中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2018

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2019年 9月25日-27日 | 上海世博展览馆

胶囊内镜发展史之梦想照进现实

2019-03-06




胶囊内窥镜是一种使用微型无线摄像头拍摄消化道照片的装置。胶囊内窥镜摄像头位于您吞咽的维生素大小的胶囊内。当胶囊穿过你的消化道时,相机会拍摄数千张照片,这些照片会传输到你腰部佩戴的记录器上。《胶囊内窥镜发展史》为系列文章,更多精彩敬请关注后续更新~

 

在过去50多年中,肠胃病学家从僵硬的食管胃镜到有灵活范围和高清晰度电视屏幕的上下消化道内镜,都是使用传统内窥镜对肠胃道进行直接显像。然而,推入式肠镜只能显示小肠长度的50%,小肠整体显像的问题亟需解决。

 

20世纪80年代初,确切地说是1981年,住在波士顿同一个社区的两名以色列人,一位是Rafael公司正在休年假的光电工程师,Gabi Iddan,一位是也在休假的肠胃病医生,Eitan Scapa。他们偶然相遇,互相沟通了解双方的需求和讨论当时光学纤维内窥镜在小肠整体显像技术上的局限性,萌发了研发小肠整体成像设备的想法。

 

10年后的1991年,他们两位再次探讨这个想法。同一时期,(用于相机的)小尺寸图像传感器(CCD)被研制出来,并取代纤维镜应用于新一代内窥镜。

 

这启发Gabi Iddan提出,截断内窥镜让它随消化道自然运动,再通过一根细“脐带”电缆连接内窥镜的想法。这个想法在他知道小肠的实际长度之后很快就被否决了。

 

Gabi Iddan的第二个想法,是想用变送器代替电缆。装有变送器的照相机一直没有被研制出来。仪器本身也存在一些基本问题,例如“镜头如何保持清晰?”“它穿过小肠需要多久?医生是否能8小时待命?”“不考虑变送器所需能量和照明能量,微型电池能否使用超过10-15分钟?”这些压倒性的挑战几乎导致Gabi Iddan放弃该项目。但他还是决定依次处理各个问题。

 

这是最初的模型们之一:

1993年,当所需能量更少的新一代CCD成像仪被开发出来的时候。Gabi Iddan的想法取得了突破性的进展。他将设备分为三部分:成像仪+变送器、记录器和工作站。这个解决方案使医生能够无需持续实时观察,可在工作站分析结果。为保证接受的正确性,Gabi Iddan还增加了多天线阵列系统,这为后来的吸收定位系统奠定了基础。

 

1995年,Gadi Iddan将他的设想告诉了一家生产小型纤维镜照相机公司Applitec的老板Gavriel Meron。1997年,他们两联合成立了一家新公司。他们在当时就意识到了比CCD的图像质量更高,所需能量更少的互补金属氧化物半导体成像(CMOS相机)的发展,这对于胶囊内窥镜的发展至关重要。

 

事实上,自1981年起,另一个由肠胃病学家Paul Swain领导的研究小组致力于研究激光射频装置治疗肠胃道出血。后来,他们发明了一种无线PH胶囊。这种胶囊被缝在胃壁上。20世纪90年代早期,他们开始探索用于内窥镜的无线技术,并从相机和摄影公司获得了微型相机和变送器。

 

1994年,在世界肠胃病学大会上,Paul Swain在演讲中提出了无线内窥镜的想法。1996年,他的团队将一个大的原型设备、相机、微波传输器、光源和一个电池塞进了猪的胃,进行测试。实验表明,这套装置能以每秒30帧的速度,持续20分钟获取图像。

 

1997年,Gadi Iddan和Paul Swain分别领导的团队首次会面。1998年,这两个团队展开了合作。1999年初,他们在以色列进了了原型机试验,随后在Eitan Scapa的私人诊所进行了由Paul Swain亲自进行的第一次人体吞咽11*33毫米胶囊的人体实验。实验持续了2小时。为确认胶囊通过了幽门,Paul Swain还进行了胃镜检查。实验的第二天,Paul Swain在他的旅馆房间吞下了第二颗胶囊,胶囊抵达了盲肠,传递了6小时的高质量图像。

 

2000年,最初的发现发表在了《消化疾病周》期刊上。接下来的第一次病人实验也开始进行。这项发明被发表在了《自然》杂志上。同一年,胶囊内窥镜获得了FDA的认证。

 

自那时起,Given Imaging生产了第二代和第三代小肠胶囊内窥镜(pillcam sb3),研制了两代双向食管胶囊内窥镜(pillcam colon2),并开发了两代开放胶囊内窥镜。

 

