膠囊窺鏡介紹

1、膠囊內(nèi)鏡膠囊內(nèi)鏡全稱為“智能膠囊消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)”，又稱“醫(yī)用無線內(nèi)鏡”。原理是受檢者通過口服內(nèi)置攝像與信號傳輸裝置的智能膠囊，借助消化道蠕動使之在消化道內(nèi)運動并拍攝圖像，醫(yī)生利用體外的圖像記錄儀和影像工作站，了解受檢者的整個消化道情況，從而對其病情做出診斷。 特點膠囊內(nèi)鏡具有檢查方便、無創(chuàng)傷、無導(dǎo)線、無痛苦、無交叉感染、不影響患者的正常工作等優(yōu)點，擴展了消化道檢查的視野，克服了傳統(tǒng)的插入式內(nèi)鏡所具有的耐受性差、不適用于年老體弱和病情危重等缺陷, 能清楚觀察到胃鏡、腸鏡無法到達的小腸，可作為消化道疾病尤其是小腸疾病診斷的首選方法。患者吞服后，膠囊隨胃腸肌肉運動沿消化方向運行，拍攝圖像，再把圖像傳

2、至患者系于腰間的數(shù)據(jù)傳輸裝置。幾小時后，醫(yī)生把膠囊拍攝的圖像下載于電腦，膠囊在24小時內(nèi)自動排出體外。使用膠囊內(nèi)窺鏡，患者可保持正?；顒雍蜕?。目前，全世界每年有100萬人死于直腸癌，如果使用膠囊內(nèi)鏡，建立良好的預(yù)防性機制，就可以在早期發(fā)現(xiàn)并治愈。未來的醫(yī)療發(fā)展，病發(fā)前預(yù)防性治療是主要趨勢。構(gòu)造典型的膠囊內(nèi)鏡由七部分組成，透明外殼、光源、成像元件、傳感器、電池、發(fā)射模塊和天線組成。電路系統(tǒng)又包含了傳感器檢測部件，信號處理部件和無線發(fā)射部件。圖像、溫度、pH值等傳感器檢測部件檢測消化道內(nèi)信息，該信息經(jīng)過信號處理部件的處理經(jīng)無線發(fā)射部件發(fā)送至體外。體外接收機接受信號，經(jīng)過體外處理單元的處理，在終端

3、顯示出來。以色列GI公司膠囊內(nèi)鏡1、 光學(xué)球頂2、 鏡頭支架3、 鏡頭4、 發(fā)光LED5、 CMOS感光元件6、 電池7、 ASIC8、 天線國外膠囊內(nèi)鏡的發(fā)展歷史被尊為醫(yī)學(xué)之父的希波克拉底在古希臘時代就曾描述過一種“直腸診視器”。自從1806年德國人波茲尼制造了以蠟燭為光源的膀胱直腸鏡以來，內(nèi)窺鏡隨著人類科技的進步而不斷發(fā)展：從硬管式內(nèi)窺鏡、纖維內(nèi)窺鏡，到超聲和電子內(nèi)窺鏡，醫(yī)生利用這些設(shè)備已經(jīng)能夠越來越方便、越來越清晰地窺視到人體內(nèi)部的器官。近二十年來，隨著當今科學(xué)相關(guān)技術(shù)的不斷進步，消化內(nèi)鏡技術(shù)發(fā)展是日新月異，尤其內(nèi)鏡介入治療技術(shù)更是突飛猛進，已成為消化系疾病診治中不可缺少的技術(shù)，在一定程

4、度上取代了某些消化系疾病傳統(tǒng)的外科手術(shù)治療。以色列的膠囊內(nèi)鏡1981年，以色列國防部的機械工程師伊丹聽一位內(nèi)科醫(yī)生聊起內(nèi)窺鏡檢查的過程，他聯(lián)想起自己熟悉的智能導(dǎo)彈上的遙控攝像裝置，并由此產(chǎn)生了研制無線內(nèi)窺鏡的最初設(shè)想。此后，在伊丹的率領(lǐng)下，以色列專家開始大力開展對無線內(nèi)窺鏡的研究工作，并于上世紀90年代獲得了該技術(shù)領(lǐng)域最早的專利?；挠跋瘢℅iven Imaging）公司是以色列著名的高科技醫(yī)療器械制造商。 2001年5月，以色列的基文影像公司采用伊丹的專利技術(shù)，生產(chǎn)了名為M2A的世界上第一個膠囊式內(nèi)窺鏡，并率先進入臨床使用，這一產(chǎn)品在全世界引起了巨大的反響。自公司2001年美國納斯達克上市以

