá) 4A 電流，以滿足數(shù)字內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中 FPGA 以及其他數(shù)字處理器的功率要求 (參見圖 2)。相比之下，其他廠商所提供類似可比的降壓型模塊解決方案需要的 PCB 面積則是 LTM4644 的 4 倍。此外，憑借可均流輸出，這款降壓型微型模塊穩(wěn)壓器使工程師能夠靈活配置穩(wěn)壓器，配置為單 (16A)、雙 (12A、4A 或 8A、8A)、三 (8A、4A、4A) 或四 (每個 4A) 輸出。這種靈活性使內(nèi)窺鏡系統(tǒng)工程師僅用一個簡單和緊湊的微型模塊穩(wěn)壓器就能夠滿足 FPGA、ASIC、微處理器和電路板上其他電路的各種電壓和負(fù)載電流要求。