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一文概览眼底照相机发展历程

思宇MedTech 48

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文章来源:眼未来编辑:白晓菲转载要求:首发24小时后可转载,需注明来源


随着科技不断发展,眼科医疗器械也在更新换代,以前眼科中比较常用的眼底镜检查已经逐渐被眼底照相机取代。根据Lancet杂志的报告,到2050年,预计全球将有8.95亿人患有眼部疾病。眼科诊治需求刚性,而眼底检查是眼科基础检查之一,对眼科疾病的早期诊断有重要作用。


全球眼底照相机市场规模于2021年达32.88亿元人民币,其中,中国占全球眼底照相机市场份额的33%。


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初识眼底照相机


眼底检查(fundus examination)是利用带有照明和放大装置的特殊仪器,检查玻璃体、视网膜、脉络膜及视神经等眼球后部的方法。


眼底照相机是一种用于临床医学领域的分析仪器,可用于检查玻璃体、视网膜、脉络膜等部位,大多数眼部疾病患者接受检查时,都可能会接触到这类检测仪器。


眼底照相机主要由大物镜系统、控制器、照明系统、观察成像系统、照相暗盒等组成。基于光学成像技术的眼底摄影系统,通过白光LED照亮视网膜,将眼底图像成像于传感器上,从而将获取的图片呈现在显示屏上。大多数眼底照相机都可以进行不同波长图像的采集,进而形成较为完整的眼底检测图,展示不同层次的眼底信息。

(眼底照相机成像原理)


眼底照相机可进行散瞳检查和无散瞳检查,支持眼科疾病检测、诊断与分析,为眼科疾病治疗方案调整提供依据。


眼底照相主要检查部位为眼底后极部,包括视神经、眼底血管、黄斑区、玻璃体及视网膜。与普通眼底常规检查相比,眼底照相机检查更为全面、详细,可以检查不同时间点上的眼底形态,并将检查得到的数据进行保存,对不同时间点上的眼底图像进行对比,通过视网膜形态学变化来发现病情。相较于传统的眼科检查,眼底照相机检查成本低,诊断迅速、结果精确、视野范围广、可重复性高、能看到更多眼底组织的结构细节、并具有数字化保存功能,便于定期对比和疾病长期随访等。


医生诊断眼部的具体病变,通过检测成像,可了解患者的血液粘稠度、血氧饱和度、氧代谢、血流波动等指标,对于早期不明显的眼部疾病诊断也有一定作用。眼底照相机可以广泛应用在高度近视、青光眼、眼部黄斑、视乳头水肿、视网膜变性、视网膜静脉阻塞、视网膜脱离等眼部疾病诊疗中。糖尿病、肾病、脑血管病等疾病常见并发症中包含眼部疾病,特别是糖尿病会引发视网膜病变,严重时导致失明,在以上疾病诊疗中也需要利用眼底照相机。此外,除眼部疾病外,部分心脑血管疾病也可通过眼底照相机进行诊断,有利于尽早发现及辅助治疗。


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眼底照相机的发展历程


作为眼科检查设备的一员,眼底照相机经历了从传统光学彩照、共焦激光彩照到超广角共焦激光彩照的发展历程。


1851年,德国眼科医生Helmholtz发明了直接检眼镜,被看作现代眼科学发展的里程碑。

(德国眼科医生Helmholtz)


1925年,德国卡尔蔡司集团成功设计出第一台性能完善的眼底照相机。


此后,德国、美国和日本等国家对眼底照相机进行研究和改进,逐渐形成了两种结构简单且被广泛使用的眼底照相机:内部照明方式的眼底照相机和外部照明方式的眼底照相机。


随着间接眼底镜、前置镜的应用,眼底检查的视野范围不断扩大。国内外也相继研究出多种可以提高视网膜成像质量的眼底照相机光学结构,如自由曲面式眼底照相机、自适应光学眼底照相机、折反式眼底照相机光学系统等。


1950年,彩色眼底照相应运而生,客观地记录了眼底世界。

1955年,卡尔蔡司集团将电子闪光技术引入眼底照相机,研究出现代眼底照相机。同年,我国陆道炎教授根据间接法眼底检查的光学原理,利用普通单镜头反光镜箱进行摄影,设计制造出我国第一台眼底照相机。

(陆道炎的眼底照相机示意图)


