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一颗小“胶囊”能洞察胃和肠?胶囊机器人问世,用于胃癌早期筛查

2019-09-27 13:35 编辑:TF017 来源:北晚新视觉

北晚新视觉不少人都惧怕胃镜检查,因为那需要吞下一根长长的管子,异物感令许多人难以忍受。如今,胃镜和肠镜检查都有了高科技帮忙。病人只需服下一颗小小的“胶囊”, 胃肠道内的病灶就能被医生看得一清二楚。

北晚新视觉就在刚刚落幕的全国科普日北京主场活动中,一款智能导航胶囊机器人引起关注。胶囊机器人在体外设备的智能控制下,像一艘无人驾驶的飞船穿梭在胃部模型的各个位置,执行检查任务。记者了解到,这种胶囊机器人已经在北京等多个大城市的三甲医院进入临床试验阶段,未来将实现对胃部疾病开展早筛智能检查。

探访

“胶囊胃镜”长什么样?

北晚新视觉在中国科技馆的科普日活动现场,记者见到了这枚胶囊内镜,工作人员称之为“胶囊机器人”。它的外形与普通食用胶囊极为相似,尺寸略偏大一些,长大约2厘米,直径大约1厘米,普通人可以很顺利地吞服。

工作人员模拟了这颗“胶囊”的检查过程。服下“胶囊”后,“病人”躺在一张类似X光检查的床位上,腹部对准一个“探头”。一旁的控制台有一个大屏幕,随着“胶囊”逐渐深入体内,“病人”体内的画面不断在控制台显示器上出现。小小的“胶囊”像一辆无人驾驶的飞船游弋穿梭在胃的各个位置,完全无人干预。它用搭载的高清摄像头“扫”过每一寸内壁,发现每一个疑似点,实时画面传至医生眼前,支持诊断。

“它有自己的‘大脑’,可以判断该去哪里,在哪里停多久,还能精准控制自己的姿态。”工作人员说,智能导航胶囊机器人采用胶囊内部传感器的智能感测技术和胶囊机器人控制姿态感测技术,能够结合人体腔道图像深度学习技术和胶囊距离感测技术实现实时定位。同时通过智能控制算法,控制胶囊在胃腔里的运动轨迹。

研发

胶囊机器人已更新至第四代

北晚新视觉这款用来演示胃镜检查的胶囊机器人是“胶囊内镜系列”的第四代产品。研发者王金山是一位技术狂热爱好者。上世纪90年代,微机电技术(MEMS)快速发展,一些前沿企业开始利用高度微缩的晶体管、电子软件开发微机电系统,一套系统可以缩至不到一个指甲盖大小。王金山一直在关注微机电系统的发展,他隐隐觉得未来的世界一定能够“以小博大”。

正在那段时间,王金山的一位亲人因为肠胃不舒服住进了医院,需要做消化道检查。当时做胃镜和肠镜是唯一的精准检查手段,但这种传统的检查方式令老人痛苦不堪,离开检查室的时候几乎耗尽了体力。“能不能从技术上减轻人的痛苦,让取样检查的摄像头直达‘目的地’?”他咨询了一大批国内的微机电技术专家后,产生了一个大胆的念头:把检查设备装进一个胶囊里,让病人吞下去,再排出来。

北晚新视觉这项技术当时在国内外都极少有人涉足,研发难度可想而知。投资者撤资、技术瓶颈“卡脖子”……团队遇到了一系列难题,最终熬了过来。2003年,第一颗成型的胶囊式内窥镜诞生。这颗“胶囊”的主要功能就是检查消化道特别是小肠的疾病,包括小肠静脉曲张、肠壁出血等等。“当时我们发现,检查胃有插管胃镜,检查结肠可以用传统肠镜,但小肠因为狭窄迂回的形态,始终有传统内窥镜无法探视的盲区。”工作人员告诉记者。

2004年10月,这颗胶囊内镜在北京的北大医院、友谊医院和重庆新桥医院、重医附二院四家医院成功进行了临床应用试验,并在2005年获得了当时国家食品药品监督管理局颁发的三类医疗器械注册证,成功走入市场。在一些地方,用“胶囊肠镜”甚至已经纳入了医保。

追问

距离实际应用还有多远?

