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用天花板顶破天花板!海信医疗摘下“皇冠上的明珠”

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只有天花板级的技术,才能突破天花板级的应用难题。

内窥镜显示器,微创手术不可或缺的设备,是行业内公认的高端天花板级产品,被誉为“皇冠上的明珠”。 技术难度最高,使用场景最大,医生要求最高,发展也最活跃。

Mini-LED背光显示技术,是目前液晶显示器类中最趋近于显示天花板的技术,不管是在分辨率、动态范围、色域覆盖等方面优势十分突出,也是海信长期积累的核心技术之一。

Mini-LED显示技术一旦应用于内窥显示产品上,将具有极大的代差级技术优势和成本优势。

4月25日,海信医疗正式发布全球首台55吋Mini-LED医用内窥显示器。该款产品采用海信自研的Mini-LED背光模组,对比度达到20万:1,红色色域100%覆盖BT2020,开启了高动态内窥显示时代。这意味着,未来医生能够更加清晰的看到患者腔体内组织,减轻在手术过程中的视觉疲劳,提高手术的精准性和效率。

事实上,海信发布全球首台55吋Mini-LED医用内窥显示器并不是偶然,而是其多年技术积累和深刻需求洞察下的注定。

选择Mini-LED这扇窄门

2014年,海信医疗开始投入医用显示器的研发,并在2016年第一代26吋2K产品,2019年首次推出32吋4K产品、2021年推出55吋4K多分区背光控制内窥显示器产品,逐渐成为内窥显示器领域的国内一线品牌。

不过,在与多个医生沟通并跟台了数十台手术后,海信医疗公司医用显示所所长洪胜峰和同事们也发现了新的痛点:手术场景下,内窥显示器会出现暗场出血点为黑色和层次感差的问题。

“就像一个隧道打光的时候,隧道口的光很亮,但是隧道里光很暗,这样就会和实际存在差异。手术过程也是同样如此,需要有景深感、立体感。”在洪胜峰看来,内窥显示器视平面显示,但现有技术很难改变,要解决必须选择更新的显示技术。

到底什么技术是最适合的?得益于海信集团在显示领域丰富的技术积累,洪胜峰和同事在详细对比OLED、叠屏、Mini-LED等众多显示技术的特点后,最终将Mini-LED确定为新一代内窥镜显示器的解方案。

“一方面Mini-LED是一种成熟度较高的新型显示技术,可以用来实现高对比度、高动态范围和色域覆盖;更重要的是,Mini-LED模组背光技术可以解决这个景深感的问题。”

这是一扇没人推开过的窄门。洪胜峰说,“目前行业上模组都是外购的,也不具有自研Mini-LED模组背光的能力,这次我们就要蹚出一条与行业不一样的路子。”

2021年7月,海信医疗正式开始55吋Mini-LED医用内窥显示器的研发。

更难的是画质调试

画质调试就像内功,很少有厂家能够做到,医用显示产品的画质则需要更为深厚显示技术功底,才能达到近乎苛刻的调校要求。

海信医疗公司画质设计工程师董杰表示,画质调试的复杂性在于:手术中的血管、脂肪、组织等显示的效果都需要画质调整,要综合考虑适应不同的手术场景,还要适配不同内窥镜厂家的显示效果和接口的适配性。

Mini-LED内窥显示器虽然拥有着业内最高的85%的BT2020色域覆盖,但调试如果不够精准反而有副作用,特别是腔体内部的红色,甚至会出现色域覆盖越宽偏差越大的情况。

在画质调整的过程中,董杰使用24色卡,这是全球公认的高端色卡,将实物的东西放在旁边,右边是医用显示器,把光线打到显示器上显示出24色,挨个对比调整,力求做到真实还原实物。与此同时,董杰结合海信的基准光源算法方案,使内窥显示器达到了行业内领先的色彩精准程度。

只做到实验室内的颜色精准并不够,还要调整不同内窥镜厂家的显示效果和接口的适配性,董杰为此跑遍了全国十几家厂商进行测试。

“我们一开始拿去的样机调试后能够达到厂商的要求,回来后我们就按照记录下来参数进行调试,但在量产机发过去后会发现有些机器存在偏差,两台显示器实测数据相差不大,但是接上内镜设备后主观表现差异肉眼明显。”董杰回忆,这样的问题让她非常崩溃。

最终,在拆了40台机器逐台摆起来看有观察区别、反复验证后,董杰最终找到了问题的根源并确定了合适的方案,并形成了一套可以执行的标准。

“现在有些客户会要求我们内窥镜设备采用他们自己家的,显示器用我们的,他们对标的产品可能是国际一流的内镜设备配国际一流的显示器,在经过调试后,我们也能达到同样的标准。”董杰说,有些内窥镜厂家会和海信共同分析图像效果进行系统的参数调节。

