前言

隨著技術的發展，醫學影像作為科學技術的主要成就之一，在無創診斷和治療領域已經有了多種應用。其中一個應用是內窺鏡，在20世紀90年代，當利用電荷耦合裝置將圖像傳輸到顯示器上成為可能時，內窺鏡變得更加廣泛。為了幫助醫生更好地識別和定位病灶，廠商不斷提高內窺鏡的分辨率，人體醫療內窺鏡的分辨率從1080P逐漸發展到如今的4K。除此之外，熒光和3D技術都被創造性地加入，以進一步幫助醫生更準確地診斷人體并進行手術。日前，工信部在《醫療裝備產業發展規劃 (2021-2025年) 》中，對醫療裝備重點發展、突破方向作了詳細規劃，其中包含了要重點突破醫用內窺鏡等影像診斷設備的戰略目標。

技術挑戰

在臨床環節中，內窺鏡應用允許的最大圖像延遲在50至150毫秒之間。然而，對于外科手術來說，內窺鏡需要實時或接近實時地做出反應，同時執行圖像校正、色彩噪聲修復、邊緣增強、縮放等功能。此外該應用的終端應該盡量小巧，顯示具備4K清晰度，3D，熒光并支持SDI/HDMI接口。4K只需要一個高清攝像頭，而熒光和3D分別需要額外的一個高清攝像頭，這也對核心板資源、數據傳輸和處理速率、算法效率提出了挑戰。

解決方案

以Enclustra FPGA SoC為核心技術的內窺鏡系統可以做到實時4K視頻流。4K圖像傳感器負責捕捉圖像信息，而圖像的信號處理則由Enclustra的Mercury+ XU8 FPGA（SoC）模塊完成。捕獲的視頻流被送入Mercury+ XU8 FPGA（SoC）模塊進行圖像預處理，然后通過圖像管理和存儲單元，將處理后的高清圖像通過顯示接口呈現在高清顯示器上供外科醫生觀看。瑞蘇盈科長期占據賽靈思首頁的Mercury+ XU8核心板提供XCZU4CG、XCZU5EV、XCZU7EV三個型號，用戶在需要更多資源時可選擇更高端的型號，升級換代簡單便捷。

水星Mercury+XU8核心板

結構框圖

除了Enclustra Mercury+ XU8 FPGA (SoC)，還有其他的SoC可以考慮用來實現這一應用，例如Mercury+ XU5, Mercury+ XU9。使用Enclustra Mercury+ XU8 FPGA (SoC)模塊可以實現硬件系統的高度集成，大大縮短開發時間。同時，通過支持各種外圍接口，可以更加快速方便的實現未來的功能更新和擴展。由于瑞蘇盈科龐大的產品序列，用戶可在Xilinx Kintex-7、Zynq-7000、Zynq Ultrascale+ MPSoC等系列的多款核心板模塊中進行選擇。瑞蘇盈科的核心板模塊在其系列（火星Mars、水星Mercury、仙女座Andromeda）內與其他大部分核心板管腳兼容，這意味著用戶還可以規劃明確的升級路徑，升級換代時所付出的工程量大大減小，甚至可以在項目開發的過程中臨時更改核心板型號。瑞蘇盈科的FPGA核心板模塊最低預期生命周期為10年以上，同時在設計硬件時著重考慮產品前瞻的可用性和性能，所有產品均可長期交付。

核心板模塊系列