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胶囊胃镜机器人:让胃镜检查更轻松

发布时间:2017-11-9 13:06:29  来源于:中国知识产权报 作者: 孙洁君  浏览:

胶囊内窥镜是一种可插入人体脏器内腔直接观察、诊断或治疗病变的精密医疗仪器,它既可用于直接观察、判断早期癌症和肿瘤情况,也可用于钳取活体组织供病理检查使用。最早的胶囊内窥镜技术产生于1795年,是由德国人Bozzini发明。1950年,日本医生宇治达郎成功发明了软式内窥镜的雏形--胃内照相机。1957年美国生产出了第一台纤维胃、十二指肠内窥镜。到了上世纪80年代,国外科学家又先后发明了电子内窥镜技术,由此开创了医用内窥镜的新纪元。

胃镜是一种临床应用最为广泛的内窥镜,它借助一条纤细柔软的管子插入胃腔中,通过胃镜反馈图像,医生可以直接观察食道、胃和十二指肠的病变,甚至还能检测到人体内微小的病变。尽管现在医院常用的胃镜都是柔软的玻璃纤维管,但它仍然无法改变胃镜检查带给患者的痛苦。因此,多年来相关学者、科研院所一直致力于寻找解决这一问题的方案,希望通过更为有效的方法缓解胃镜检查痛苦。

全球技术发展迅猛

1998年,以色列的工程师GavrielIddan经过20年的研究,终于研制出了一种内部嵌有镜头和光源的“胶囊”--PillCam,随后吉温成像有限公司(Given Image LTD)也成功生产出世界上第一粒胶囊内窥镜。该胶囊内窥镜,前端内置有短焦镜头、白光二极管、CMOS摄像头,中部为氧化银电池,尾部为发射器和螺旋型天线。医生在使用PillCam胶囊进行内镜检查时,只需在患者腹部粘贴接收电极的设备,便可将电极与一个小巧的、可随身携带的记录仪相连,随后患者在空腹吞下这颗形似胶囊的内镜后,“胶囊”便可在人体内随着消化道的蠕动而不断移动,直至患者自然排出体外。此时,图像记录仪就会通过电极接收存储于胶囊内镜的信号,记录下消化道内的情况,从而得到一套完整的胃部图像及相关数据。2001年开始,胶囊内窥镜PillCam被正式应用于医院的临床治疗中,2007年它还获得国家食品药品监督管理总局(CFDA)的批准进入中国市场。

2005年,日本的Olympus Medical System公司也推出了Endo Capsule系列胶囊内窥镜。该胶囊内窥镜采用CCD图像芯片,其结构和工作方式与胶囊内窥镜PillCam部分相似,不同之处在于:Endo Capsule系列胶囊内窥镜可根据环境的不同自动调节照明灯光的亮度,确保图像的质量,并且该内窥镜还配备了实时查看器,通过实时查看器可及时观察到胶囊内窥镜的检查进展,进而得到清晰有效的实时图片。

国内企业加入研发

随着科技的进步,我国企业也开始投入到自主知识产权的胶囊内窥镜研发中。2006年6月,重庆金山科技(集团)有限公司成功研制出智能胶囊OMOM。OMOM系列胶囊内窥镜公开号为CN1559337A的专利申请,其包含白光二极管阵列、CMOS图像芯片、磁控开关、射频收发器以及天线等技术。但其与国外技术的不同之处在于,患者需要穿上一个类似于马甲的装置,随着智能胶囊在人体胃肠蠕动时拍摄下肠道的情况,将该图像发射到“马甲”中的图像记录仪,再传输到电脑中供医生参考。

2009年,杭州华冲科技有限公司成功研发出胶囊式内窥镜系统。该胶囊内窥镜公开号为CN201899473U的专利申请,克服了原有胶囊尺寸较大、吞咽困难的缺点,通过采用平面式贴片天线等技术成功减小了胶囊体积。

虽然取得了一定的成绩,但国内研发的胶囊内窥镜还存在如下问题:一方面是诊断时间较长。上述胶囊内窥镜是依靠肠胃的蠕动而运行的,检查一次大约需要6至8小时,而且需要采集的图像较多,因此后续图像处理需耗费较长时间。另一方面还存在对患者的病症不易判断的问题。传统内窥镜可以从不同角度反复观察人体可疑病症部位,而上述胶囊内窥镜经过病症部位后,不能重复观察。此外,胶囊内窥镜还存在一定风险,如胶囊内窥镜在人体腔内进行检查时,可能会在一些病变部位或狭窄部位卡住,而且一旦破裂,里面的电池等物质可能会给患者健康带来危害。

加大创新突破瓶颈

为了解决上述问题,2009年,在美国获得博士学位的肖国华和他的两位好友--物理磁学专家段晓东和电子工程图像专业人士王新红带着他们的项目——用于人体肠胃检查的“胶囊机器人”落户武汉,并成立了安翰光电技术(武汉)有限公司。

安翰光电生产的NaviCam®磁控胶囊胃镜是由我国自主研发的能够对胃部疾病进行精准检查的胶囊胃镜机器人,其提交的1件公开号为CN102860810A的专利申请。该技术除了具有图像记录仪和影像工作站之外,还配备有巡航胶囊内窥镜控制系统和胶囊定位仪。通过全球先进的磁控技术,胶囊胃镜机器人可实现在胃内的磁场遥控和精确定位,医生可通过自如控制胶囊胃镜机器人在胃内的移动、旋转、平移、翻转及悬浮5个自由度的运动,360°对病人的疑似病症部位进行重点拍摄,从而实现了数据的精准采集。另外,采用安翰磁控胶囊胃镜,在短时间内便可完成无痛、无创等整个胃镜检查过程,患者无需恐惧和不适,便可轻松实现胃部的定期检查和胃癌早期筛查。

目前,这款由安翰光电技术研发的NaviCam?胶囊胃镜已在全国近千家医疗机构临床使用,并荣膺“2016中国十大医学进展奖”。

如今,随着科技的不断进步,未来胶囊内窥镜的尺寸将进一步缩小,滞留人体的风险也会逐渐降低,功能也将越来越丰富,也许有一天胶囊内窥镜不但能完成诊断功能,还能完成自动施药、采样、激光治疗、手术操作等。随着我国知识产权战略的深入推进,未来类似于胶囊胃镜机器人这种具有标志性的创新成果将大批涌现。

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