胶囊内窥镜的研究进展及应用前景

1、0引百胶囊内窥镜(capsuleendoscopy),是一种做成胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠胃的医疗仪器。胶囊内窥镜能被人体吞入并进入胃肠道，能够拍摄食道、胃、小肠、大肠等，从而完成对人体整个消化道的检查。可用来帮助医生对病人进行诊断。图一胶囊内窥镜示意图胶囊内窥镜的研究进展及应用前景陆想想(南京航空航天大学生物医学工程系，江苏省南京市210016)摘要：本文论述了胶囊内窥镜及其检查系统的基本组成，简单介绍了其工作原理和工作过程。然后列举了国内外关于胶囊内窥镜的研究进展，并将国内自主研发的OMOM胶囊内镜，以及最新研发的HT型胶囊式内镜与国外的研究成果进行比较，分析国产胶囊内窥镜的优势

2、。通过分析近二十年年来，世界各国关于胶囊内窥镜的研究进展和应用成果，得出胶囊内窥镜相对于传统内窥镜的优势，同时也看到了他的不足之处。最后对于胶囊内窥镜的未来发展趋势进行了简单地分析与总结。关键词：胶囊；内窥镜；研究进展；以色列“M2A;优势；未来发展TheCapsuleEndoscopyResearchProgressandApplicationProspectsLUXiang-xiang(DepartmentofBiomedicalEngineeringofNUAA,NangjingJiangsu210016,China)Abstract：Thispaperdiscussesthecapsu

3、leendoscopyandthemainsystemofbasiccomposition,brieflyintroducestheworkprincipleandworkingprocess.Andthensummarizestheresearchprogressoverseasonthecapsuleendoscopy.Ourcountry/sindependentresearchanddevelopmentofdomesticOMOMcapsuleendoscopy,andthelatestdevelopmentoftypeHTcapsuletypewithforeignresearch

4、achievementsofendoscopiccomparison,analyzestheadvantagesofdomesticcapsuleendoscopy.Throughtheanalysisfornearly20years,countriesallovertheworldaboutthecapsuleendoscopyresearchprogressandapplicationresults,andconcludedtheadvantagethatthecapsuleendoscopyoverthetraditionalendoscope,alsosawhisshortcoming

5、s.Finally,brieflyanalysisandsummarizesthecapsuleendoscopytrendoffuturedevelopment.Keywords：capsule;endoscope;researchprogress;IsraeM2A”;advantage;futuredevelopment传统的内窥镜在检查过程中给病人带来较大的痛苦，有些病人由于忍受不了而放弃检查。然而，胶囊内窥镜体积仅有普通胶囊大小，消除了传统检查方式的痛苦。2000年，以色列Given公司研制成功一种名为M2A勺世界上第一个胶囊式内窥镜，只有药丸大小(26x11毫米)，重量仅3.7克,并

6、通过美国FDA批准上市，标志着胃肠道检查步入“无痛”时代。胶囊内窥镜的出现是内窥检查的重大突破，具有广阔的应用前景。1胶囊内窥镜的组成及原理1.1基本组成典型的胶囊内窥镜由六部分组成：小型短焦镜头，彩色照相机，发白光二极管，两个卫星电池，射频发送器，天线。电路系统又包含了传感器检测部件，信号处理部件和无线发射部件。胶囊内窥镜的检查系统包括三个组成部分：可摄像的胶囊、数据记录仪套件、RAPID工作站。胶囊通过胃肠蠕动推进并在腔内拍成照片显示成视频；经数字无线频率通信，将信号传输到绑在体外的记录器111oOuterCapsule图三胶囊内窥镜在人体中的运行过程图二胶囊内窥镜的组成1.2基本原理2胶

