王歆媛

摘要：隨著消化道疾病發(fā)病率逐年上升，利用微型化診療機(jī)器人進(jìn)行體內(nèi)成像具有越來越重要的現(xiàn)實(shí)意義。膠囊內(nèi)窺鏡，又稱膠囊內(nèi)視鏡或膠囊內(nèi)鏡，是一種能夠進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)行醫(yī)學(xué)探查和治療的醫(yī)療儀器，具有無創(chuàng)、微型化、智能化等優(yōu)點(diǎn)，是體內(nèi)介入檢查與治療的有效手段。本文基于專利數(shù)據(jù)，從專利申請(qǐng)的角度出發(fā)，對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：消化道，膠囊內(nèi)窺鏡，專利技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G306 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1673-9026（2021）08-390-01

1.引言

膠囊內(nèi)窺鏡在結(jié)構(gòu)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(shè)置有傳感器用于測(cè)量壓力、溫度、PH值以及活檢裝置等。在成像技術(shù)方面，膠囊內(nèi)窺鏡常見的用于進(jìn)行體內(nèi)的光學(xué)成像，隨著技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了基于OCT、超聲以及基于超聲和光學(xué)的多模態(tài)成像的膠囊內(nèi)窺鏡。而膠囊內(nèi)窺鏡根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式又分為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)和外部驅(qū)動(dòng)[1]。

2.膠囊內(nèi)窺鏡研究現(xiàn)狀

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

2.1光學(xué)膠囊內(nèi)窺鏡

1998年，以色列基文影像公司成功生產(chǎn)出第一粒膠囊內(nèi)窺鏡。光學(xué)膠囊內(nèi)窺鏡是最為常見的膠囊內(nèi)窺鏡，光學(xué)膠囊內(nèi)窺鏡通過拍攝病變部位的圖像，并將拍攝的圖像傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備進(jìn)行圖像處理，從而對(duì)消化道進(jìn)行診斷和治療。在專利申請(qǐng)方面，光學(xué)膠囊內(nèi)窺鏡占據(jù)了最多的申請(qǐng)量，專利申請(qǐng)主要集中于對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡獲取的圖像進(jìn)行處理分析、移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)成像單元、設(shè)置多個(gè)成像單元等方面，申請(qǐng)CN2013800502618通過使用變形信息來進(jìn)行抑制由于刪除圖像而產(chǎn)生無法觀察的區(qū)域的圖像精簡(jiǎn)處理，通過使用不要區(qū)域來提高該圖像精簡(jiǎn)處理的效率，避免病變區(qū)域或異常區(qū)域不能包含在無法觀察的區(qū)域中，造成疾病診斷的漏診問題;申請(qǐng)CN2021101161655通過旋轉(zhuǎn)觀測(cè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)拍攝角度的調(diào)整，具有更好的觀察視角，可以更好地對(duì)重要部位進(jìn)行觀察及對(duì)可疑部位進(jìn)行重點(diǎn)探查;申請(qǐng)CN2005800220250、CN2006800482154公開了在膠囊內(nèi)窺鏡的側(cè)面或前后端部設(shè)置多個(gè)成像單元，從而獲取不同視野下的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)，使得所取得的信息量增加，更精確地進(jìn)行診斷等。

2.2超聲膠囊內(nèi)窺鏡

為了獲取更加全面的診斷信息，也出現(xiàn)了將超聲成像技術(shù)應(yīng)用到膠囊內(nèi)窺鏡中，以進(jìn)行更深層的組織器官的診斷。在專利申請(qǐng)方面，超聲膠囊內(nèi)窺鏡的申請(qǐng)量比較少，申請(qǐng)CN 2010106133935利用多普勒原理對(duì)腸道壁間的血管的流速和流量進(jìn)行檢測(cè)，并返回圖像信息，幫助醫(yī)生通過分析腸道內(nèi)的彩色多普勒超聲圖像，進(jìn)一步診斷腸道的狀態(tài)和病癥情況;申請(qǐng)CN2015109304350利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)來帶動(dòng)微型齒輪組以實(shí)現(xiàn)超聲換能器的360°全方位的成像，成像穩(wěn)定度也得到了加強(qiáng)，成像質(zhì)量的提升為醫(yī)生對(duì)各種疾病的診斷提供了更準(zhǔn)確的信息。