5、來，平均每年保持著接近20%的營收增長率，而2009年的財報顯示，該公司的毛利率高達76.6%。“M2A”膠囊可以連續(xù)工作68個小時,能夠拍攝到小腸內(nèi)壁的圖像。尺寸為11mm×27mm，由光源、透鏡、CMOS感光芯片、電池組和無線傳輸模塊組成。膠囊外觀光滑，可以使患者攝食起來較為方便，并且避免在蠕動到肛門的過程中粘上其它的東西。電池可以提供78小時，拍攝250000600000張圖片，并傳到體外腰部的接收裝置里?！癕2A”膠囊已經(jīng)被食品和藥品委員會認可,并且已經(jīng)在34個國家投入商業(yè)應(yīng)用。 2001年8月Given Imaging公司又推出了PillCam系列產(chǎn)品，用于人體食道檢測和腸

6、道檢測。其可以在腸道內(nèi)工作至少8個小時，每秒鐘向外傳輸兩幅圖像。2006年，PillCam進入中國市場。以色列制造的膠囊內(nèi)鏡2010年上海世博會上，基文公司展出了新一代的PillCam，只要病患者服下后，就能通過內(nèi)置的攝像鏡頭開始工作，針對其經(jīng)過多個人體內(nèi)部，以最快每秒3幀的方式向外界傳輸拍攝的人體內(nèi)部的情況圖片，包括一直被醫(yī)學(xué)界難以檢測的小腸盲區(qū)，最終從人體安全排出。目前在中國，已經(jīng)有近200個醫(yī)院擁有這樣的機器，全世界總共大概有6000部機器在運轉(zhuǎn)，全球約有120萬人用過膠囊。據(jù)基文公司透露，在體內(nèi)檢視儀的領(lǐng)域內(nèi)，其占據(jù)了90%的市場份額。而在未來，基文影像公司將主要研究如何可以控制膠囊在

7、人體的某些部位暫時停止，并方便從身體內(nèi)部取一些組織樣本，或者在身體內(nèi)某個部位準確釋放藥物。而一旦這類科技取得突破進展，基文影像公司將可通過擴張性的基站（電腦工作站）投入，只要每年靠對市場的藥丸投放，就可實現(xiàn)營收的幾何級增長。不過，由于該類膠囊內(nèi)鏡的研發(fā)制造成本過高，每一個帶有微型攝像機的膠囊都屬于一次性產(chǎn)品。所以在推廣上高價位仍是發(fā)展的障礙，而在美國，患者每使用一次膠囊內(nèi)鏡檢視身體，費用就高達1000美元。2009年，該公司共賣掉22萬顆膠囊，全球6000臺機器年平均使用次數(shù)為35次。日本的膠囊內(nèi)窺鏡日本的RF System Lab公司也公布過一種更小的不使用電池的膠囊內(nèi)窺鏡樣機原型，名為“N

8、orika3”。其膠囊直徑9mm，長23mm，在膠囊內(nèi)部采用CCD成像系統(tǒng)，具有很高的圖像清晰度,可達410000像素。它以數(shù)字方式由微波發(fā)送，被外部接受后轉(zhuǎn)換成圖像顯示在屏幕上，進行實時檢測，并可以硬盤儲存,以便隨時調(diào)取研究。病人身穿嵌有三組發(fā)射線圈和接收線圈的背心，線圈發(fā)送射頻。膠囊內(nèi)同樣有三組60度間隔的線圈，在經(jīng)過磁線圈接收并經(jīng)電容器轉(zhuǎn)換后感應(yīng)出電流，形成一個三極電機的模式，從而控制膠囊的旋轉(zhuǎn),以便不同方向觀察病灶。鏡頭四周有二個白色燈和二個近紅外線燈，從外部控制其不同亮度的比例，可產(chǎn)生模擬三維圖像。鏡頭也可由外部控制來調(diào)節(jié)其焦距,以獲得清晰的圖像。它每秒能攝取30幅圖像,因此可觀察臟

