淺析膠囊內窺鏡的研究現狀

王歆媛

摘要：隨著消化道疾病發病率逐年上升，利用微型化診療機器人進行體內成像具有越來越重要的現實意義。膠囊內窺鏡，又稱膠囊內視鏡或膠囊內鏡，是一種能夠進入體內進行醫學探查和治療的醫療儀器，具有無創、微型化、智能化等優點，是體內介入檢查與治療的有效手段。本文基于專利數據，從專利申請的角度出發，對膠囊內窺鏡領域的研究現狀進行了分析。

關鍵詞：消化道，膠囊內窺鏡，專利技術

【中圖分類號】G306 【文獻標識碼】A 【文章編號】1673-9026（2021）08-390-01

1.引言

膠囊內窺鏡在結構上，包括外殼、成像單元、控制單元、電源單元和傳輸單元，附加地還設置有傳感器用于測量壓力、溫度、PH值以及活檢裝置等。在成像技術方面，膠囊內窺鏡常見的用于進行體內的光學成像，隨著技術的發展，逐漸出現了基于OCT、超聲以及基于超聲和光學的多模態成像的膠囊內窺鏡。而膠囊內窺鏡根據驅動方式又分為內部驅動和外部驅動[1]。

2.膠囊內窺鏡研究現狀

在專利申請中，外國申請人的申請量的前三位是奧林巴斯株式會社、富士膠片株式會社、西門子公司，中國申請人的申請量的前五位是重慶金山醫療器械有限公司、深圳市資福醫療技術有限公司、安翰科技（武漢）股份有限公司、上海安翰醫療技術有限公司、無錫安之卓醫療機器人有限公司，奧林巴斯是全球中最為領先的申請人，并且在各個方面都基本上掌握了最為前沿的核心技術，所涉及的專利申請質量比較高，大部分都已經獲得授權或者具有可授權的前景，而中國申請人相較于外國的主要申請人起步較晚，雖然近年的專利申請量有所提升，但授權案件的數量不多，且核心技術與外國的主要申請人也有一定差距。

2.1光學膠囊內窺鏡

1998年，以色列基文影像公司成功生產出第一粒膠囊內窺鏡。光學膠囊內窺鏡是最為常見的膠囊內窺鏡，光學膠囊內窺鏡通過拍攝病變部位的圖像，并將拍攝的圖像傳輸到外部設備進行圖像處理，從而對消化道進行診斷和治療。在專利申請方面，光學膠囊內窺鏡占據了最多的申請量，專利申請主要集中于對膠囊內窺鏡獲取的圖像進行處理分析、移動或轉動成像單元、設置多個成像單元等方面，申請CN2013800502618通過使用變形信息來進行抑制由于刪除圖像而產生無法觀察的區域的圖像精簡處理，通過使用不要區域來提高該圖像精簡處理的效率，避免病變區域或異常區域不能包含在無法觀察的區域中，造成疾病診斷的漏診問題;申請CN2021101161655通過旋轉觀測機構實現拍攝角度的調整，具有更好的觀察視角，可以更好地對重要部位進行觀察及對可疑部位進行重點探查;申請CN2005800220250、CN2006800482154公開了在膠囊內窺鏡的側面或前后端部設置多個成像單元，從而獲取不同視野下的多個圖像數據，使得所取得的信息量增加，更精確地進行診斷等。

2.2超聲膠囊內窺鏡

為了獲取更加全面的診斷信息，也出現了將超聲成像技術應用到膠囊內窺鏡中，以進行更深層的組織器官的診斷。在專利申請方面，超聲膠囊內窺鏡的申請量比較少，申請CN 2010106133935利用多普勒原理對腸道壁間的血管的流速和流量進行檢測，并返回圖像信息，幫助醫生通過分析腸道內的彩色多普勒超聲圖像，進一步診斷腸道的狀態和病癥情況;申請CN2015109304350利用旋轉電機來帶動微型齒輪組以實現超聲換能器的360°全方位的成像，成像穩定度也得到了加強，成像質量的提升為醫生對各種疾病的診斷提供了更準確的信息。

2.3膠囊內窺鏡的驅動方式

早期的膠囊內窺鏡是通過胃腸道自身的蠕動而不斷前進，屬于被動驅動方式，無法采集所需位置的體內圖像，導致診斷結果準確度較低，為了提高診斷結果準確性，后續的研究則將被動驅動方式改進為主動驅動控制方式，主動驅動控制方式主要包括內部驅動方式和外部驅動方式。

內部驅動式膠囊內窺鏡是將驅動裝置設置于膠囊內，在內驅動裝置的作用下完成對膠囊內窺鏡運行速度和方向的控制。申請CN200810000148X在內驅動裝置的作用下完成對膠囊運行速度和方向的控制，實時調控膠囊內鏡在消化道內的移動方向;驅動裝置采用電機帶動螺旋線旋殼齒轉動的結構，使膠囊運行速度合理，并不對使用者造成痛苦;申請CN2013101407203通過控制不同驅動裝置來驅動徑向機構以及軸向機構的分別運動，可以使用小型電機進行驅動，能夠適應人體胃腸道環境，可以在胃腸道內主動式運行;申請CN2009101962737使用單個電機進行仿尺蠖蠕動，控制膠囊內鏡機器人的運動以便反復觀察可疑區域，具有主動可控、實時檢測傳輸圖像、創傷小、安全可靠等特點，有效協助胃腸道疾病的診斷和治療。

外部驅動式膠囊內窺鏡是將驅動裝置設置于體外，主要是在膠囊內設置內部磁體并在體外施加外部磁場，通過控制磁場發生變化，以驅動膠囊內窺鏡進行運動。申請CN2013101360940通過磁場控制建立一個穩定的懸浮系統，可以在XYZ軸三個方向移動以及偏轉各種觀察角度，可以精確產生5維運動旋轉磁場并對磁性膠囊內窺鏡產生遠程作用力，解決膠囊內窺鏡在運動磁場下的定位和控制問題;申請CN2015800115135當膠囊型醫療裝置在由磁場生成部生成的磁場中的本來的約束位置即指定位置與膠囊型醫療裝置在該時間點的存在位置之間的距離大于閾值時，使針對膠囊型醫療裝置的磁場的分布相對地變化，更好地進行膠囊型醫療裝置的引導操作。

3.探討與結語

膠囊內窺鏡雖然已經有關于成像技術、驅動方式的專利申請，但隨著技術的進步，膠囊內窺鏡還具有更大的發展前景，國內的申請人也可以根據自身的特點進行研發以形成自身的優勢。

參考文獻：

[1]馬滔.腿式膠囊機器人系統設計及運動控制研究[D].哈爾濱工業大學，2020.