胶囊内窥镜技能的近况及将来趋势说明

很多现有的内窥镜搜查要领也许会使患者很是不惬意，乃至也许会感想疾苦。同时，行使通例内窥镜的可用范畴也受到限定，无法进入大部门小肠。

LED，光学计划和MEMS（微机电体系）技能的最新成长提供了建设无线内窥镜的手段。自创立以来，胶囊内窥镜在现有技能和新组件的引入上均取得了前进。跟着胶囊内窥镜的不绝成长，更多的应用也许性也会增进。

什么是胶囊内窥镜？

内窥镜搜查是一种措施，个中行使装有摄影机的长挠性管进入人体，以观测在食道，胃，小肠小部门和结肠中呈现的非常症状。该进程也许具有很高的侵入性，由于它涉及将内窥镜通过患者的口腔或肛门插入。内窥镜的性子还导致受累器官受损或病变的机遇增进。

胶囊内窥镜的开拓和应用办理了传统内窥镜中常见的很多题目。这种可消化的相机是在称为胶囊内窥镜的进程中行使的首要医疗装备，是一种可以或许对患者的胃肠道成像的小型无线装备。

图1：平凡胶囊内窥镜

胶囊内窥镜包装了传统内窥镜的很多成果，并将其置于可吞服的药丸情势。

第一台胶囊内窥镜装备是由一家以色列公司Given于2000年推出的。Given Imaging最初将其内窥镜定名为“M2A”或“口对肛门”，但其后将其变动为“PillCam?”。胶囊装置包括几个组件，包罗外部胶囊，透明光学窗口，LED（发光二极管），透镜，图像传感器，电池，射频发射器和天线。患者携带的吸取器网络从药丸摄像机传输的数据。然后，行使带有专用软件的计较机对信息举办处理赏罚和存储。

胶囊内窥镜组件

典范的胶囊内窥镜包括几个首要组件。外壳，光学窗口，LED阵列，光学透镜，CMOS图像传感器，射频发射器，天线和电源。以下是对胶囊内窥镜组件中每个组件用途的大抵说明。

图2：平凡胶囊内窥镜中包括的组件的解析图

内窥镜的最外部是外壳和光学窗。光学窗口应承集成LED发出的光照亮局部情形。外壳可防备电气组件打仗任何也许破坏的体液。在胶囊内部，LED阵列环绕摄像头镜头安排。LED的数目因型号而异，但凡是在4-8之间。成像体系的第一个组件是光学透镜。透镜是将光泽聚焦到图像传感器上的本领。胶囊内窥镜操作短焦距（透镜中心与图像传感器之间的间隔），从而提供了宽阔的视角。

胶囊内窥镜中最常用的图像传感器是CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器。CMOS传感器可以在一个芯片上包括多个电子组件，使其成为首选。CMOS芯片在统一芯片上包括曝光和按时节制等成果的手段使其出格优于CCD（电荷耦合器件）传感器，后者必要多个单独的芯片才气实现沟通的成果。CMOS传感器的集成曝光节制使其可以更好地顺应弱光情形。CMOS的低功耗也使其成为该应用的绝佳选择。

射频发射器和天线从内窥镜发射数据。射频发射器和天线的组合使内窥镜和吸取器之间可以举办通讯。吸取器是戴在患者腰部的装备，因为内窥镜没有板载存储装备，因此必要网络图像。两个氧化银电池为胶囊内窥镜的电气体系供电。

胶囊越小，总体患者舒服度越高。可是，内部组件的巨细有必然的范围性。当前全部可用的PillCam?胶囊的外径均为11mm。整体长度存在差别，介于26mm和32mm之间。

胶囊内窥镜特征

几种差异的特征界说了胶囊内窥镜的机能。胶囊尺寸，图像质量（判别率），视野（视角），帧频和电池寿命。

图像的质量会严峻影响大夫做出正确诊断的手段。PillCam?SB（小肠）的第一次迭代具有256x256像素的图像传感器判别率。在SB的最新迭代SB3之前，此判别率一向是全部PillCam?胶囊的尺度。SB3将判别率进步到340x340像素。竞争的胶囊内窥镜还行使了各类传感器判别率，譬喻Olympus的ENDOCAPSULE判别率为512x512，或IntroMedic的MiroCam?判别率为320x320像素。

内窥镜的视角取决于通过透镜的光量。较宽的视角可提供更大的调查范畴。原始的PillCam?SB的视角为140度。在往后的型号（SB2和SB3）中，视角增进到156度。

胶囊与吸取器之间的通讯对付数据网络至关重要。胶囊内窥镜内部没有任何数据存储本领，这意味着必需将信息传输出去。射频发射器和天线的团结使之成为也许。发射器的事变频率约为432 MHz，不绝向外发送以与吸取器通讯。PillCam?SB的帧速度为2 fps，电池寿命为8小时，理论上可以在整个进程中传输57,600张图像。

胶囊内窥镜最坚苦的挑衅之一是有限的电源。抉择电池寿命的方面包罗传感器判别率，帧速度，光量和传输频率。当较量表1中的PillCam?SB和PillCam?ESO时，这种折衷是显而易见的。两台内窥镜均具有256x256像素判别率的CMOS图像传感器。可是，ESO的帧速度为每秒14帧，而SBs的每秒为2帧。ESO还行使双摄像头配置，每侧包括6个LED或总共12个LED。这种更高的帧频和双摄像头配置使得ESO的电池寿命比SB的电池寿命短24倍。

该装备操作多种差异的优化技能来低落功耗。一种技能是行使针对特定应用举办了优化的专用胶囊内窥镜。譬喻，PillCam?ESO仅用于查察食道。短暂的观光时刻和当即进入食道使PillCam?ESO的电池寿命大大收缩，帧速度更高。延迟电池寿命的另一种技能是在LED和图像传感器之间持续切换。此开关可防备LED不变地耗损功率，同时仍提供足够的照明以捕捉清楚的图像。

胶囊内窥镜的成长近况

自从2001年胶囊内窥镜初次宣布以来，肠胃镜的行使量不绝增进。在患者舒服度方面，胶囊内窥镜已被证明优于尺度内窥镜。通例的内窥镜检点对付患者也许是疾苦的，而且凡是必要中度至深度的镇静浸染。然而，另一种选择可以在患者苏醒时完成。通例内窥镜的可用范畴也受到限定，凡是只能可视化小肠的一小部门。可是，胶囊内窥镜可以或许对整个胃肠道成像。

图3：几种差异的PillCam?型号的视角。SB和SB2行使单摄像机配置，ESO2和COLON 2具有双摄像头配置。

尽量胶囊内窥镜具有很多利益，但也有其范围性。

胶囊内窥镜的弱点之一是也许会保存在体内。在不到2％的搜查中，患者保存了该装备。胶囊内窥镜的另一个题目是它不能被引导或节制。

（编辑：湖南网）

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