9、器的實時運動，并可以網(wǎng)絡(luò)傳輸,進行遠程會診。另外,膠囊內(nèi)部有一個噴藥倉和一個取活檢倉，均可由外部控制分別打開其閥門,進行對病灶的噴藥或伸出微型鈦金屬針取活檢。 2003年通過改進“Norika3”開發(fā)出甚至適合2個月嬰兒的膠囊內(nèi)窺鏡。該內(nèi)窺鏡尺寸為5.8mm×15mm，是當時世界上最小的膠囊內(nèi)窺鏡。由于它的體積只有“Norika3”的27%，因此與“Norika3”相比，它不具有控制功能。另外，日本奧林巴斯公司在2005年10月，也開發(fā)了小腸用膠囊內(nèi)鏡“Endo Capsule”，在其外徑11mm、長26mm的膠囊內(nèi)，配備了小型CCD、照明及自動調(diào)光功能等。膠囊在患者吞服后，在通過消

10、化道的同時，可以1秒鐘內(nèi)拍攝兩張，8小時共可拍攝約6萬張圖像。拍攝的圖像可無線發(fā)送到患者佩戴的天線上，再依次存入接收裝置?；颊呖稍谕谭z囊12小時后出院，恢復(fù)正常生活。拍攝完成后，醫(yī)生可從接收裝置下載圖像數(shù)據(jù)到工作站進行診斷。 該產(chǎn)品于05年10月在歐洲上市，07年10月在美國上市。而在日本的醫(yī)藥法律相關(guān)事項的申請已于07年1月提交。2008年9月，獲得日本厚生勞動省獲得了膠囊內(nèi)鏡在日本的生產(chǎn)銷售許可，產(chǎn)品將于2008年10月15日開始在日本國內(nèi)銷售。此次在日本國內(nèi)獲得生產(chǎn)銷售許可的膠囊內(nèi)鏡是繼以色列基文影像（Given Imaging）之后的第二例。1、膠囊內(nèi)鏡 2、系統(tǒng)套件 3、工作站1、

11、膠囊內(nèi)鏡套件包括：小腸用膠囊內(nèi)鏡、天線罩及膠囊內(nèi)鏡回收套件；2、膠囊內(nèi)鏡系統(tǒng)套件包括：瀏覽器、接收裝置、電池組、天線單元、支架、充電器、底座及瀏覽器連接線 ；3、工作站 包括：Endo Capsule的PC套件、液晶顯示器及激光打印機 。膠囊式內(nèi)鏡的誕生開辟了內(nèi)鏡技術(shù)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的新領(lǐng)域，且與胃鏡和腸鏡具有良好的互補性，是消化學(xué)科發(fā)展史上的一個重要里程碑。目前，世界上許多國家的研究人員紛紛開始了對消化道膠囊式微型診療系統(tǒng)的研究開發(fā)工作，推動著消化道疾病的診斷和治療朝著無痛、無創(chuàng)的方向發(fā)展。國產(chǎn)膠囊內(nèi)鏡的發(fā)展2001年起，重慶金山科技集團展開“膠囊內(nèi)鏡”的自主研發(fā)，并于2002年10月列入科技部國際

12、合作重點項目，同時也被列入國家“863計劃”先進制造與自動化領(lǐng)域MEMS重大專項給予扶持。經(jīng)過三年多的艱苦攻關(guān)，重慶金山科技集團終于在2004年初完成了膠囊內(nèi)鏡關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)，拿出了原理樣機；經(jīng)過一系列的動物試驗之后，2004年6月實現(xiàn)了第一代產(chǎn)品定型。重慶金山科技集團的膠囊內(nèi)鏡被命名為“OMOM”（膠囊尺寸13mm*27.9mm，重量6g）于2004年3月獲得中國SFDA的批準，準予臨床應(yīng)用。它是中國第一個，當然也是世界上第二個用于臨床的膠囊內(nèi)鏡。 2010年11月金山科技宣布，具有世界領(lǐng)先水平的“膠囊機器人”最快將于2011年初上市。以往的膠囊內(nèi)鏡，在患者服用后只能根據(jù)事先設(shè)定的“體內(nèi)旅途