一切都是从零开始

而在硬件上,Mini-LED内窥显示器没有行业可以借鉴的模板,一切都是从零开始,一边摸索一边解决研发过程中遇到的各种问题。

“首先就是模组问题。因为采用的是海信自研Mini-LED背光模组,能量的分布、产品的均匀性以及色域等问题,每一个细节都需要不断去打磨。” 洪胜峰说,为了找到既能达到色域要求又可以克服高亮度带来衰减的屏幕材料,研发团队反复验证、讨论并找到供应商数次沟通后,才确定下合适的方案。

屏蔽静电和电刀干扰是又一个难题。

和普通电视使用环境简单不同,手术室里的设备非常多,切割的电刀、骨科的电锯,内窥显示器的使用环境更为复杂,使用过程中往往会受到静电的影响。

“对于家用产品来说,8000V静电测试实验产品不坏就可以接受,但是在医用产品来说,8000V测试中,不能出现图像异常、不能闪烁,更不能黑屏。” 洪胜峰说,这对于第一次做Mini-LED内窥显示器的团队来说是非常大的挑战。

“我们最开始打8000V的时候图像总是黑,我们就开始排查,从信号源到线缆再到显示器,一项一项排查原因。”一个多月的时间里,团队经过数十次测试、整改、再测试、不断优化后,内窥显示器的静电测试终于到达标准要求。

电刀是外科手术的重要设备,但也会对内窥显示器造成极大的电磁干扰。

抗电刀干扰没有一个统一标准,团队就对标国际最好的品牌,按照国际上最严苛的标准,在板级上面进行了加强的抗干扰设计,实现多重屏蔽设计。他们还将电刀的电线缠绕到显示器或者模组上,紧贴着显示器,将干扰问题模拟到最大化。

最终,经过两个月的试验,海信内窥显示器在抗干扰方面能够抵抗8000V接触放电,15000V的空气放电,保证图像在出现干扰的情况下不会出现异常,海信医疗也在行业内率先掌握了Mini-LED抗干扰的设计技术。

除了抗干扰以外,Mini-LED医用内窥显示器采用了双电源结构,任何一块电源板突然出现问题,另外一块电源板无缝备份切换,保确手术过程中不会有任何异常表现,更不会宕机,达到手术环境下对于内窥显示器稳定、可靠的要求。

摘下皇冠上的明珠

历经10个月,4月25日的2022年新品发布会上,海信医疗正式发布全球首台55吋Mini-LED医用内窥显示器。

发布会上,青岛海信医疗设备股份有限公司助理副总经理陈永健介绍,作为行业内最高端显示产品,海信Mini-LED内窥镜显示器具有4K超高清显示和高色域,高对比度以及暗场表现细节,颜色精准显示等五大突出优势:

相比于业内现有的内窥镜显示器,陈永健说,拥有Mini-LED技术加持的55吋Mini-LED医用内窥显示器对比度高达20万:1,尤其在细小狭长的腔体内,呈现更多深层次的组织细节,大大提高画面层次感,有效协助医生识别病灶及周围环境。

在色域覆盖方面,这款新品的色域覆盖率可达85%,红色色域更是100%覆盖BT2020标准,完美呈现内窥环境下各种红色需求,可以有效解决医生在手术场景下,暗场出血点为黑色和层次感差的手术痛点,出血颜色清晰可见。

与此同时,该款Mini-LED医用内窥显示器还支持多种色彩独立调整,展现更多的色彩细节,提高色彩对比度,使其达到与临床开放手术一样的显示效果。

“海信内窥镜显示还具备图像增强功能,可以提升腔体内组织清晰度,提高对组织结构的识别能力、增强图像细节的表现力,提升腔体内组织清晰度,减轻医生手术疲劳,提高手术效率。”陈永健说。

第五,其还拥有行业最先进的无损4K显示接口,可真实还原4K内窥镜超高清视频信号,支持4K 60Hz信号的无损接收与显示,有效解决数字化手术室长距离传输的用户痛点。

此外,产品还能够实现灵活定制,能够满足不同用户的特殊需求等优势。

“全球首台55吋Mini-LED医用内窥显示器的发布,标志着行业进入高动态内窥显示时代!”青岛大学附属医院院长董蒨评价说,这款产品的上市大大改善了手术情况下大量出血点及神经系统的可见性,使腔体内组织能够真实还原,达到与实际开放式临床手术的同等效果,可以有效减我们医院医生手术过程的视觉疲劳度,提高了手术的效率。

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