7、囊内窥镜的研究进展2.1国外关于胶囊内窥镜的研究进展胶囊内窥镜是微电子技术、图像处理、无线通信技术等与生物医学相结合的一项高科技成果，这种新型智能医疗电子产品的工作原理是：患者吞服后，胶囊在病人消化道内随胃肠肌肉运动沿消化方向运行，同时对消化道壁进行实时摄像，再把图像传至患者系于腰间的数据传输装置即图像记录仪，医生借助图像记录仪和影像工作站系统分析采集回来的图像，便可对病情作出进一步诊断，最后胶囊随排泄物自行排出。整个过程无创伤、无痛苦、无交叉感染、不影响患者时又克服了传统方法不能较好检查小肠部位“盲区”的弊端，是当今消化道疾病，尤其是小肠疾病诊断的首选方法。另外，随着功能拓展的需要，胶囊内窥

8、镜还可以包含释药部件，用于微型手术的机械部件。胶囊内窥镜实际是把摄像机缩小，植入医用胶囊，帮助医生对病人进行诊断。1)1994年Nakahara和他的同事探讨了无线图像传输的可能性。这种胶囊内镜大小为29X50X16mm曾作过一个实验通过剖腹手术将胶囊内镜固定在狗胃内2)以色列Given公司于2000年8月底研制成功的一种新型内镜-胶囊内镜，名为“M2A,重量仅3.7克，可以连囊的尺寸为11mrW26mm,由光源、透镜、CMOS感光芯片、电池组和无线传输模块组成。胶囊外观光滑，可以使患者摄食起来较为方便，并且避免在蠕动到肛门的过程中粘上其它的东西。电池可以提供78小时，拍摄2500006000

9、00张图片，并传到体外腰部的接收装置里。“M2A胶囊已经被食品和药品委员会认可，并且已经在34个国家投入商业应用图四以色列“M2A”胶囊内窥镜的正常工作，免除了传统检测方法所带来的痛苦和不便,续工作68个小时，能够拍摄到小肠内壁的图像。“M2A胶3)2001年8月GivenImaging公司又推出了PillCam系列产品，用于人体食道检测和肠道检测。其可以在肠道内工作至少8个小时，每秒钟向外传输两幅图像。4)位于日本长野的RF系统实验室开发出了一种名为.FILN1-opticalGiome2-tenfihokier4,ilurninjatintgleds7.aai-ctranamiltDr5.

10、emos6.battery*Ri-rfprinfiWhiteLEDsInnerCapsuleRuoresctiriELEDsPermanentMagnetElectromagnet“Norika3”不用电池驱动的胶囊照相机，以微波代替了电池来驱动，它避免了电池在病人体内泄露造成的危险。胶囊造价不到100美元，用于遥控和监视的仪器约1万美元。相关的动物测试于2002年6月在日本的几所大学、美国的哈佛大学和加州洛杉矶大学同时进行。新研制的这种胶囊照相机直径为1厘米，长度也只有2.3厘米，大小如指尖一般，易于吞咽。胶囊内部采用CCD成像系统，具有很高的图像清晰度，可达410000像素。它以数字方式由

11、微波发送，被外部接受后转换成图像显示在屏幕上，进行实时检测，并可以硬盘储存，以便随时调取研究。病人身穿嵌有三组发射线圈和接收线圈的背心，线圈发送射频。胶囊内同样有三组60度间隔的线圈，在经过磁线圈接收并经电容器转换后感应出电流，形成一个三极电机的模式，从而控制J胶囊的旋转，以便不同方向观察病灶。镜头四周有二个白色灯和二个近红外线灯，从外部控制其不同亮度的比例，可产生模拟三维图像。镜头也可由外部控制来调节其焦距，以获得清晰的图像。它每秒能摄取30幅图像，因此可观察脏器的实时运动，并可以网络传输，进行远程会诊。另外，胶囊内部有一个喷药仓和一个取活检仓，均可由外部控制分别打开其阀门，进行对病灶的喷药

