3D、多波长,医用图像传感器新技术接连亮相

2013-05-02 20:17:57来源: 互联网 关键字:图像传感器
医用图像传感器(成像仪)的需求以9%的年增长率稳定增长,到2017年市场规模将超过1亿美元。出现高增长的原因是发达国家的老龄化推高了医疗需求以及新兴地区越来越富裕。医用图像传感器的出货量如果一直保持23%的增长率,到2017年将达到500万个。这些出货量将由面向内窥镜领域以及胶囊内镜和一次性内窥镜等新领域的低成本图像传感器贡献。

在X光机市场上,图像传感器将由非晶硅转向CMOS

在医疗和生物用图像传感器市场上,X光机使用的大尺寸传感器占了大部分份额,在该领域的收益中占到90%。

非晶硅技术适合以低辐射剂量进行大面积体表照射。但由于像素尺寸最小为100μm左右,因此分辨率不足以用于乳腺X光机等用途。另外,读取速度也有限,因此处理性能达不到手术中的萤光透视等实时摄像要求的水平。

而随着CMOS处理器的成本不断下降,使用CMOS处理器的超薄平板探测器开始抢占非晶硅平板探测器的份额。CMOS超薄平板可以提高乳腺X光机的分辨率,可高速拍摄手术影像。不过,目前以高成品率制造出晶圆大小的传感器并加工成15~20cm左右的平板还很难,成本也很高。虽然CMOS实现增长,但CCD需求并未像当初预期的那样大幅下滑。因为在医疗领域,CCD已积累了非常丰富的知识和经验。

在牙科用X光机市场上,用于从口腔内侧给1~2颗牙拍摄X光片的小型CMOS传感器在欧洲已达到实用水平,在美国也在推广。而在从口腔外侧拍摄全景X光片的X光机领域,今后仍将以CCD为主。

3D成像对牙科有帮助

CMOS超薄面板还能以远低于现有CT技术的辐射剂量实现3D成像。这被称为锥束CT,就是将要拍摄的身体部位放在CMOS平板探测器和X射线光子的锥束之间,使X光源和探测器围绕患者旋转。该技术尤其会在乳腺X光机以及存在辐射过量问题的其他身体部位的检查中得到推广。另外,与二维相比,3D成像将给牙科医生带来很大的帮助。因为这有助于检查患者的牙齿咬合情况,还有助于简化假牙的制作和安装。

单一光子检测掀起癌症治疗革命

由于照到CMOS传感器上的单一光子能量已经能够测量出来,现在完全可以处理光子所穿透的体组织的信息了。如果癌的实际尺寸和扩散程度能够准确拍成图像,这将掀起一场癌症治疗革命。由于每个像素都使用晶体管,采用非常高速的运算能力,因此需要复杂的电子技术。为了大量转换单一X射线光子的波长,需要在CMOS芯片上安装CdTe光导晶圆以代替现在使用的IC上的闪烁薄膜。所以,可能每个像素都必须有用于连接的突起。

内窥镜将走向“chip-to-tip”

现在,大部分内窥镜采用的是CCD图像传感器。并且,拥有CCD图像传感器相关技术的是系统厂商。但另一方面,新推出的内窥镜则主要采用成本更低的小型CMOS图像传感器。CMOS图像传感器份额逐渐扩大,将成为市场主流。

柔性内窥镜的主要趋势是“chip-to-tip”。就是将很小的传感器芯片移到内窥镜顶端以减小内窥镜尺寸,为传递电信号用细线代替光纤,为简化插入操作而提高柔软度。

另外,低成本CMOS传感器还有望实现一次性内窥镜。这是因为,存在购买新的内窥镜比消毒成本更低以及消毒不到位等情况。通过更好的设计,像素的灵敏度和信噪比将得到改善。

利用超多波长提高观测性能

内窥镜的3D成像是利用两张来自图像传感器的图像,将接近实物的体内影像立体地展示给外科医生。该技术已经能用于非柔性内窥镜。超多波长摄像是通过使用新的照明来实现巨大差异。比如,使用近红外光时,与可见光相比,可以发现更细微的内出血,还可以观察到组织更深处。

 对于内窥镜无法到达的小肠,胶囊内镜是对这一部位进行检查的唯一一种无创方法,需求越来越大。以色列基文影像占据该市场68%的份额,与奥林巴斯的竞争越来越激烈。现在,索尼已出资奥林巴斯,因此有可能在医用成像设备市场上投入大量电子技术。

关键字:图像传感器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2013/0502/article_3668.html
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