北晚新视觉胶囊肠镜还在研发冲刺的时候,科研人员已经投入胶囊胃镜的研发。生活节奏的加快和不良生活习惯的影响,胃部疾病尤其是胃癌的发病率在不少地方都出现攀升,而胃癌的治疗关键在于早发现。“很多人抵触用插管胃镜,那我们就用创新的胶囊胃镜技术对他们进行无痛无创的舒适化检查。最终受益的是老百姓。”工作人员告诉记者。“胶囊机器人”不仅可以自主进行胃部检查,还可以通过人工智能技术对检查的图像进行辅助诊断,同时发展远程诊疗技术,比如通过互联网技术开展异地读片诊断、指导治疗,实现胃癌早期筛查的普及。

北晚新视觉记者了解到,“胶囊机器人”已经在北京等多个大城市的三甲医院进入临床试验阶段,未来将实现对胃部疾病早筛防癌的智能检查。这对于广大民众而言,无疑是福音。资料显示,以胃癌为例,早期发现早治疗,五年生存率高达90%以上,而如果是晚期才发现,五年生存率只有20%左右。但事实上,由于传统胃镜难以被人们所接受,检查率也就10%左右。在西方不少发达国家,胃镜检查几乎是体检必选项目。如果“胶囊机器人”在胃镜检查中得到应用,无疑会被更多人所接受。

揭秘

胶囊机器人融合六大高科技

据介绍, “智能导航胶囊机器人”融合了多种高科技技术。

1、胶囊控制技术

采用机器人智能控制技术,精确控制胶囊在人体腔道的运动轨迹,达到快速、全面对人体腔道检查的目的。降低使用风险、减轻病人痛苦,使得全消化道检查完整度得到提高,最大限度减少漏诊率,同时指导医生针对具体部位进行精确检查。

2、胶囊定位技术

采用胶囊内部传感器的智能感测技术和胶囊机器人控制姿态感测技术,结合人体腔道图像深度学习技术和胶囊距离感测技术,形成腔道模拟图,显示胶囊在腔道中的位置和3D姿态,实现胶囊的实时定位。医生可针对具体部位进行精确检查。

3、人工智能控制算法

北晚新视觉采用机器人智能控制算法,实现消化道智能路径规划,自动控制胶囊在人体大腔道的运动。这项技术属于世界首创。

4、双控制磁场技术

北晚新视觉采用双控制磁场技术,在胶囊的上下设计控制磁场,能够增加胶囊内镜受到的磁力及控制力。在现有的产品中,都是采用单磁铁方案,当磁铁把胶囊内镜吸附到胃上表壁时,可以得到较好的控制,但当胶囊处于胃的下表壁时,由于磁铁距离胶囊较远,控制力不足,胶囊很难达到理想的控制效果。因此该技术在人体下方设置第二磁铁,当胶囊内镜处于胃的下表壁时,下方磁铁可以控制胶囊的运动及姿态,使胶囊内镜能够得到较强的控制力。

5、医疗大数据技术

采用基于大数据人工智能的消化图像实时识别及智能诊断系统,可在检查过程中对采集到的图片智能分析,实现可疑病灶自动预警,为医生提供可疑病灶全面、准确的信息,减少漏诊,实现早癌筛查及病变部位重点检查。

6、“飞捷”算法

这项称之为“飞捷”算法的应用能完成同步多项目检查,在分类的同时可以给出异常所在的位置。另外利用“飞捷”算法同时对不同种类的异常进行检测,实现了对胃部多种疾病的同时诊断,能节省医生的时间。

来源:北晚新视觉 记者张航 文并摄

流程编辑:TF017

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