12、或伸出微型钛金属针取活检。5) RF系统实验室2003年通过改进“Norika3”开发出甚至适合2个月婴儿的胶囊内窥镜。该内窥镜尺寸为5.8mmx15mm,是世界上最小的胶囊内窥镜。由于它的体积只有“Norika3”的27%,因此与“Norika3”相比，它不具有控制功能。6) 2003年1月28日，韩国Kyungpook国立大学的H.J.Park等人宣布研制成功一种双向通讯的无线胶囊内窥镜。这种内窥镜名为"MIRO"(mazeinKorean),服用后可以观察人体从食道到大肠的大部分消化器官。该内窥镜的直径为10毫米，长25毫米，而且可以用显示器当场清晰地观察到体内状态。

13、7)本龙谷大学理工系和大阪医科大学等组成的科研小组鱼2011年6月21日宣布，研发出一款可在体内行动自如的微型胶囊内窥镜，并成功拍摄了人体胃部和大肠的图像。该胶囊内窥镜可通过远程操作控制其在体内的运动方向。该内窥镜驱动力强劲，在身体平躺的情况下能经过大肠从肛门反出，属全球首创。同时，这也是自行式胶囊内窥镜首次成功拍摄到大肠,图像。包括过去的内窥镜难以拍摄的小肠在内，从食道到大肠的整个消化系统今后都可能在数小时内完成检查。该内窥镜在过去的胶囊内窥镜基础上安装了一个类似鱼尾鳍的驱动装置，直径约1厘米、长约4.5厘米。每秒可拍摄2幅图像，尾鳍在体外强力电磁石的作用下移动。2.2国内关于胶囊内窥镜的研

14、究进展我国在胶囊内窥镜的研究上，也取得了一定的成果，有一些已应用于临床，取得了良好的治疗效果。1) OMOM胶囊内镜是2004年国内第一个自主成功研发，继GivenImaging公司之后的世界上第二个胶囊内镜，已通过动物实验及部分临床资料证实OMOM胶囊内镜对于胃肠道疾病诊断效果肯定，3'o2005年通过我国的SFDA,目前已经在英国、俄罗斯、马来西亚、印度以及我国广泛使用。它在技术上达到了国际先进水平，与国内目前使用的进以色列胶囊内镜相比，具有三个明显优势：险查费用低，只有同类进口设备的二分之一；具有实时同步图像传输和观察功能；体外可控制体内摄像胶囊的摄像速度和曝光量。因此，国产OM

15、OM胶囊内镜的先进性与实用性均已优于超过进口产品。2) 2011年3月初，由回音必集团杭州华冲科技有限公司自主研发的HT型胶囊式内窥镜获得国家食品药品监督管理局颁发的医疗器械注册证，正式取得市场准入资格。这标志着这一居国际领先水平、目前国内唯一采用自主知识产权主控芯片的智能胶囊初步实现产业化，中国胶囊内窥镜由此取得历史性突破，并将批量生产，投放医疗市场。胶囊内的主控芯片采用了自主知识产权芯片，具有极低功耗的特点。在与其他产品采用相同电池的情况下，这款胶囊内窥镜系统比同类产品的工作时间要长1.52倍。这一创新，不仅使医生有足够的时间进行完整的小肠检查，即使对肠胃蠕动能力差的患者也可以轻松完成，而

16、且打破了国外技术垄断，降低了胶囊内窥镜成本，直接让老百姓受惠。3胶囊内窥镜的优缺点及未来发展3.1胶囊内窥镜的优缺点胶囊内窥的优点是显而易见的。与传统内镜相比，其操作方便、无创性、容易耐受、无需镇静剂；彩色图像清晰。对小肠病变诊断率高；一次性使用。无任何污染；可为患者提供全胃肠道图像；资料利于会诊、教学、保存等。但胶囊内窥镜作为一种新生事物。在很多方面都有缺陷和不足。第一，胶囊内窥镜在肠道内拍摄图像是随机性行为，并没有针对性和很强的选择性，不能对可疑病灶进行重点观察。第二，胶囊内窥镜主要依靠消化系蠕动波向前移行，而电池工作时间仅6-8ho移行速度太慢则检查费时过长以致无法完成全小肠检查，从而使