13、”拍照，無法實現(xiàn)人為控制。此款“膠囊機器人”，它解決了傳統(tǒng)膠囊內(nèi)鏡在人體內(nèi)的運動方向和速度無法接受外部控制的技術(shù)難題，體積只有現(xiàn)在智能膠囊的1/3大小，它集MEMS（微系統(tǒng)）技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)于一身，病人服下膠囊機器人后，醫(yī)生借助先進的姿態(tài)控制器，可對消化道可疑病灶進行多角度觀察，更有利病情診斷。盡管這顆膠囊內(nèi)鏡較以色列的晚了一年多，但對于去年同在上海世博會上展出的兩顆膠囊內(nèi)鏡，金山科技表示他們的產(chǎn)品優(yōu)勢很明顯：1、可以體外遙控，讓其在進入體內(nèi)2小時后，即進入小腸部位時，將拍照速度調(diào)整為每秒2幅，以確保在6-7小時電池量的時間內(nèi)，對小腸徹底掃盲；2、價格僅同類產(chǎn)品的一半，讓更多的患者

14、從中受益。重慶金山科技OMOM膠囊內(nèi)鏡OMOM膠囊內(nèi)鏡是集圖象處理、信息通訊、光電工程、生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科技術(shù)為一體的典型的微機電系統(tǒng)（MEMS）高科技產(chǎn)品，由智能膠囊、圖像記錄儀和影像工作站(計算機和圖像分析軟件)三個部分組成?？梢詭椭t(yī)生為消化道疾病患者做輔助診斷，在消化系統(tǒng)疾病的診治中有著十分廣泛的應(yīng)用。OMOM膠囊內(nèi)鏡的工作原理是：患者像服藥一樣用水將智能膠囊吞下后，它即隨著胃腸肌肉的運動節(jié)奏沿著胃十二指腸空腸與回腸結(jié)腸直腸的方向運行，同時對經(jīng)過的腔段連續(xù)攝像，并以數(shù)字信號傳輸圖像給病人體外攜帶的圖像記錄儀進行存儲記錄，工作時間達68小時，在智能膠囊吞服872小時后就會隨糞便排出體外。醫(yī)

15、生通過影像工作站分析圖像記錄儀所記錄的圖像就可以了解病人整個消化道的情況，從而對病情做出診斷。 OMOM膠囊內(nèi)鏡的操作十分簡便，整個檢查僅為吞服膠囊、記錄與回放觀察三個過程。醫(yī)生只需在回放觀察過程中，通過拍攝到的圖片即可對病情做出準確判斷。OMOM膠囊內(nèi)鏡的技術(shù)特點OMOM膠囊內(nèi)鏡在前期研發(fā)中，采取了與國外的專利情況完全不同的設(shè)計方案和工藝技術(shù)，并驗證了技術(shù)的可行性，突破了一些關(guān)鍵的技術(shù)，包括：低功耗圖像采集與處理系統(tǒng)設(shè)計、近距寬景非球面鏡頭設(shè)計、雙工多通道無線傳輸設(shè)計和封裝工藝與結(jié)構(gòu)強度的一致性與可靠性等。 OMOM膠囊內(nèi)鏡的主要創(chuàng)新點在于兩個方面：一、可控的無線收發(fā)方式。國外產(chǎn)品只有發(fā)射功

16、能，而圖像記錄儀只是被動接收，無法實現(xiàn)體外對膠囊的控制；OMOM膠囊內(nèi)鏡的智能膠囊與圖像記錄儀通過無線雙工多通道的方式進行通信，具有接收和控制功能；二、進口膠囊內(nèi)鏡只能在完成拍攝后，在工作站觀察傳送出來的圖像。而國產(chǎn)OMOM膠囊內(nèi)鏡實現(xiàn)了實時真彩圖像監(jiān)測，便于醫(yī)生在智能膠囊的檢測過程中完成對智能膠囊工作狀態(tài)的控制，同時也建立了一個開放端口，有利于將來實現(xiàn)對膠囊的體外控制。金山OMOM與基文公司PillCam膠囊內(nèi)鏡應(yīng)用領(lǐng)域以色列GI公司的M2A膠囊內(nèi)鏡自2002年進入中國以后，有30多家醫(yī)院引進了該設(shè)備，但是，由于產(chǎn)品功能上的某種局限，尤其是價位過高（在初期，病人一次檢查的費用高達8000元到

