葉波　郭琳

摘要：分析對比了旋轉(zhuǎn)外部永磁體控制磁性螺旋型無線膠囊內(nèi)窺鏡中不同控制姿態(tài)下的控制優(yōu)劣，得出較好的控制姿態(tài)為外部永磁體處于磁性螺旋型無線膠囊內(nèi)窺鏡上側(cè)位的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：外部永磁體；控制姿態(tài)；膠囊內(nèi)窺鏡

0引言

目前磁控制無線膠囊內(nèi)窺鏡（Wireless capsuleendoscope，WCE）的方法主要有靜磁拖動及旋轉(zhuǎn)磁場控制法。靜磁拖動法的問題在于WCE必須很好的被控制在兩個永磁體中間位置，不然很容易偏向一邊的永磁體，導(dǎo)致WCE緊緊貼住一邊腸壁，此外在前進過程中WCE與腸壁間產(chǎn)生很大的摩擦力，該摩擦力對腸壁組織的破壞力很大。而在臨床應(yīng)用中想把WCE控制在一對永磁體中間的位置很難做到。旋轉(zhuǎn)磁場控制法中傳統(tǒng)的方法是利用亥姆霍茲線圈法來控制磁性螺旋型WCE，但其存在電磁輻射、設(shè)備價格高昂、操作過程復(fù)雜等缺點。

我們在之前的研究中結(jié)合傳統(tǒng)磁控制法的優(yōu)點提出通過旋轉(zhuǎn)外部永磁體來控制磁性螺旋型WCE在腸道中運動的磁控制方法，本文旨在分析該方法在外部永磁體和磁性螺旋型WCE間不同控制姿態(tài)時的控制優(yōu)劣對比，得出較好的控制姿態(tài)。

1不同控制姿態(tài)對比

通過外部永磁體旋轉(zhuǎn)在磁性螺旋型WCE的一側(cè)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場有幾種不同情況，用外部永磁體相對于磁性螺旋型WCE的方位來區(qū)分有：上下側(cè)位、左右側(cè)位、同軸側(cè)位，分別如圖1、圖2、圖3所示。

圖1（a）所示為外部永磁體處于磁性螺旋型WCE上側(cè)位，磁性螺旋型WCE所受重力G和來自于外部永磁體的磁吸引力F_吸方向相反，大小相互抵消；而圖1（b）所示為外部永磁體處于下側(cè)位，此時F_吸和G方向相同，而這兩種力的合力使得磁性螺旋型WCE會對下部腸壁內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較大的正壓力，所以，如果采用這種側(cè)位控制將會在磁性螺旋型WCE旋轉(zhuǎn)中使其與下部腸壁內(nèi)側(cè)之間產(chǎn)生較大的徑向摩擦力，這很容易傷害到腸壁組織。此外，在臨床應(yīng)用中，采用外部永磁體下側(cè)位控制需要將外部永磁體放置于病床下面，而這對于實際操作外部永磁體的旋轉(zhuǎn)來講是極其不便的。

圖2（a）和圖2（b）所示分別為外部永磁體處于磁性螺旋型WCE左右側(cè)位，這兩種情況中，F(xiàn)_吸的方向分別會指向左側(cè)和右側(cè)。而在外部永磁體控制磁性螺旋型WCE的過程中，因為F_吸的作用，磁性螺旋型WCE會向左側(cè)腸壁（對應(yīng)圖2（a））或右側(cè)腸壁（對應(yīng)圖2（b））方向偏移，一方面這種偏移將使左側(cè)或右側(cè)腸壁所受到的摩擦力增大從而傷害到腸壁組織；在另一方面，這種偏移將使腸道被迫發(fā)生偏移，與此同時容易發(fā)生腸道翻轉(zhuǎn)打結(jié)現(xiàn)象，這將會嚴重威脅到病患的身體健康，同時也會使控制難度大大增加。

圖3（a）和圖3（b）所示分別為外部永磁體處于與磁性螺旋型WCE同軸左側(cè)位、同軸右側(cè)位。圖3（a）所示同軸左側(cè)位中F_吸的方向與磁性螺旋型WCE的運動方向一致，F(xiàn)_吸的施加會給磁性螺旋型WCE的平移運動增加動力，然而當外部永磁體與磁性螺旋型WCE間的距離很小時會很容易造成由于過強的磁吸引力使得磁性螺旋型WCE沖向外部永磁體，而這在臨床應(yīng)用中是需要避免出現(xiàn)的，否則這將會對腸道內(nèi)壁造成不可估計的損傷。在圖3（b）所示的同軸右側(cè)位中，F(xiàn)_吸的方向與磁性螺旋型WCE的移動方向相反，F(xiàn)_吸的作用會給磁性螺旋型WCE的平移增加阻力，而這是不利于控制磁性螺旋型WCE正常運動的。

2對比選型結(jié)論

基于對圖1、圖2、圖3所示的外部永磁體與磁性螺旋型WCE間不同側(cè)位的控制分析，得出的結(jié)論是在使用外部永磁體控制磁性螺旋型WCE時，控制方位宜采用對應(yīng)于圖1（a）所示外部永磁體處于磁性螺旋型WCE上側(cè)位的姿態(tài)。