膠囊式內(nèi)窺鏡調(diào)研報(bào)告

腸胃診斷的幾種方法（一）內(nèi)窺鏡只能看見腸道的1/3部分（全胃，小腸上端，結(jié)腸）需要鎮(zhèn)定藥物，風(fēng)險(xiǎn)大，有副作用診斷不方便，潛在危險(xiǎn)有疼痛感，不舒適放射（鋇餐）暴露在X射線之下不舒服現(xiàn)在是1頁\一共有27頁\編輯于星期四腸胃診斷的幾種方法（二）超聲波圖像不清晰CT掃描暴露在X射線之下價(jià)格昂貴現(xiàn)在是2頁\一共有27頁\編輯于星期四膠囊式內(nèi)窺鏡的產(chǎn)生雖然腸道診斷的方法種類很多，但仍以內(nèi)窺鏡為主。盡管傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡取得了很大的發(fā)展（如光纖內(nèi)窺鏡和電視內(nèi)鏡的出現(xiàn)），但其對(duì)較粗導(dǎo)線的依賴和較差的柔韌性依然給患者的診斷帶來了不便和危險(xiǎn)。人們急需一種功能強(qiáng)大，使用方便，且舒適安全的新型診斷儀器，來彌補(bǔ)或替代現(xiàn)有的診斷手段。新型儀器應(yīng)具備以下特征：小體積，高度集成；無線控制和實(shí)時(shí)傳輸；低成本，低能耗；一次性使用等?，F(xiàn)在是3頁\一共有27頁\編輯于星期四膠囊式內(nèi)窺鏡的組成主要有三部分組成：膠囊體（體內(nèi)）數(shù)據(jù)記錄儀（體外）工作站（體外）現(xiàn)在是4頁\一共有27頁\編輯于星期四膠囊體的組成傳感器用于獲取腸胃生理參數(shù)，如：溶解氧傳感器、PH值傳感器、溫度傳感器，壓強(qiáng)傳感器以及圖像傳感器等信息處理系統(tǒng)（ASIC）負(fù)責(zé)多路信號(hào)的獲取、放大、轉(zhuǎn)換、調(diào)制和傳輸?shù)?。它包括：前置放大器、信?hào)多路復(fù)用、ADC、DAC，以及系統(tǒng)控制單元。無線發(fā)射接收裝置電力供應(yīng)系統(tǒng)現(xiàn)在是5頁\一共有27頁\編輯于星期四膠囊式內(nèi)窺鏡全貌現(xiàn)在是6頁\一共有27頁\編輯于星期四ASIC結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)在是7頁\一共有27頁\編輯于星期四兩種傳感器芯片現(xiàn)在是8頁\一共有27頁\編輯于星期四M2A式無線內(nèi)窺鏡膠囊

（以色列GivenImaging公司）2001.5發(fā)布產(chǎn)品，同年8月獲美國(guó)FDA批準(zhǔn)已獲歐美等許多國(guó)家批準(zhǔn)，用于臨床診斷，日本也即將引進(jìn)。目前主要用于回腸癌和回腸疾病的早期診斷?，F(xiàn)在是9頁\一共有27頁\編輯于星期四Given?診斷系統(tǒng)（M2A）組成部分：M2A一次性攝像膠囊：患者吞服后，在胃的蠕動(dòng)和腸道的正常運(yùn)動(dòng)中，膠囊平滑地、無痛苦地通過腸胃通道，其間，將圖像信號(hào)傳輸給外部記錄單元存儲(chǔ)。信號(hào)也可用于跟蹤膠囊運(yùn)動(dòng)的物理過程。膠囊最后自然排出體外。無線記錄儀：系于腰部，通過安置在身體上的天線接收、記錄體內(nèi)膠囊傳輸?shù)男盘?hào)。這種靈活的裝置可舒適的攜帶，不妨礙患者的其它正常活動(dòng)。計(jì)算機(jī)工作站：安裝Given?