1961年,荧光素眼底血管造影可动态显示出眼底血管的形态。

1991年,相干光层析成像术(OCT)诞生,相当活体视网膜分层电镜解剖结构。


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眼底照相机市场分析


随着人口老龄化、环境和生活方式的改变,视力损伤和盲症患者人数急剧增长。据世界卫生组织发布的《世界视力报告2021》显示,2020年全球近视患者为26亿人,其中老花眼患者为18亿人;40至80岁青光眼患者为7600万人;沙眼倒睫患者为250万人;糖尿病视网膜病变成年患者为1.46亿人;30岁至97岁的老年性黄斑变性患者为1.956亿人。


世界卫生组织预测,到2030年,全球近视人数将增长至33.6亿人,其中伴随严重并发症的高度近视患者人数将增至5.167亿人,糖尿病视网膜病变患者人数将增至1.806亿人,老年性眼疾青光眼患者人数将增至9540万人、老年性黄斑变性患者人数将增长至2.433亿人。


据国家卫生健康委2020年发布的《中国眼健康白皮书》数据,我国近视人口从2016年5.4亿人迅速增加至2020年6.6亿人,全国人口近视发生率由39.2%升至47.1%,并有不断增加趋势。青光眼、白内障以及屈光不正是中国主要的致残致盲性疾病。除此之外,眼底病、黄斑变性也是致盲的重要因素。

全球眼底照相机市场规模于2021年达32.88亿元人民币,其中,中国占全球眼底照相机市场份额的33%。贝哲斯咨询预测,至2027年全球眼底照相机市场规模将以6.7%的CAGR达到51.77亿元。全球市场主要的眼底照相机生产商包括日本佳能Canon、日本拓普康Topcon、卡尔蔡司Carl Zeiss Meditec、美国科瑞Kowa、芬兰Optomed、日本尼德克Nidek等,除中美欧之外,日本、韩国、印度和东南亚地区,依然是不可忽视的重要市场。


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眼底照相机主要玩家


(一)Canon

(来源:Canon官网)


佳能株式会社(Canon)是日本领先的生产影像与信息产品的综合集团,总部位于日本东京。从1937年成立以来,佳能已将业务全球化并扩展到多个领域,并在美洲、欧洲、亚洲及日本设有4大区域性销售总部,在世界各地拥有子公司200家。2016年,日本东芝公司将旗下东芝医疗系统公司出售给佳能公司,收购报价为7000亿日元(约合人民币405亿元)。

(来源:Canon官网)


CR-2 PLUS AF免散瞳数字眼底照相机配有FAF自发荧光,具有自动对焦及自动拍摄功能,可以快速、方便的拍摄高画质眼底图像,并对上下分割线显示的瞳孔图像进行合并。其采用FAF拍摄,能够对随年龄增长而蓄积在玻璃膜内的脂褐素进行非侵入性观察,有助于辅助医生顺利诊断。


(二)Topcon Corporation

(来源:Topcon官网)


Topcon公司建于1932年,原名日本东京光学机械株式会社。1960年与世界电子仪器领域的先驱东芝公司联合,成为东芝公司的子公司。Topcon的产品涉及测量仪器、眼科医疗设备,工业电子设备,光学设备及不断延伸的诸多领域。在光学领域,Topcon通过提供先进的成像、诊断解决方案和智能数字技术,解决老龄人口的眼病问题。

(来源:Topcon官网)


TRC-NW8是一款易于使用的免散瞳眼底照相机,具有1620万像素摄像头,提供45°视野的高分辨率图像,九个内固定点有助于视网膜广角视图的合成,可在被检查者未散瞳的情况下获得清晰的眼底图像,不仅可以拍摄彩色/无赤光/荧光素血管造影,还可以拍摄自发荧光眼底图像,满足临床多种需求。


(三)Carl Zeiss Meditec

(来源:Carl Zeiss官网)


蔡司集团是一家制造光学和光电设备的德国企业,成立于1846年,总部位于巴滕符堡州的奥伯科亨市,在全球约50个国家运营,拥有30多个生产基地、60多家销售和服务公司以及30多个研发基地。集团从成立起就专注于光学领域,开发针对生物及材料科学领域的显微镜解决方案,以及用于眼科和显微外科诊疗的医疗技术解决方案。

(来源:Carl Zeiss官网)


