内镜新视角：磁控胶囊

  胶囊内镜的应用虽然很好地解决了小肠疾病诊断难的问，但因其是依靠胃肠蠕动而被动行进，只能单纯进行图像诊断，而不具备活检和治疗功能，目前的应用范围主要是小肠，无法用于胃和食管（因食管蠕动太快和胃体积太大）。工程师和医师共同研发了一种利用磁场控制胶囊镜运动的磁控胶囊内镜，近期科学家们又在人体上对其进行了性能测试。　   磁控胶囊内镜的作用原理　   磁控胶囊内镜是欧洲第六框架（European FP6 project）的一部分，即NEMO（可进行分子成像和光学活检纳米技术胶囊内镜）项目，该项目已完成技术革新及动物实验。　   胶囊镜的改装　   研究者结肠胶囊镜稍作改装，在胶囊一侧的圆顶内装备了一种稀有的磁体（钕铁硼磁体），并妥善固定，以保证磁轴平行于胶囊长轴。这种可使胶囊在强磁场内依然保持正常运转和传送图像的能力。　   胶囊重量由3.5 g增至7 g，外形、大小无改变。原有的磁控开关被替换成热感开关。　   由于有这种双金属带材的设计，在使用前，只要将胶囊浸泡于热水中，当温度达到60℃，温控开关便会自动启动胶囊镜。重新编程后的胶囊将用单镜头，以每秒4帧的速度记录画面，并传输至接收器。　   这种设计的优势在于，它不仅将所有的设备封装入胶囊，也使现有生产线的改变尽可能小，以保证最佳的质量控制。　   体外设备的设计　   用于体外远程控制的磁体控制器呈桨型，由两片磁体和一个手柄组成（磁体手柄），两片磁体均为10 cm×10 cm×3cm长方体，磁轴与短边平行，上下两面为磁极，并有标记。　   在胶囊内一个镜头实时成像的同时，体外的一个奥林巴斯（Olympus） GIF 180型高清电视胃镜用于监控食管与胃内影像信息，监视器上也实时视频信息。同时，这些图像被传送至工作站纪录、保存。　   操作间内还有一台摄影机，可同时拍摄内镜医师的磁体手柄操作情况及监视器上显示的食管及胃内图像，便于内镜医师全景观察磁体手柄操作、体内胶囊相应的同步运动及多位置与多角度的实时成像信息。　   在受试者前胸和腹壁上各安装一个射频天线，以接受体内胶囊传出的视频流信息，使体内拍摄的视频信号可实时传出至监控器，并被记录于工作站的系统中。　   磁控胶囊内镜的第一次人体测试　   英国、美国和以色列学者合作，首次在一名65岁男性志愿者上进行了人体测试，以检测磁控胶囊内镜对食管和胃进行检查的性能。结果显示，磁控胶囊内镜具有很好的可操作性，不仅可增强诊断效果，还可能有治疗作用。该结果发于《消化内镜》[Gastrointest Endosc 2010，71:1290]杂志。　   食管内检查　   首先将胶囊置于塑料杯中，倒入热水，当看到闪光时，提示胶囊成功启动。志愿者立即用水送服后，取左侧卧位，此时胶囊已达到食管中部。　   当胶囊位于食管内时，体外磁体手柄在胸部前后都可控制胶囊（为操作简便，主要在背部附近操作）。通过简单的操作即可使胶囊轴向旋转。胶囊共在食管内作了17个180°的轴向旋转。　   当胶囊指向贲门观察白线时，图像十分清晰。但胶囊180°旋转后观察食管近端时，受咽喉部射入自然光线的干扰会产生过度曝光。　   转向和转角操作都很成功，仅在沿食管上提胶囊镜时有些阻力。为证明胶囊的转向能力，我们对食管白线处进行了多角度的反复观察，试验证明食管表面的每个细节都可以反复检查。　   胃内检查　   经过10分钟的食管内检查，内镜医师要求受试者坐起，少量饮水，待胶囊进入胃内后恢复平卧，进行胃的检查。　   通过上下移动检查胃前壁相对容易。旋转磁控手柄可同步控制胶囊的轴向，进行从幽门到贲门方向任何角度的观察，胶囊抵抗重力可附着并观察黏膜表面，也可进行180°旋转，观察胃腔。　   将磁体手柄从腹中线右侧腹壁滑动至左上腹，可将胶囊从幽门附近牵引至贲门附近，反之亦然。　   如将磁体从腹壁移开一定距离，当重力作用占优势时，胶囊便落下，紧贴下方胃壁。此时仍可用磁体手柄控制胶囊转向和转角，进行全角度观察。　   这样胶囊几乎可到达并观察胃内的任何部位，以任何角度观察胃黏膜。　   当积累了一定经验后，对磁体手柄进行的一些组合操作可提高工作效率，如将磁体手柄从右侧腹壁滑至左上腹，移开，再次贴近右侧腹壁，即可完成胶囊从幽门到贲门的快速往返运动。　   胶囊转角、转向及轴向翻转等都非常成功，沿胃轴向的运动也比在食管内更容易。这是因为胶囊镜在胃腔内时与磁体手柄距离更近。　   由于胃内照明问题，图像的拍摄有时曝光过度，导致本次测试不能通过实时图像和回放图像来评估胶囊对胃腔进行的无死角完全检查效果。本次测试的主要目标是评估磁控胶囊内镜是否较普通胶囊内镜对胃腔的观察范围更大，观察角度更好。　   受试者感受　   体外磁控操作时，志愿者本身感觉不到体内胶囊的运功，但在监视和取出胶囊时，传统胃镜仍给患者咽部造成不适。志愿者也能自己通过磁体手柄来控制胶囊镜运动。　   检查完成后，胶囊未在体内黏膜留下任何痕迹或损伤。15分钟胃内检查结束后，通过胃镜下网篮捕获并取出胶囊。在取出过程中，通过磁体手柄将胶囊固定于胃前臂，可加快捕获和取出胶囊。操作中未用镇静剂。　   人体测试结果评估　   该次测试表明磁控胶囊内镜检查效果良好，在某些方面的表现还高出预期，尤其是转向、转角、轴向翻转等，即使胶囊镜在食管内距手柄最远处，仍可保持有效且精确的控制。在抵抗重力和轴向控制方面也较精确。　   但也存在不足，如沿食管上下拖动较吃力，拖动时只能靠监视器上的图像来判断胶囊镜指向。　   控制胶囊的转动较平移容易得多。由于磁体间引力与磁体间距离的4次方成反比，所以在食管和肥胖患者体内的应用会受到一定限制。　   此外，这种胶囊镜发送每秒4帧的数据流时，监视器上的实时图像略有延迟。　   该次测试采用胃镜来监视和评估体内胶囊镜对体外操控的反应，但磁控胶囊内镜的最终目的是脱离胃镜的监视。　   此次测试在食管内的胃镜和对食管的充气都导致食管蠕动减少，管腔扩张，还导致食管贲门连接处张力降低。这些不但使胶囊的轴向翻转较为容易，还降低了胶囊被卡住或排至远端的危险。下一步试验将尝试不用软镜进行监视。　   此次测试证实该技术安全性好，受试者无疼痛等不适感。这使日后申请该技术应用于志愿者或患者的研究，更易被伦理委员会批准。　   实现胶囊镜远程控制的方法还有机械电力马达等，但磁体远程控制的优势在于操作简捷，成本低廉和安全有效。