2.3膠囊內(nèi)窺鏡的驅(qū)動(dòng)方式

早期的膠囊內(nèi)窺鏡是通過胃腸道自身的蠕動(dòng)而不斷前進(jìn)，屬于被動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，無法采集所需位置的體內(nèi)圖像，導(dǎo)致診斷結(jié)果準(zhǔn)確度較低，為了提高診斷結(jié)果準(zhǔn)確性，后續(xù)的研究則將被動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式改進(jìn)為主動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制方式，主動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制方式主要包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)方式和外部驅(qū)動(dòng)方式。

內(nèi)部驅(qū)動(dòng)式膠囊內(nèi)窺鏡是將驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于膠囊內(nèi)，在內(nèi)驅(qū)動(dòng)裝置的作用下完成對(duì)膠囊內(nèi)窺鏡運(yùn)行速度和方向的控制。申請(qǐng)CN200810000148X在內(nèi)驅(qū)動(dòng)裝置的作用下完成對(duì)膠囊運(yùn)行速度和方向的控制，實(shí)時(shí)調(diào)控膠囊內(nèi)鏡在消化道內(nèi)的移動(dòng)方向;驅(qū)動(dòng)裝置采用電機(jī)帶動(dòng)螺旋線旋殼齒轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，使膠囊運(yùn)行速度合理，并不對(duì)使用者造成痛苦;申請(qǐng)CN2013101407203通過控制不同驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)徑向機(jī)構(gòu)以及軸向機(jī)構(gòu)的分別運(yùn)動(dòng)，可以使用小型電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠適應(yīng)人體胃腸道環(huán)境，可以在胃腸道內(nèi)主動(dòng)式運(yùn)行;申請(qǐng)CN2009101962737使用單個(gè)電機(jī)進(jìn)行仿尺蠖蠕動(dòng)，控制膠囊內(nèi)鏡機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)以便反復(fù)觀察可疑區(qū)域，具有主動(dòng)可控、實(shí)時(shí)檢測(cè)傳輸圖像、創(chuàng)傷小、安全可靠等特點(diǎn)，有效協(xié)助胃腸道疾病的診斷和治療。

外部驅(qū)動(dòng)式膠囊內(nèi)窺鏡是將驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于體外，主要是在膠囊內(nèi)設(shè)置內(nèi)部磁體并在體外施加外部磁場(chǎng)，通過控制磁場(chǎng)發(fā)生變化，以驅(qū)動(dòng)膠囊內(nèi)窺鏡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。申請(qǐng)CN2013101360940通過磁場(chǎng)控制建立一個(gè)穩(wěn)定的懸浮系統(tǒng)，可以在XYZ軸三個(gè)方向移動(dòng)以及偏轉(zhuǎn)各種觀察角度，可以精確產(chǎn)生5維運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并對(duì)磁性膠囊內(nèi)窺鏡產(chǎn)生遠(yuǎn)程作用力，解決膠囊內(nèi)窺鏡在運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)下的定位和控制問題;申請(qǐng)CN2015800115135當(dāng)膠囊型醫(yī)療裝置在由磁場(chǎng)生成部生成的磁場(chǎng)中的本來的約束位置即指定位置與膠囊型醫(yī)療裝置在該時(shí)間點(diǎn)的存在位置之間的距離大于閾值時(shí)，使針對(duì)膠囊型醫(yī)療裝置的磁場(chǎng)的分布相對(duì)地變化，更好地進(jìn)行膠囊型醫(yī)療裝置的引導(dǎo)操作。

3.探討與結(jié)語

膠囊內(nèi)窺鏡雖然已經(jīng)有關(guān)于成像技術(shù)、驅(qū)動(dòng)方式的專利申請(qǐng)，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，膠囊內(nèi)窺鏡還具有更大的發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)人也可以根據(jù)自身的特點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)以形成自身的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬滔.腿式膠囊機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)控制研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2020.