CLARUS 500超广角眼底相机具有7um的高分辨率,可呈现眼底真实色彩,联合直观的阅图软件,有助于医生查看、对比、评估、追踪病变的细微变化。超广角模式能够捕获从黄斑部到视网膜周边部的清晰图像,对周边部视网膜病变进行全面记录和检测,无需散瞳就能进行视网膜图像分析,避免患者因使用散瞳剂所造成视力模糊以及对光敏感,优化诊疗流程。


(四)Kowa American Corporation

(来源:Kowa官网)


Kowa成立于1894年,业务涉及多个行业,包括医疗保健、工业和节能。Kowa美国洛杉矶分公司是Kowa有限公司中电子和光学部门的一部分,成立于加利福尼亚州托伦斯,为北美和南美提供高品质的运动光学、镜片和医疗产品。在眼科诊断领域,Kowa American Corporation提供多种诊断工具,并为眼部护理提供简单易用的解决方案,有助于优化临床工作流程。

(来源:Kowa官网)


Nonmyd WX-3D是一款多功能眼底照相机,既提供2D图像,又提供立体3D图像,并能3D查看ONH和黄斑图像,支持青光眼等眼部疾病的诊断。该眼底照相机还具有图像导出功能,允许输出到网络上的指定文件夹,诊断数据还可以保存在SD卡上,用户可以使用图像归档系统软件保存和/或查看图像。


(五)Nidek Co., Ltd.

(来源:Nidek官网)


Nidek株式会社成立于1971年,总部位于日本爱知县,在广石、滨町、津原、东原、大泽建有工厂,在北京和迪拜设有海外分公司。公司的眼科和验光业务包括眼科手术器械、检查和诊断器械、电子病历/医疗档案系统、眼内透镜和皮肤科手术激光的设计、开发、制造、销售等,以及验光仪器、眼镜片、光学部件、滤光器涂层的销售和进出口。

(来源:Nidek官网)


AFC-330是一款自动免散瞳眼底照相机,其内置一个高清晰相机与方便存储数据的内置电脑,无需复杂的组装及连线,并具有五种自动功能:三维自动追踪、自动对焦、眼前部到眼底的自动切换、自动拍摄、自动打印和输出,可实现立体图和全景摄影导航。


(六)Optomed Plc.

(来源:Optomed官网)


Optomed成立于芬兰,是全球领先的研发和生产手持式眼底照相机的公司。1997年研发出第一款革命性产品,现已开发和生产免散瞳手持式数码眼底及造影成像设备,产品获得美国(FDA),欧洲(CE),中国(CFDA)、日本、韩国、俄罗斯等多国销售资质,并符合国际ISO 10940眼底相机标准。

(来源:Optomed官网)


Smartscope M5手持式免散瞳眼底照相机是一款集普通成像、眼底成像于一体的数码医用相机,可应用于常规眼科检查、小儿患者、卧床患者眼部检查以及眼底疾患初筛等。该手持式眼底照相机采用非接触式无创拍摄,无需散瞳也能捕捉到高清眼底图像,可调节的内固视点,有效提高拍摄成功率,且能实现多眼位拍摄。


(七)epipole

(来源:epipole官网)


epipole是一家英国视网膜成像产品研发商,由成像系统和算法开发专家Craig Robertson博士于2011年成立,致力于改善慢性眼病的治疗。公司开发了手持眼底照相机,可对视网膜进行视频扫描,为临床医生提供图像以进行进一步评估。

(来源:epipole官网)


epiCam是一款高性能、手持式的便携无线眼底相机,它使用epipole的视频直接检眼镜(VDO)平台,实现视野的平移和倾斜,可拍摄活体视网膜的实时高分辨率视频及附带的静止图像。通过实时视频记录运动组织和脉管系统进行动态成像,以检测眼底的微小动态变化,附带审查平台,用于审查、存储、注释和检索以前的眼科检查以进行比较。


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结语


随着老龄化加剧和大众生活方式的转变,眼科患病率居高不下,眼科医疗器械行业市场潜力巨大。作为眼科医疗器械家族中的重要成员,眼底照相机可在免散瞳和散瞳条件下对视网膜和眼周组织进行成像,协助医生进行预检查。但现阶段绝大多数眼底照相机只能对眼底表面成像,可能丢失眼底的三维信息,因此具有视网膜三维重建功能的新型眼底照相机将成为新的研宄方向。

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