膠囊內窺鏡 與軍事技術的意外聯繫（1）

DATE 2006/08/11/01

　　【日經BP社報道】 雖說是“內窺鏡”，但並不是對發動機和管道內部進行檢測的“工業內窺鏡”。從本次開始將分數次介紹“醫用內窺鏡”，尤其是指近年來才亮相，倍受業界關注的“膠囊內窺鏡”。

　　首先，對醫用內窺鏡簡單地做一下介紹。醫用內窺鏡大體分為2類。一類是採用硬質筒狀的“硬性鏡”，另一類是可自由彎曲的管狀“軟性鏡”。

　　硬性鏡主要用於外科手術。日本職棒軟銀棒球隊主帥王貞治接受的、在業界引起轟動的“腹腔鏡下手術”就是其中的代表。腹腔鏡下手術就是指腹部切開多個小口，從中插入硬性鏡和專用手術工具，一邊觀察一邊對腹內實施手術。

　　而在軟性鏡中最有名的當屬“胃鏡”。讀者可能有人做過這種檢查。將一根黑色的管子從口腔或鼻腔插進，對食道、胃等消化器官表面進行觀察。常用來診斷消化器官疾病。

　　胃鏡的開發大概可追溯到上世紀50年代。當時採用的是在其頂端安裝銀鹽膠捲式超小型相機的結構，對可能出現病變的部位進行拍照，而後通過顯像進行診斷。現在回想起來，這種檢查方法雖然效率差，但當時能在不開腹的情況下對體內進行觀察，所以具有劃時代意義。

　　此後，通過運用電子技術等軟性鏡取得了長足進步。通過在導管上使用玻璃纖維，能夠對消化道內進行實時觀察。後又通過採用數mm見方的CCD元件，可通顯示器畫面在明亮的狀態下進行觀察。但基本構造在歷時半個多世紀的時間當中沒有太大變化。



照片1：膠囊內窺鏡的外觀。（基文影像公司提供）
　　然而，近年卻出現了足以顛覆內窺鏡常理的新型內窺鏡。它就是“膠囊內窺鏡（照片1）”。顧名思義，這是種膠囊型小型內窺鏡，不需醫生操作，患者只要像藥片一樣將內窺鏡從口中服下即可完成檢查。也就是說令影片《神奇旅程》（Fantastic Voyage）都相形見絀的世界即將成為現實。

直徑11mm、長26mm

　　膠囊內窺鏡起源於令人意想不到的地方。它的原型是一項軍事技術，也即安裝在導彈頂端的相機開發。

　　將導彈引導至目標的方法有多種。其中，在導彈頂端裝上小型相機，利用電波發送圖像，將其引導至建築物等攻擊目標的方法早已實用化。在1991年海灣戰爭中導彈實際接近目標的錄影公開時，肯定有很多人對其真實的效果感到震撼。

　　參與這種小型相機開發的以色列國防部軍事技術研究機構技術人員利用休假的機會訪問了美國波士頓。當時碰到了一位消化內科醫生，事情便由此出現了重大轉機。如果能研製出一種配備超小型圖像感測器的小型“導彈”型相機，將它口服到體內進行觀察呢？也就是說在醫療領域的應用是從“可服用的導彈”這種構想開始的。

　　此後，由這位技術人員等組成的研究小組便開始專心致力於膠囊內窺鏡的開發。經過反復的動物試驗，1997年在美國取得了專利。為了將研究成果轉讓給民間企業推進成果業務化，1998年成立了負責膠囊內窺鏡開發、生產與銷售的基文影像公司（Given Imaging Ltd.）。2000年動物試驗結果刊登到了《自然》（Nature）科學雜誌上，2001年在歐洲各國和美國相繼獲得批准後便開始銷售。

　　那麼，這種膠囊內窺鏡是一種什麼結構呢？下面以基文影像公司的產品“PillCam SB”為例做一下分析。



照片2：內部結構。圖中1是透明外殼，2是鏡頭架，3是鏡頭，4是LED，5是CMOS感測器，6是電池，7是信號處理電路，8是線圈陣列。（基文影像公司提供）
　　從主體尺寸來說，直徑11mm，長26mm（照片2）。重量不足4g。頂端有一個半球形的透明外殼，裏面內置了鏡頭、照明用LED（發光二極體）、CMOS感測器、電池、信號處理用ASIC和發送電路等。

　　口服到體內之後，內窺鏡就會隨著消化道的蠕動而在消化器官內部移動。並以每秒2張的速度自動拍攝靜態圖像。靜態圖像數據通過無線信號發送到外部。再由貼在受檢者腹部8個不同位置的天線捕捉這種信號，將其還原成數字數據後保存在裝在腰部的記錄裝置中。假設它在體內的停留時間為8個小時，將會拍攝到5萬7600張靜態圖像。記錄裝置等全部靠電池驅動，而且設計得非常小巧，因此只要不做激烈活動，受檢者在檢測過程中仍可四處活動。

　　檢查完畢後，將保存在記錄裝置中的數據傳輸為專用工作站，把靜態圖像轉換成視頻，而後再由醫生在畫面上對其進行“讀影（分析）”（照片3）。普通內窺鏡如在檢查過程中發現異常，即可通過導管插入專用工具，對組織採樣後進行詳細檢查，也可對病變部位進行燒灼或切除治療。而現在的膠囊內窺鏡則專用於診斷。膠囊內窺鏡本身最終則通過大便排出體外。不可重復使用。



照片3：醫生進行“讀影”時的畫面示例。（基文影像公司提供）


沒有任何痛苦

　　在此談一談醫用內窺鏡在海外所處的狀態。與國外相比，日本人易患消化器官疾病，尤其是胃癌較多，在體檢中廣泛使用鋇進行X線造影檢查。如果是詳細檢查，就會用到胃鏡。

　　而在歐美因胃癌而死亡的人相對較少。說到癌症，大腸癌、乳腺癌、子宮癌和肺癌等比胃部更普遍。因此，作為消化器官的詳細檢查來說，與通過口腔對胃進行內窺鏡檢查相比，更多地則是通過肛門進行大腸內窺鏡檢查。

　　但是有人指出，在日本進行大腸內窺鏡檢查的專職醫生不多，而插入操作也比胃內窺鏡難度更大。這是因為從口腔到胃基本上屬於直線構造，而大腸則只有脾臟附近和肝臟附近2處被固定於腸係膜上，也就是說屬於自由度較高的構造。而且直腸附近就是曲線形狀因人而異的S狀結腸。剛剛接觸內窺鏡插入操作的醫生哪怕只是穿越S狀結腸就已經很辛苦了。

　　業界一致認為即使是在歐美操作難度同樣也很大，由於受檢者非常痛苦，因此儘管需要接受檢查，但也有不少人不來檢查。這已經成為以簡便性為賣點的膠囊內窺鏡普及的關鍵。與其說是與傳統內窺鏡進行競爭，倒不如說將過去同時承擔診斷和治療任務的內窺鏡分成了專用於診斷的低痛苦內窺鏡和將確診疾病進行治療的傳統內窺鏡。

　　據基文影像公司稱，膠囊內窺鏡的銷量在美國的年增長率已經達到2位數，截止今年5月底已經累計銷售35萬個。在美國的售價每個為450美元。基本價格在各國都一樣，但各國醫療由於所需的手術費等不一樣，因此此項檢查所需的總體費用各國有所不同。

　　下回將向大家介紹日本國內的現狀。（未完待續。記者：小又 理惠子）