17、小肠疾病的检出率下降；移行速度过快（如肠道有蠕动冲时）可能无法发现或明确是否存在肠道病变。第三，胶囊内窥镜的视里?角度最大仅140度，视野不够宽阔，且视距较短，难以观察较大较远的病灶和扩张的肠壁全周。第四，不能控制器官内胶囊内窥镜的移动和方向，不能观察盲区如褶皱后和弯曲处，变换过程中易出现漏检。第五，胶囊内窥镜目前仅可视物，无法活检和内镜下治疗，而临床上许多疾病的诊断最终依靠病理结果。第六，由于图像资料多，图片多达50000幅以上，阅片和诊断时间相当长，工作效率不高。第七，检查价格较贵，尚不能作为常规检查。3.1胶囊内窥镜的未来发展消化内镜的发展，其第一阶段是只能观察器官，第二阶段是能够镜下活

18、检，最后的阶段是实现镜下治疗。因此，胶囊内镜只是处于其发展的起步阶段，目前世界上许多国家的研究人员纷纷开始了对消化系胶囊式微型诊疗系统的研究开发工作。推动着胶囊内窥镜朝着更微型化、智能化及多功能化的方向发展。相信随着技术的进步，未来胶囊内镜能具有可控性，4'o通过准确定位，能实现组织活检或药物注射。能通过注射肾上腺素、热探头、瀛等离子电凝技术等实施止血。拥有特殊检查仪，能够检查肿瘤标志物（如CEA、CA19-9）、能行血清学检查，能检测各种细胞活素、pH值、温度和压力，51o拥有一套自动分析系统，像24h心电图的记录仪那样，能自动的发现病变，从而克服需消耗大量时间阅片的缺点。相信在不久

19、的将来，胶囊内镜必将会给胃肠道疾病的诊疗带来冲击性的影响，2'o与传统的推进式内窥镜相比，胶囊内窥镜进行检查过程中对病人无创、适应症广、无交叉感染，易为患者接受111,无需镇静剂，同时彩色图像清晰，对小肠病变诊断率高，8'同时还能检查小肠等消化道深处部位，还可为患者提供全胃肠道图像。新技术在不断研发，它将集多种功能为一身，同时进行多项检测；取消电池供电，以胶囊的无线供电确保其在消化道内连续工作时间更长；提高在消化道内定位的精确度，确保三维图像的构建和病灶诊断的有效性；实现在体外遥控下完成定点药物释放、图像采集、组织活检及治疗等多种功能111o目前，全球已经有上万患者使用了胶囊内

20、窥镜技术进行检查。胶囊内窥镜可以检查小肠、不明原因消化道出血、小肠肿瘤、乳糜泻、克罗恩病（CD）等普通内窥镜无法有效检查的疾病，必将成为内镜检查的主流方法121o胶囊内窥镜开辟了内镜技术医学应用的新领域，且与胃镜和肠镜具有良好的互补性，在消化道疾病的诊治中将具有更广泛的临床应用前景。参考文献：1张友义.胶囊内镜在消化道疾病诊断中的应用现状N.中国美容医学2010年第四期.2 杨伟昂.胶囊内镜临床应用新进展J.CHKD期刊全文库世界华人消化杂志，2008年.第12期：3 王斌，徐少勇，卢光新，杜勇.OMO阪囊内镜在胃肠道疾病检查中的应用.4 程昌，刘职勇，胡超.具有精确定位和主动控制的新型胶囊内窥镜设计与研究.5 SamuelN.AdlerandYoavC.Metzger,PillCamCOLONcapsuleendoscopy:recentadvancesandnewinsights.TherapeuticAdvancesinGastroenter