專用軟件RAPID（ReportingandProcessingofImagesandData)，向醫(yī)師提供數(shù)據(jù)處理，觀看、編輯、獲取錄像，存儲(chǔ)單副圖像和短視頻錄像等功能。現(xiàn)在是10頁\一共有27頁\編輯于星期四M2A組成：COMS圖像傳感器，光源（LED），透鏡，ASIC，發(fā)射器/天線，電池等。規(guī)格：11mm(D)X26mm,重4g,視場(chǎng)角140度，分辨率0.01mm/1mm,存儲(chǔ)圖像數(shù)57000images/8h,平均2images/s,工作時(shí)間8小時(shí)，記錄儀下載數(shù)據(jù)到工作站需1.5小時(shí)，分析處理圖像需45分鐘-2小時(shí)。技術(shù)：采用超高頻（UHF）代式天線遙測(cè)的方法，將人體內(nèi)捕獲的圖像用視頻圖像輸出，膠囊在體內(nèi)的位置可由其信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算得出。現(xiàn)在是11頁\一共有27頁\編輯于星期四M2A結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)在是12頁\一共有27頁\編輯于星期四RAPID軟件操作界面無線記錄儀現(xiàn)在是13頁\一共有27頁\編輯于星期四工作過程（病人方面）帶好記錄儀，空腹伴水吞服借助腸胃運(yùn)動(dòng)，自然穿過人體腸道具有防酸功能自然排泄回收記錄儀現(xiàn)在是14頁\一共有27頁\編輯于星期四工作過程（技術(shù)方面）通過攝像機(jī)獲取圖像通過無線方式傳輸信號(hào)采用數(shù)字化獲取的圖像放入RAPID工作站中處理現(xiàn)在是15頁\一共有27頁\編輯于星期四M2A遇到的問題及缺點(diǎn)目前，膠囊還不能用于食道、胃、大腸的診斷，因?yàn)檫@些部位空間太大，且患者吞服時(shí)膠囊下去的速度太快，來不及檢查。較難實(shí)現(xiàn)對(duì)膠囊在體內(nèi)姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀況的實(shí)時(shí)控制，以及對(duì)特定部位的檢查。能耗和能源提供問題突出。照明光源（白色LED）耗電量較大，仍使用了紐扣電池，使用時(shí)間短，存在安全隱患，如果發(fā)生擁塞，電池內(nèi)有毒化學(xué)物質(zhì)可能損害人體健康。圖像質(zhì)量一般，分辨率較低，傳輸速度慢。只能實(shí)現(xiàn)離線診斷，沒有在線實(shí)時(shí)控制和治療等功能?，F(xiàn)在是16頁\一共有27頁\編輯于星期四NORIKV3膠囊式內(nèi)窺鏡

（日本RF公司，RFSYSTEMLAB.）2002.3發(fā)布，已完成動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，正進(jìn)行臨床測(cè)試，12月將預(yù)售200套（$18000/unit,$120/capsule)第一個(gè)battery-free膠囊內(nèi)窺鏡，能量通過微波傳輸，采用CCD攝像技術(shù)，分辨率高，圖像質(zhì)量好，可探測(cè)膠囊在體內(nèi)的位置，并適當(dāng)調(diào)整姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和簡(jiǎn)單治療。尺寸：10mm(D)X23mm,較M2A小30％左右。現(xiàn)在是17頁\一共有27頁\編輯于星期四NORIKAV3技術(shù)亮點(diǎn)（一）無線電力傳輸：通過載波頻率將能量傳輸給膠囊，并于相機(jī)自身時(shí)鐘頻率同步，操作信號(hào)為數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)。利用微波技術(shù)，從體外將電力輸送到體內(nèi)的膠囊。CCD驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘頻率與DSP時(shí)鐘頻率同步。數(shù)字化、多路復(fù)用的操作信號(hào)可同時(shí)控制膠囊內(nèi)部的不同設(shè)備。

