浅析胶囊内窥镜的研究现状

王歆媛

摘要：随着消化道疾病发病率逐年上升，利用微型化诊疗机器人进行体内成像具有越来越重要的现实意义。胶囊内窥镜，又称胶囊内视镜或胶囊内镜，是一种能够进入体内进行医学探查和治疗的医疗仪器，具有无创、微型化、智能化等优点，是体内介入检查与治疗的有效手段。本文基于专利数据，从专利申请的角度出发，对胶囊内窥镜领域的研究现状进行了分析。

关键词：消化道，胶囊内窥镜，专利技术

【中图分类号】G306 【文献标识码】A 【文章编号】1673-9026（2021）08-390-01

1.引言

胶囊内窥镜在结构上，包括外壳、成像单元、控制单元、电源单元和传输单元，附加地还设置有传感器用于测量压力、温度、PH值以及活检装置等。在成像技术方面，胶囊内窥镜常见的用于进行体内的光学成像，随着技术的发展，逐渐出现了基于OCT、超声以及基于超声和光学的多模态成像的胶囊内窥镜。而胶囊内窥镜根据驱动方式又分为内部驱动和外部驱动[1]。

2.胶囊内窥镜研究现状

在专利申请中，外国申请人的申请量的前三位是奥林巴斯株式会社、富士胶片株式会社、西门子公司，中国申请人的申请量的前五位是重庆金山医疗器械有限公司、深圳市资福医疗技术有限公司、安翰科技（武汉）股份有限公司、上海安翰医疗技术有限公司、无锡安之卓医疗机器人有限公司，奥林巴斯是全球中最为领先的申请人，并且在各个方面都基本上掌握了最为前沿的核心技术，所涉及的专利申请质量比较高，大部分都已经获得授权或者具有可授权的前景，而中国申请人相较于外国的主要申请人起步较晚，虽然近年的专利申请量有所提升，但授权案件的数量不多，且核心技术与外国的主要申请人也有一定差距。

2.1光学胶囊内窥镜

1998年，以色列基文影像公司成功生产出第一粒胶囊内窥镜。光学胶囊内窥镜是最为常见的胶囊内窥镜，光学胶囊内窥镜通过拍摄病变部位的图像，并将拍摄的图像传输到外部设备进行图像处理，从而对消化道进行诊断和治疗。在专利申请方面，光学胶囊内窥镜占据了最多的申请量，专利申请主要集中于对胶囊内窥镜获取的图像进行处理分析、移动或转动成像单元、设置多个成像单元等方面，申请CN2013800502618通过使用变形信息来进行抑制由于删除图像而产生无法观察的区域的图像精简处理，通过使用不要区域来提高该图像精简处理的效率，避免病变区域或异常区域不能包含在无法观察的区域中，造成疾病诊断的漏诊问题;申请CN2021101161655通过旋转观测机构实现拍摄角度的调整，具有更好的观察视角，可以更好地对重要部位进行观察及对可疑部位进行重点探查;申请CN2005800220250、CN2006800482154公开了在胶囊内窥镜的侧面或前后端部设置多个成像单元，从而获取不同视野下的多个图像数据，使得所取得的信息量增加，更精确地进行诊断等。

2.2超声胶囊内窥镜

为了获取更加全面的诊断信息，也出现了将超声成像技术应用到胶囊内窥镜中，以进行更深层的组织器官的诊断。在专利申请方面，超聲胶囊内窥镜的申请量比较少，申请CN 2010106133935利用多普勒原理对肠道壁间的血管的流速和流量进行检测，并返回图像信息，帮助医生通过分析肠道内的彩色多普勒超声图像，进一步诊断肠道的状态和病症情况;申请CN2015109304350利用旋转电机来带动微型齿轮组以实现超声换能器的360°全方位的成像，成像稳定度也得到了加强，成像质量的提升为医生对各种疾病的诊断提供了更准确的信息。

2.3胶囊内窥镜的驱动方式

早期的胶囊内窥镜是通过胃肠道自身的蠕动而不断前进，属于被动驱动方式，无法采集所需位置的体内图像，导致诊断结果准确度较低，为了提高诊断结果准确性，后续的研究则将被动驱动方式改进为主动驱动控制方式，主动驱动控制方式主要包括内部驱动方式和外部驱动方式。

内部驱动式胶囊内窥镜是将驱动装置设置于胶囊内，在内驱动装置的作用下完成对胶囊内窥镜运行速度和方向的控制。申请CN200810000148X在内驱动装置的作用下完成对胶囊运行速度和方向的控制，实时调控胶囊内镜在消化道内的移动方向;驱动装置采用电机带动螺旋线旋壳齿转动的结构，使胶囊运行速度合理，并不对使用者造成痛苦;申请CN2013101407203通过控制不同驱动装置来驱动径向机构以及轴向机构的分别运动，可以使用小型电机进行驱动，能够适应人体胃肠道环境，可以在胃肠道内主动式运行;申请CN2009101962737使用单个电机进行仿尺蠖蠕动，控制胶囊内镜机器人的运动以便反复观察可疑区域，具有主动可控、实时检测传输图像、创伤小、安全可靠等特点，有效协助胃肠道疾病的诊断和治疗。

外部驱动式胶囊内窥镜是将驱动装置设置于体外，主要是在胶囊内设置内部磁体并在体外施加外部磁场，通过控制磁场发生变化，以驱动胶囊内窥镜进行运动。申请CN2013101360940通过磁场控制建立一个稳定的悬浮系统，可以在XYZ轴三个方向移动以及偏转各种观察角度，可以精确产生5维运动旋转磁场并对磁性胶囊内窥镜产生远程作用力，解决胶囊内窥镜在运动磁场下的定位和控制问题;申请CN2015800115135当胶囊型医疗装置在由磁场生成部生成的磁场中的本来的约束位置即指定位置与胶囊型医疗装置在该时间点的存在位置之间的距离大于阈值时，使针对胶囊型医疗装置的磁场的分布相对地变化，更好地进行胶囊型医疗装置的引导操作。

3.探讨与结语

胶囊内窥镜虽然已经有关于成像技术、驱动方式的专利申请，但随着技术的进步，胶囊内窥镜还具有更大的发展前景，国内的申请人也可以根据自身的特点进行研发以形成自身的优势。

参考文献：

[1]马滔.腿式胶囊机器人系统设计及运动控制研究[D].哈尔滨工业大学，2020.