醫(yī)用圖像傳感器穩(wěn)定增長會給哪些領(lǐng)域帶來長足發(fā)展？

醫(yī)用圖像傳感器(成像儀)的需求以9%的年增長率穩(wěn)定增長，到2017年市場規(guī)模將超過1億美元，出貨量將達到500萬個。這些出貨量將使得圖像傳感器給X光機市場、3D成像、內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域帶來長足的發(fā)展。出現(xiàn)高增長的原因是發(fā)達國家的老齡化推高了醫(yī)療需求以及新興地區(qū)越來越富裕。醫(yī)用圖像傳感器的出貨量如果一直保持23%的增長率，到2017年將達到500萬個。這些出貨量將由面向內(nèi)窺鏡領(lǐng)域以及膠囊內(nèi)鏡和一次性內(nèi)窺鏡等新領(lǐng)域的低成本圖像傳感器貢獻。

在X光機市場上，圖像傳感器將由非晶硅轉(zhuǎn)向CMOS

在醫(yī)療和生物用圖像傳感器市場上，X光機使用的大尺寸傳感器占了大部分份額，在該領(lǐng)域的收益中占到90%。

非晶硅技術(shù)適合以低輻射劑量進行大面積體表照射。但由于像素尺寸最小為100μm左右，因此分辨率不足以用于乳腺X光機等用途。另外，讀取速度也有限，因此處理性能達不到手術(shù)中的螢光透視等實時攝像要求的水平。

而隨著CMOS處理器的成本不斷下降，使用CMOS處理器的超薄平板探測器開始搶占非晶硅平板探測器的份額。CMOS超薄平板可以提高乳腺X光機的分辨率，可高速拍攝手術(shù)影像。不過，目前以高成品率制造出晶圓大小的傳感器并加工成15～20cm左右的平板還很難，成本也很高。雖然CMOS實現(xiàn)增長，但 CCD需求并未像當(dāng)初預(yù)期的那樣大幅下滑。因為在醫(yī)療領(lǐng)域，CCD已積累了非常豐富的知識和經(jīng)驗。

在牙科用X光機市場上，用于從口腔內(nèi)側(cè)給1～2顆牙拍攝X光片的小型CMOS傳感器在歐洲已達到實用水平，在美國也在推廣。而在從口腔外側(cè)拍攝全景X光片的X光機領(lǐng)域，今后仍將以CCD為主。

單一光子檢測掀起癌癥治療革命

由于照到CMOS傳感器上的單一光子能量已經(jīng)能夠測量出來，現(xiàn)在完全可以處理光子所穿透的體組織的信息了。如果癌的實際尺寸和擴散程度能夠準(zhǔn)確拍成圖像，這將掀起一場癌癥治療革命。由于每個像素都使用晶體管，采用非常高速的運算能力，因此需要復(fù)雜的電子技術(shù)。為了大量轉(zhuǎn)換單一X射線光子的波長，需要在 CMOS芯片上安裝CdTe光導(dǎo)晶圓以代替現(xiàn)在使用的IC上的閃爍薄膜。所以，可能每個像素都必須有用于連接的突起。

3D成像對牙科有幫助

CMOS超薄面板還能以遠低于現(xiàn)有CT技術(shù)的輻射劑量實現(xiàn) 3D成像。這被稱為錐束CT，就是將要拍攝的身體部位放在CMOS平板探測器和X射線光子的錐束之間，使X光源和探測器圍繞患者旋轉(zhuǎn)。該技術(shù)尤其會在乳腺 X光機以及存在輻射過量問題的其他身體部位的檢查中得到推廣。另外，與二維相比，3D成像將給牙科醫(yī)生帶來很大的幫助。因為這有助于檢查患者的牙齒咬合情 況，還有助于簡化假牙的制作和安裝。

內(nèi)窺鏡將走向“chip-to-tip”

現(xiàn)在，大部分內(nèi)窺鏡采用的是CCD圖像傳感器。并且，擁有CCD圖像傳感器相關(guān)技術(shù)的是系統(tǒng)廠商。但另一方面，新推出的內(nèi)窺鏡則主要采用成本更低的小型CMOS圖像傳感器。CMOS圖像傳感器份額逐漸擴大，將成為市場主流。

柔性內(nèi)窺鏡的主要趨勢是“chip-to-tip”。就是將很小的傳感器芯片移到內(nèi)窺鏡頂端以減小內(nèi)窺鏡尺寸，為傳遞電信號用細線代替光纖，為簡化插入操作而提高柔軟度。

另外，低成本CMOS傳感器還有望實現(xiàn)一次性內(nèi)窺鏡。這是因為，存在購買新的內(nèi)窺鏡比消毒成本更低以及消毒不到位等情況。通過更好的設(shè)計，像素的靈敏度和信噪比將得到改善。

利用超多波長提高觀測性能

內(nèi)窺鏡的3D成像是利用兩張來自圖像傳感器的圖像，將接近實物的體內(nèi)影像立體地展示給外科醫(yī)生。該技術(shù)已經(jīng)能用于非柔性內(nèi)窺鏡。超多波長攝像是通過使用新的照明來實現(xiàn)巨大差異。比如，使用近紅外光時，與可見光相比，可以發(fā)現(xiàn)更細微的內(nèi)出血，還可以觀察到組織更深處。

對于內(nèi)窺鏡無法到達的小腸，膠囊內(nèi)鏡是對這一部位進行檢查的唯一一種無創(chuàng)方法，需求越來越大。以色列基文影像占據(jù)該市場68%的份額，與奧林巴斯的競爭越來越激烈。現(xiàn)在，索尼已出資奧林巴斯，因此有可能在醫(yī)用成像設(shè)備市場上投入大量電子技術(shù)。