人类对上消化道磁性胶囊的研究由Given imaging和Olympus领导。有许多自我推进胶囊正在研发和进行动物实验中。此外,很多韩国、日本、中国和美国的公司都已经生产出具有竞争力的小肠胶囊。小肠胶囊内窥镜已经在全球范围内推广。

 

来源:器械之家

 

伴随着人工智能兴起,起步较晚的国产医疗机器人正在加快发展,逐步扩大应用场景。5月26日,第十一届中国生物产业大会在武汉光谷发布本土健康企业的7项最新成果,首先推介的便是武汉兰丁公司的宫颈癌检测智能机器人。

 

《每日经济新闻》记者在大会现场了解到,多家企业正在推广医疗机器人,应用范围涵盖胃镜检查、腹腔手术、美容抗衰等,并且已有成熟产品进入国内医院,打破进口机器人在医院应用的垄断局面。

 

 

据主办方介绍,“LANDING”机器人通过筛查样本拨片进行自动化诊断,每月有108万例的样本检测能力,效率远远超过人工。目前,武汉兰丁公司与阿里巴巴的合作,使“LANDING”机器人在中国各地基层终端收集的大量细胞特征参数及数据,在云平台上完成分析诊断工作。

 

 

科技颠覆想象力,机器人在医疗领域的应用范围更加广泛。《每日经济新闻》记者注意到,多家企业在生物产业大会上重点推介医疗机器人产品。

 

患者吞下一粒胶囊,在胃里变成机器人进行螺旋式扫描,将检查图像实时传输至医生电脑,这便是安翰光电技术(武汉)有限公司研制的磁控胶囊胃镜机器人。该公司展位负责人程先生介绍,目前全国已有1000多家医疗机构应用了胶囊胃镜机器人,包括三甲医院、大型体检中心等,涵盖专业医疗和常规健康体检领域,年消耗量达50万粒。

 

据了解,这粒胶囊仅重5G,但包含了80多项科技创新专利,集成400多个精密元器件。上述负责人表示,在检查方面,胃镜机器人可以替代传统的电子胃镜,不过电子胃镜可以做小型的腔镜手术、切片等,胶囊机器人还不具备这些功能,但在进一步研发中。

 

苏州康多机器人有限公司则在大会上重点推介腹腔镜手术机器人系统,该公司展位负责人张辉介绍,这款手术机器人由医生控制台、支撑臂、手术器械三部分组成,通过机器人操作可以起到防止手抖、放大病灶视野等精确治疗的效果。

 

其实,在“机器换人”升级过程中,国产医疗机器人起步虽晚,但发展很快,不少上市公司将其作为下一风口进行布局。

 

2015年,制造装备公司楚天科技(行情300358,诊股)(300358,SZ)表示正在研发医药机器人和医疗机器人,一年后,首台医药无菌生产智能机器人下线,步入医药装备4.0时代;2017年11月,科大讯飞(行情002230,诊股)(002230,SZ)研发的医疗机器人“智医助理”通过临床执业医师综合笔试,目前已进入合肥基层卫生中心,辅助全科医生进行诊疗;2017年,埃斯顿(行情002747,诊股)(002747,SZ)收购美国Barrett 30%股权,全面进军康复医疗机器人市场,并计划与Barrett共同出资在中国境内成立一家新的合公司。

 

国产机器人拥有成本优势 在多家企业布局的背后,是医疗机器人巨大的市场潜力。普华永道中国发布的《医疗机器人宏观应用趋势与研究方向》显示,2014年,全球医疗机器人的市场价值是26亿美元,到2020年预计会达到76亿美元。

 

人均可支配收入的增加会促使高质量医疗需求的增长,而医疗机器人正好有出血少、精准度更高,恢复快的优势。整个发展趋势显示医疗机器人市场潜力巨大。

 

目前,国内医院的医疗机器人仍依赖进口,最为广泛应用的就是美国直觉外科公司制造的达芬奇手术机器人,2016年国内手术量突破1.5万台。

 

但是,进口医疗机器人价格昂贵,使得医疗费用也居高不下,如一台达芬奇机器人在国内售价2000万元左右,附带长期的耗材费用。

 

“进口机器人就算不用,一年的保养费都得80~100万元,每天开机费用就达1万元左右。”张辉表示,国外的机器人设备,主要包括维修费、保养费、耗材费等费用,所以价格居高不下。

 

随着国产医疗机器人发力,这一局面有望打破。此前,楚天科技研发的医药无菌生产机器人定价500万~600万元,而国际同类机器人定价800万~1000万元左右。

 

张辉告诉《每日经济新闻》记者,国产医疗机器人的优势是小型化、便捷化,还有国内的服务体系,针对三甲医院、县级医院等机构,可以实现分级应用,因此价格应该会比进口设备低一半左右,降低医疗成本。

 

来源:每日经济新闻

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