17、1萬元左右），因此，使用數(shù)量受到極大的影響。 與進口膠囊內(nèi)鏡相比，國產(chǎn)OMOM膠囊內(nèi)窺鏡在價格上大幅度地降低，一次檢查費在3000元左右，同時在技術(shù)上具有自己獨特的優(yōu)勢，所以自O(shè)MOM膠囊內(nèi)鏡問世以來，因其價格低、科技含量高迅速占領(lǐng)了市場。目前已在北京友誼醫(yī)院、北京軍區(qū)總院、上海長海醫(yī)院、成都華西醫(yī)院、廣州南方醫(yī)院和重慶新橋醫(yī)院等40多家大型醫(yī)院投入臨床使用。 膠囊內(nèi)鏡在臨床上的應(yīng)用價值，一直是一個困擾醫(yī)院與廠家的一個問題。他們都在從不同的角度尋求產(chǎn)品價值的定位。最早的時候，以色列的M2A定位于全消化道檢查，但是，由于胃腔體過大，且不能對其經(jīng)過的時間進行控制，所以隨機性太強，無法作為胃部檢查的

18、選擇，加上胃鏡技術(shù)已經(jīng)十分成熟，所以M2A選擇了差異化的定位，只明確M2A用于小腸的檢查。因為長達5-7米的小腸長期以來被稱為臨床檢查的盲區(qū)。 國產(chǎn)OMOM膠囊內(nèi)鏡在臨床價值上的定位，生產(chǎn)廠家采取了完全不同的思路。他們將OMOM膠囊內(nèi)鏡的臨床價值，定位于三個方面：一是舒適檢查手段，滿足耐受性較差的人群查病和高端人群查體；二是綜合診治手段，與其他消化道檢查手段配合，以提高診斷準確率；三是小腸突破手段，在傳統(tǒng)檢查方法不能達到的小腸內(nèi)實現(xiàn)真彩圖像檢查。 膠囊內(nèi)鏡的臨床應(yīng)用情況已經(jīng)表明，除了部分患者是因為病痛而接受檢查外，還有一半以上的受檢者屬于體檢性質(zhì)。證明膠囊內(nèi)鏡在體檢方面也具有更廣闊的應(yīng)用空間。

19、隨著人們生活品質(zhì)的提高，追求健康已成為一種必然。如果膠囊內(nèi)鏡能夠在體檢方面大力推廣應(yīng)用，可以預(yù)期國民的消化道疾病的晚期發(fā)病率將大大降低。存在的問題隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，膠囊內(nèi)鏡的智能化程度還會不斷提高，其功能也將進一步增強。中華消化內(nèi)鏡學(xué)會主任委員張齊聯(lián)教授在展望膠囊內(nèi)鏡的未來時，曾形象的將其比喻為“有手有腳”的智能膠囊?！坝心_”，是指膠囊能在人體腸道內(nèi)自由走動，也就是說醫(yī)生能夠在病人體外通過控制膠囊的姿態(tài)和運行，來更好的檢查；“有手”，則是指膠囊內(nèi)鏡能在人體內(nèi)進行定點的藥物釋放，甚至進行一些簡單的手術(shù)治療，幫助醫(yī)生切除腸道內(nèi)的腫瘤或息肉。要實現(xiàn)這些功能，還需要解決以下問題：1、無線供電，解決能源問題未來膠囊要實現(xiàn)體外控制和體內(nèi)治療，必然會耗費更大的電能，而普通的電池，已經(jīng)很難維持。于是，怎樣保證膠囊在體內(nèi)有充足的能量能夠完成任務(wù)，成為了未來膠囊內(nèi)鏡能否成功的首要條件。 嘗試取消電池，開發(fā)以MEMS（微機電系統(tǒng)）來保證膠囊在使用過程中，能夠有持續(xù)不斷的電流來完成外部發(fā)出的指令是一項可實施方案。2、精確定位，確保有效性目前，雖然膠囊內(nèi)鏡為過去無法檢查到的長達57米的小腸提供了可行的檢查方案，但膠囊無法給沿途所拍攝的