現(xiàn)在是18頁\一共有27頁\編輯于星期四技術(shù)亮點(diǎn)（二）強(qiáng)大的外部單元控制能力：利用多路復(fù)用微波技術(shù)，傳輸相機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)和膠囊操作信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了膠囊的類機(jī)器人的動(dòng)作。實(shí)時(shí)檢測(cè)膠囊相機(jī)的能級(jí)水平，可獲得膠囊的位置和方向信息。腸道圖像及時(shí)傳輸?shù)酵獠匡@示器上。利用這些圖像，醫(yī)生可控制膠囊，直接在患處實(shí)施治療?，F(xiàn)在是19頁\一共有27頁\編輯于星期四技術(shù)亮點(diǎn)（三）CCD技術(shù)的應(yīng)用：CMOS圖像傳感器具有小型化、低成本、低功耗、高靈敏性等特點(diǎn)，但其圖像質(zhì)量，特別是色彩再現(xiàn)和亮度水平較CCD遜色?？朔@些缺點(diǎn)需加照明設(shè)備，同時(shí)，耗電量將是CCD的2倍。CCD的一大缺點(diǎn)便是電量消耗大。RF利用微波技術(shù)，成功地將DSP與CCD分離，使得相機(jī)94％的電力消耗分布在體外，總耗電量降低了20倍，體積也縮小了4倍膠囊的圖像質(zhì)量可與市場(chǎng)上高分辨率的家庭攝像機(jī)媲美，視頻信號(hào)適用于標(biāo)準(zhǔn)的廣播系統(tǒng)，傳輸速度30images/s，可觀察到腸內(nèi)的微小移動(dòng)?，F(xiàn)在是20頁\一共有27頁\編輯于星期四技術(shù)亮點(diǎn)（三）CCD技術(shù)的應(yīng)用（續(xù)）：膠囊圖像兼容家庭視頻產(chǎn)品，如VCR和視頻打印機(jī)，也可通過圖像采集卡，將圖像傳輸給計(jì)算機(jī)。膠囊CCD在數(shù)字肖像中提供了“Profounddynamicrange”技術(shù)，提高圖像質(zhì)量。一次性的膠囊有以下幾部分組成：CCD圖像傳感器，CCD微驅(qū)動(dòng)芯片，微波發(fā)射器，轉(zhuǎn)子環(huán)，以及電容器。這些器件占據(jù)了膠囊體積的60％。現(xiàn)在是21頁\一共有27頁\編輯于星期四無線電力傳輸與控制示意圖現(xiàn)在是22頁\一共有27頁\編輯于星期四技術(shù)亮點(diǎn)（四）體外控制膠囊方向：膠囊的旋轉(zhuǎn)機(jī)理類似于三腳馬達(dá)原理和閃光燈閃光技術(shù)（如恒流電池的充電和快速放電的反復(fù)）。膠囊作為轉(zhuǎn)子，外部控制單元中背心形狀的專用環(huán)作轉(zhuǎn)子。膠囊的電容器由無線傳輸獲得能量，進(jìn)行充電。當(dāng)蓄積的能量迅速釋放到轉(zhuǎn)子上時(shí)，瞬間將產(chǎn)生強(qiáng)磁力，通過協(xié)調(diào)兩轉(zhuǎn)子間的磁力，膠囊產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。只要維持電流同步，膠囊便可實(shí)現(xiàn)控制。現(xiàn)在是23頁\一共有27頁\編輯于星期四NORIKA內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)在是24頁\一共有27頁\編輯于星期四技術(shù)亮點(diǎn)（五）3D圖像：在照明中，有4個(gè)LED位于相機(jī)透鏡周圍：2個(gè)白光LED，1個(gè)紅外LED，1個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)的LED。在觀察圖像中，可通過4個(gè)獨(dú)立的光源的合成，調(diào)整光線，使患處的影像亮暗分明。深度的三維圖像可用紅外線LED獲得。LED的亮度由外部控制單元調(diào)節(jié)。位于CCD傳感器左右兩端的LED亮度，可獨(dú)立控制，產(chǎn)生的亮光和陰影的融合，使單目CCD圖像傳感器獲得了三維圖像效果?，F(xiàn)在是25頁\一共有27頁\編輯于星期四LE